高中物理最新课件-高二物理下册单元考点总复习12 精品

(3)关系： . (4)我国使用的正弦交流电的周期 T＝__ 0.02 __s， 频率 f＝__ 50__Hz，在每秒内电流的大小和方向各变 化了 100 ____次．
1 ω f＝ ＝ T 2π
题型一：交流电的产生及变化规律 例 1 如图所示，在匀强磁场中匀速 转动的矩形线圈的周期为 T，转轴 O1O2 垂直于磁场方向，线圈电阻为 2 Ω.从线 圈平面与磁场方向平行时开始计时，线 圈转过 60° 时的感应电流为 1 A．那么 ( ) A．线圈消耗的电功率为 4W B．线圈中感应电流的有效值为 2A 2π C． 任意时刻线圈中的感应电动势为 e＝4cos （ t V） T T 2π D． 任意时刻穿过线圈的磁通量为 Φ＝ sin （ t Wb） π T
过中性面一次 ，电流的方向就改变一次．
3．变化规律：N 匝面积为 S 的线圈以角速度 ω 转动，从某次经过中性面开始计时，则 e＝ Emsinωt ， e NBSω Em 表示峰值，Em＝ _ ___，电流 i＝ ＝ R Em sinωt Imsinωt R ＝ _. 二、描述交变电流的物理量 1．瞬时值：反映 和方向． 2．有效值：根据电流的 热效应 ____来规定的，即 在同一时间内，使同一电阻产生相等热量的直流电的 数值叫做交流电的有效值．
Em (3)电动势的有效值 E＝ 2 2π 线圈匀速转动的周期 T＝ ＝0.02 s ω 线圈匀速转动一圈，外力做功大小等于电功的大 小，即 2 E W＝I2(R＋r)T＝ · T R＋r 代入数据得 W≈98.6 J. (4)从 t＝0 起转过 90° 过程中， Δt 内流过 R 的电荷 量 NΔΦ NBS NBl1l2 q＝ Δt＝ ＝ R＋rΔt R＋r R＋r 代入数据得 q＝0.1 C.
【思路点拨】线圈从垂直于中性面位置启动，则瞬时 值的表达式为余弦函数．由此构造出瞬时值表达式， 可求出电动势的最大值，然后是有效值，再到功率， 从而完成A、B、C的筛选；再画出线圈转动的截面图， 可知其磁通量变化规律确是正弦函数，但对线圈的最 大磁通量，即BS的计算有误，即排除D项．
【解析】由于线圈垂直于中性面启动，则瞬时表 达式可记为 e＝Emcosθ，代入数据可知 2＝Emcos60° ， E 得最大值 Em＝4 V， 即有效值 E＝2 2 V 以及 I＝ ＝ R E2 2 A，功率为 P＝ ＝4 W，瞬时值表达式为 e＝ R 2π 4cos t(V).再由于 Em＝Φmω， 则任意时刻穿过线圈的 T Em 2T 2π 磁通量为 Φ＝Φmsinωt＝ sinωt＝ sin t(Wb)，可 ω π T 知 D 错．
3．对中性面的理解 (1) 中性面是与磁场方向垂直的平面 ，是假想的参考 面． (2) 线圈平面位于中性面时，穿过线圈平面的磁通量最 大，而磁通量的变化率为零，产生的感应电动势为零． (3) 线圈平面与中性面垂直时，穿过线圈平面的磁通量 为零，但磁通量的变化率最大，产生的感应电动势最 大． (4) 线圈每经过中性面一次电流方向就改变一次．线圈 转动一周，两次经过中性面，所以在一个周期内电流的 方向改变两次．
第 1节
交变电流的产生及变化规律
一、交变电流的产生及变化规律 1．交变电流的产生：将矩形线圈置于 匀强磁场 中， 并绕垂直于磁感线的轴 匀速转动 ，线圈中就会产生 正(余)弦交变电流． 2．中性面：
(1)线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量 最大 ，磁 通量的变化率为 零 ，感应电动势为 零 ．
(2)线圈转动一周， 两 次经过中性面，线圈 每经
【答案】(1)adcba (2)e＝314cos100πt V (4)0.1 C (3)98.6 J
【方法与知识感悟】对交变电流的“四值”的理解 和应用
某一时刻 ____交变电流的大小
正弦交流电的有效值与最大值之间的关系：
Em E= 2
Um Im U= ,I = 2 2 ，
.
快慢 3．周期和频率：描述交变电流变化 ____ 的物理量． (1)周期 T：完成 一次周期性 _变化所需的时间． (2)频率 f：在 1 s 内完成周期性变化的 次数 ____．
【思路点拨】正确理解交变电流的“四值”是解题 的关键，求电荷量时要用平均值，交流电路中电表 显示的为有效值，计算热量、功率和电功一定要用 有效值求解．
【解析】(1)线圈中感应电流方向为 adcba(图略)． (2)线圈的角速度 ω＝2πn＝100π rad/s 图示位置的感应电动势最大，其大小为 Em ＝ l2 2NBl1· ω 2 代入数据得 Em≈314 V 电动势的表达式 e＝Emcos ωt＝314cos 100πt V.
题型二：对描述交变电流的“四值”的理解和应用 例2 如图所示，N＝50匝的矩形线 圈abcd，ab边长l1＝20 cm，ad边长
l2＝25 cm，放在磁感应强度B＝
0.4 T的匀强磁场中，外力使线圈
绕垂直于磁感线且通过线圈中线 的OO′轴以n＝3000 r/min的转速匀速转动，线圈电阻r ＝ 1 Ω ，外电路电阻 R ＝ 9 Ω ， t ＝ 0 时，线圈平面与磁 感线平行，ab边正转出纸外、cd边转入纸里． (1)在图中标出t＝0时感应电流的方向； (2)写出感应电动势的瞬时值表达式； (3)线圈转一圈外力做多少功？ (4)从图示位置转过90°的过程中流过电阻R的电荷量是 多少？
【答案】AC
【方法与知识感悟】1.正弦式交流电的变化规律(注 意图与图的对应关系)
2．交变电流瞬时值表达式的基本书写思路
(1)确定正弦式交变电流的峰值，根据已知图象或由公 式Em＝nBsω求出相应峰值．
(2)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式．
①线圈从中性面开始转动，则i－t图象为正弦函数图象， 函数式为i＝Imsin ωt. ②线圈从垂直中性面开始转动，则i－t图象为余弦函数 图象．函数式为i＝Imcos ωt. ③线圈不是从以上两位置开始转动，先通过三角函数 变换到以上两形式，再写出函数表达式．