2022届高考物理一轮复习第十一章交变电流第一节交变电流及其变化规律课件新人教版-2022届高考物

4．一个小型电热器若接在输出电压为 10 V 的直流电源上，消耗电功率为 P；
若把它接在某个正弦交流电源上，其消耗的电功率为P2。如果电热器电阻不变，
则此交流电源输出电压的最大值为( )
A．5 V
B．5 2 V
C．10 V
D．10 2 V
【答案】 C
5．如图甲所示，矩形线圈 abcd 在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产 生的交变电流如图乙所示，设沿 abcda 方向为电流正方向，则下列说法正确的是 ()
A．t＝0 时穿过线圈的磁通量最大，产生的感应电流最大 B．t＝T4(T 为周期)时感应电流沿 abcda 方向 C．若转速增大为原来的 2 倍，则交变电流的频率是原来的 2 倍 D．若转速增大为原来的 2 倍，则产生的电流有效值为原来的 4 倍 【答案】 BC
7．(多选)一个矩形线框的面积为 S ，在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，从 线圈平面与磁场垂直的位置开始计时，转速为 n 转/秒，则( )
休息时间到啦
同学们，下课休息十分钟。现在是休息时间，你们休息一 下眼睛，
看看远处，要保护好眼睛哦~站起来动一动，久坐对身体不 好哦~
【解析】 (1)感应电动势的最大值
Em＝nBSω＝100×0.5×0.12×2π V＝3.14 V (2)由图示位置转过 60°时的瞬时感应电动势
e＝Emcos 60°＝3.14×0.5 V＝1.57 V (3)由图示位置转过 60°的过程中产生的平均感应电动势
复习课件
2022届高考物理一轮复习 第十一章 交变电流 第一节 交变电流及其变化规律课件 新人教版-2022 届高考物理一轮复习第十一章交变电流第一节交变电流及其变化规律课件新人教版
1
第一节 交变电流及其变化规律
01
知识梳理
1．如图，在由一对磁极产生的匀强磁场中，当闭合矩形线圈的转轴垂直于 磁场且在磁极间转动时，产生的电流大小和方向都会发生周期性的变化，这样的 电流叫做交变电流。
A．在 t＝0.1 s 和 t＝0.3 s 时，电动势最大 B．在 t＝0.2 s 和 t＝0.4 s 时，电动势改变方向 C．电动势的最大值是 157 V D．在 t＝0.4 s 时，磁通量变化率最大，其值为 31.4 Wb/s 【答案】 C
04
课后练习
1．(多选)线圈在匀强磁场中转动产生电动势 e＝10 sin 20πt V，则下列说法 正确的是( )
A．线圈中感应电流的方向为 adcba B．线圈中的感应电动势为 2nBl2ω C．穿过线圈的磁通量随时间的变化率最大 D．线圈 ab 边所受安培力的大小为n2B2Rl1l22ω
【答案】 CD
9．处在匀强磁场中的矩形线圈 abcd，以恒定的角速度绕 ab 边转动，磁场 方向平行于纸面并与 ab 边垂直。在 t＝0 时刻，线圈平面与纸面重合(如右图所 示)，线圈的 cd 边离开纸面向外运动。若规定 a→b→c→d→a 方向的感应电流为 正，则能反映线圈中感应电流 i 随时间 t 变化的图线是( )
－θ)＝abBcosθ
(2)线圈中的最大电动势为 Em＝abBθ/t，于是最大电流为 Im＝
abBθ Rt
于是电流的有效值为 I＝
abBθ 2Rt
例 2 如图所示，单匝矩形闭合导线框 abcd 全部处于磁感应强度为 B 的水 平匀强磁场中，线框面积为 S，电阻为 R。线框绕与 cd 边重合的竖直固定转轴 以角速度 ω 匀速转动，线框中感应电流的有效值 I＝____。线框从中性面开始转 过π2的过程中，通过导线横截面的电荷量 q＝____。
A．线框交变电动势的最大值为 nπBS B．线框交变电动势的有效值为 2nπBS C．从开始转动经过14周期，线框中的平均感应电动势为 2nBS D．感应电动势瞬时值为 e ＝ 2nπBS sin 2nπt 【答案】 BD
8．矩形线圈的匝数为 50 匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时， 穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图所示。下列结论正确的是( )
