2020年新课标高考物理 交变电流的产生和描述(31张)
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
计算通过电路截面的电荷量
上一页
返回导航
下一页
新课标高考第一轮总复习•物理
3－1. [四值的计算] (多选)如图所示，矩形线圈面积为 S，匝数为 N，线圈电阻为 r，在磁感应强度为 B 的匀强磁场中绕 OO′轴以角速度 ω 匀速转动，外电路电阻 为 R，下列判断正确的是( )
上一页
返回导航
下一页
新课标高考第一轮总复习•物理
上一页
返回导航
下一页
新课标高考第一轮总复习•物理
1. (2018·天津重点中学联考)在匀强磁场中，阻值为 2 Ω 的矩形金属线框绕与磁感 线垂直的转轴匀速转动，产生的交变电动势的图象如图所示，现把交流电加在阻 值为 9 Ω 的电热丝上，下列说法正确的是( D ) A．线框转动的角速度 100 rad/s B．电热丝两端的电压为 220 V C．t＝0.005 s 时线框的磁通量变化率为零 D．线框产生的交变电流的方向每秒改变 100 次
上一页
返回导航
下一页
上一页
返回导航
下一页
新课标高考第一轮总复习•物理
考点一 正弦式交变电流的产生及变化规律 (自主学习) 1．交流电产生过程中的两个特殊位置
图示
上一页
返回导航
下一页
新课标高考第一轮总复习•物理
概念 中性面位置 B⊥S Φ＝BS，最大
特点 e＝nΔΔΦt ＝0，最小 感应电流为零， 方向改变
与中性面垂直的位置 B∥S Φ＝0，最小 e＝nΔΔΦt ＝nBSω，最大 感应电流最大， 方向不变
上一页
返回导航
下一页
新课标高考第一轮总复习•物理
A．在图示位置 ab 边所受的安培力为 F＝n2RB＋2l21lr2ω B．线圈从图示位置转过 90°的过程中，流过电阻 R 的电荷量 q＝nRB＋l1lr2 C．在图示位置穿过线圈的磁通量为零 D．在图示位置穿过线圈的磁通量的变化率为零 答案：ABC
A．电压表的读数为
NBSωR 2R＋r
B．当线圈由图示位置转过 30°的过程中，通过电阻 R 的电荷量为2NRB＋Sr C．在线圈转过一周的过程中，电阻 R 上产生的焦耳热为N42BR2S＋2ωrR2 π
D．当线圈由图示位置转过 30°时，通过电阻 R 的电流为2NRB＋Sωr
上一页
上一页
返回导航
下一页
新课标高考第一轮总复习•物理
2.正弦式交变电流的变化规律 磁通量 Φ＝Φmcos ωt；电动势 e＝Emsin ωt；电流 i＝Imsin ωt.
上一页
返回导航
下一页
新课标高考第一轮总复习•物理
1－1.[交流电的描述] 一交变电流随时间变化的规律如图所示，由图可知( )
A．该交变电流的瞬时值表达式为 i＝10sin 25πt A B．该交变电流的频率为 50 Hz C．该交变电源的方向每秒改变 50 次 D．该交变电流通过阻值为 2 Ω 的电阻时，此电阻消耗的功率为 200 W 答案：C
上一页
返回导航
下一页
新课标高考第一轮总复习•物理
2－3.[含二极管电路有效值的计算] 在图示电路中，电阻 R1 与电阻 R2 的阻值均为 R，和 R1 并联的 D 为理想二极管(正向电阻可看成零，反向电阻可看成无穷大)， 在 A、B 间加一正弦交流电 u＝20sin 100πt V，则 R1 两端的电压有效值为( )
适用情况及说明 计算线圈某时刻的受力情况
讨论电容器的击穿电压
上一页
返回导航
下一页
新课标高考第一轮总复习•物理
有效值 平均值
对正(余)弦交流
电有 E＝Em2
U＝U2m
I＝
Im 2
E ＝BL v
E ＝nΔΔΦt
E I ＝R＋r
(1)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电 热等) (2)电气设备“铭牌”上所标的一般是有效值 (3)保险丝的熔断电流为有效值 (4)电表的读数为有效值
(6)交变电流的峰值总是有效值的 2倍．( × )
上一页
返回导航
下一页
新课标高考第一轮总复习•物理
2．在小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动 势与时间呈正弦函数关系，如图所示．此线圈与一个 R＝10 Ω 的电阻构成闭合电 路，电路中的其他电阻不计．下列说法正确的是( C ) A．交变电流的周期为 0.125 s B．交变电流的频率为 8 Hz C．交变电流的有效值为 2 A D．交变电流的最大值为 4 A