【答案】 C
A．e＝2Em sin ωt
B．e＝4Em sin ωt
C．e＝2 2Em sin ωt
D．e＝4 2Em sin ωt
【答案】 B
3．如图所示是一多匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动所产生 的感应电动势的图象，根据图象可知( )
A．此感应电动势的瞬时表达式为 e＝200 sin 0.02t B．此感应电动势的瞬时表达式为 e＝200 sin 100πt C．t＝0.0量的变化率最大 【答案】 B
4．当 n 匝闭合线圈转到与中性面的夹角为 ωt(ω 为角速度，t 为时间)时，线 圈中产生的感应电动势为 e＝nBSω sinωt＝nEm sinωt。
5．在相同时间内，如果交变电流和恒定电流通过相同阻值的电阻产生的热 量相同，则把恒定电流(电压)的大小称为交变电流的有效值；对于正弦交流电， 其有效值为其最大值的 1/ 2倍，即 I ＝ 有效 Im2(注：生活中所说的电压、电流都是 其有效值)。
2．电流随时间按正弦函数曲线变化的交流电叫做正弦交流电。电流随时间 按余弦函数曲线变化的交流电叫做余弦交流电。如下图所示的交流电是正弦交流 电。
3．在发电机中，线圈与磁场垂直的平面叫做中性面，当线圈转到中性面时 磁通量最大，产生的感应电动势为零；转到与磁场平行的位置时磁通量最小，产 生的感应电动势最大，最大的感应电动势 Em＝BSω(ω 为角速度，B 为磁场强度， S 为线圈面积)。
03
课堂练习
1．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，下列说法正．确． 的是 ( )
A．在中性面时，通过线圈的磁通量最大 B．在中性面时，感应电动势最大 C．穿过线圈的磁通量为零时，感应电动势也为零 D．线圈每通过中性面两次，电流方向改变一次 【答案】 A
2．如图所示，面积均为 S 的单匝线圈绕其对称轴或中心轴在匀强磁场 B 中 以角速度 ω 匀速转动，能产生正弦交变电动势 e＝BSω sin ωt 的图是( )
－E ＝nΔΔΦt ＝nBSs16inT60°＝100×0.5×016.1××2w0π.1×
3 2
V≈2.60 V
Em (4)交流电压表的示数为外电路两端电压的有效值，即 U＝R＋2rR＝3.124
×4＋4 1V≈1.78 V
(5)线圈转动一周产生的总热量
Em2 Q＝R＋2 rT≈0.99 J
(6)在16周期内通过电阻 R 的电荷量 q＝－I ×T6＝R－＋E r×T6＝42＋.601×16 C≈0.087 C 【答案】 (1)3.14 V (2)1.57 V (3)2.60 V (4)1.78 V (5)0.99 J (6)0.087 C
A．两次 t＝0 时刻线圈平面与中性面重合 B．曲线 a、b 对应的线圈转速之比为 2∶3 C．曲线 a 表示的交变电动势频率为 25 Hz D．曲线 b 表示的交变电动势有效值为 10 V 【答案】 AC
8．(多选)如图所示，闭合的矩形导体线圈 abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁感 线的对称轴 OO′匀速转动，沿着 OO′方向观察，线圈逆时针方向转动，已知 匀强磁场的磁感应强度为 B，线圈匝数为 n，ab 边的边长为 l1，ad 边的边长为 l2， 线圈电阻为 R，转动的角速度为 ω，则当线圈转至图示位置时( )
5．在匀强磁场中一矩形金属线框绕与磁感线垂直的轴匀速转动，如图甲所 示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则( )
A．t＝0.005 s 时通过线框的磁通量变化率为零 B．t＝0.01 s 时线框平面与中性面重合 C．线框产生的交变电动势有效值为 311 V D．线框产生的交变电动势频率为 100 Hz 【答案】 B
4．如图所示，矩形线圈 abcd 在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴 P1 和 P2 以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时( )
A．线圈绕 P1 转动时的电流等于绕 P2 转动时的电流 B．线圈绕 P1 转动时的电动势小于绕 P2 转动时的电动势 C．线圈绕 P1 和 P2 转动时电流的方向相同，都是 a→b→c→d D．线圈绕 P1 转动时 dc 边受到的安培力大于绕 P2 转动时 dc 边受到的安培 力 【答案】 A
A．t＝0 时，线圈平面位于中性面 B．t＝0 时，穿过线圈的磁通量最大 C．t＝0 时，导线切割磁感线的有效速率最大 D．t＝0.4 s 时，e 有最大值 10 2 V 【答案】 AB
2 .交流发电机在工作时的电动势 e＝Em sin ωt，若将线圈匝数、线圈面积都
提高到原来的两倍，其他条件不变，则电动势变为( )
(1)感应电动势的最大值； (2)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过 60°时的瞬时感应电动势； (3)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过 60°的过程中产生的平均感应电 动势； (4)交流电压表的示数； (5)线圈转动一周产生的总热量； (6)从图示位置开始的16周期内通过 R 的电荷量。
【解析】 本题考查交变流电的产生和最大值、有效值、平均值的关系及交
变电流中有关电荷量的计算等知识。
电动势的最大值 Em＝BSω，电动势的有效值 E＝Em2，电流的有效值 I＝RE＝
22BRSω；q＝
I
Δt＝
E R
Δt＝RΔΔΦtΔt＝BRS。
【答案】
2BSω 2R
BS R
例 3 如图所示，匀强磁场的磁感应强度 B＝0.5 T，边长 L＝10 cm 的正方 形线圈共 100 匝，线圈总电阻 r＝1 Ω，线圈绕垂直于磁感线的对称轴 OO′匀速 转动，角速度 ω＝2π rad/s，外电路中的电阻 R＝4 Ω，求：(计算结果小数点后 保留两位有效数字)
6．交流电的平均值：反应的是交变电流图像的波形与横轴(时间轴)所围成 的面积和时间的比值，即
E ＝nΔΔΦt
7．如果线圈转动的周期为 T(单位 s)，角速度为 ω(单位 rad/s)，频率为 f(单 位赫兹)，则有 T＝1f，(我国使用的交变电流频率为 50Hz)
8．电感对交变电流均有阻碍作用。交变电流通过电感线圈时，线圈中产生 自感电动势，阻碍电流的变化，形成了对电流的阻碍作用，这种阻碍作用叫感抗。 电感线圈在交流电路中有“通直流、阻交流、通低频、阻高频”的特性。
A．乙图中 Oa 时间段对应甲图中 A 至 B 图的过程 B．乙图中 c 时刻对应甲图中的 C 图 C．若乙图中 d 等于 0.02 s，则 1 s 内电流的方向改变 50 次 D．若乙图中 b 等于 0.02 s，则交流电的频率为 50 Hz 【答案】 A
6．(多选)如图所示，矩形线圈 abcd 绕轴 OO′匀速转动产生交流电，在图 示位置开始计时，则下列说法正确的是( )
【答案】 A
3．(多选)一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图所 示，已知发电机线圈内阻为 5.0 Ω，现外接一只电阻为 95.0 Ω 的灯泡，则( )
A．电压表 V 的示数为 220 V B．电路中的电流方向每秒改变 100 次 C．通过灯泡电流的最大值为 2.2 2 A D．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为 48.4 J 【答案】 BC
6．通过一阻值 R＝100 Ω 的电阻的交变电流如图所示，其周期为 1 s，电阻 两端电压的有效值为( )
A．12 V B．4 10 V C．15 V D．8 5 V 【答案】 B
7．(多选)如图 1 所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的 转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图 2 中曲线 a、 b 所示，则( )
02
典例精析
例 1 一个闭合矩形线圈的长为 a，宽为 b，电阻为 R，处在竖直向下的匀 强磁场中，磁场强度为 B，线圈从中性面开始转动，当转到与中性面成 θ 角时， 所用时间为 t，求：
(1)此时线圈中的感应电动势 (2) 一个周期内电流的有效值。
【解析】 (1)由知识梳理 4 可知，线圈中产生的感应电动势为 e＝abB sin(90°