上一页
返回导航
下一页
新课标高考第一轮总复习•物理
2－1.[根据图象求有效值] (2018·合肥九中二模)两个相同的电阻，分别通以如图所 示的正弦交流电和方波电流，两种交变电流的最大值、周期如图所示，则在一个 周期内，正弦交流电在电阻上产生的热量 Q1 与方波电流在电阻上产生的热量 Q2 之比等于( )
A．5 V C．15 V 答案：A
B．5 2 V D．5 10 V
上一页
返回导航
下一页
新课标高考第一轮总复习•物理
考点三 交变电流四值的应用 (自主学习) 对交变电流“四值”的比较和理解
物理量 物理意义
e＝Emsin ωt 瞬时值 u＝Umsin ωt
i＝Imsin ωt 峰值 Em＝nBSω (最大值) Im＝RE＋mr
上一页
返回导航
下一页
新课标高考第一轮总复习•物理
在线圈转过一周的时间内电阻 R 上产生的热量 Q＝UR2·2ωπ＝N2BR2＋S2rω2Rπ，C 错误；
电流的最大值为 Im＝RE＋mr＝NRB＋Sωr ，电流的瞬时值表达式为 i＝ Imsin ωt，从图示
位置转过 30°时，ωt＝π6，此时的电流为 i＝I2m＝2NRB＋Sωr，D 正确． 答案：AD
基础复习课 第一讲 交变电流的产生和描述
栏目 导航
抓基础·双基夯实 研考向·考点探究 随堂练·知能提升
新课标高考第一轮总复习•物理
上一页
返回导航
下一页
新课标高考第一轮总复习•物理
上一页
返回导航
下一页
[小题快练]
新课标高考第一轮总复习•物理
1．判断题
(1)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，一定会产生正弦式交变电流．( × )
上一页
返回导航
下一页
新课标高考第一轮总复习•物理
1－2.[图象信息的应用] (多选)如图所示，图线 a 是线圈在匀强磁场中匀速转动时 所产生的正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生的正弦交流电的图象如 图线 b 所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是( )
A．在图中 t＝0 时刻穿过线圈的磁通量均为零 B．线圈先后两次转速之比为 3∶2 C．交流电 a 的瞬时值表达式为 u＝10sin 5πt V D．交流电 b 的最大值为230 V 答案：BCD
上一页
返回导航
下一页
新课标高考第一轮总复习•物理
解析：由图知该交变电动势的周期 T＝0.02 s，则频率为 f＝T1＝50 Hz，则 ω＝2πf ＝100 π rad/s；由全电路欧姆定律可知电热丝两端的电压 U＝RR＋Er＝180 V；t＝ 0.005 s 时瞬时电动势最大，故磁通量变化率最大；由于每个周期电流改变 2 次方 向，又 f＝50 Hz，故每秒改变 100 次．综上分析 D 正确．
上一页
返回导航
下一页
新课标高考第一轮总复习•物理
2．(多选) 如图所示，一矩形线圈 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′从上向下观察，线圈沿逆时针方向转动．已知线圈匝数为 n， 总电阻为 r，ab 边长为 l1，ad 边长为 l2，线圈转动的角速度为 ω，外电阻阻值为 R， 匀强磁场的磁感应强度为 B，则下列判断正确的是( )
上一页
返回导航
下一页
新课标高考第一轮总复习•物理
3．(多选)如图所示，单匝矩形闭合导线框 abcd 全部处于水平方向的匀强磁场中，
线框面积为 S，电阻为 R.线框绕与 cd 重合的竖直固定转轴以角速度 ω 从中性面开
始匀速转动，线框转过π6时的感应电流为 I，下列说法不正确的是( AD )
A．线框中感应电流的有效值为 2I B．转动过程中穿过线框的磁通量的最大值为2ωIR C．从中性面开始转过π2的过程中，通过导线某横截面的电荷量为2ωI D．线框转一周的过程中，产生的热量为2πωRI2
上一页
返回导航
下一页
新课标高考第一轮总复习•物理
4．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( B )
A．12 V C．15 V
B．4 10 V D．8 5 V
上一页
返回导航
下一页
新课标高考第一轮总复习•物理
解析：根据一个周期内经过同一电阻产热相同的原则，可得 i21Rt1＋i22Rt2＝I2R(t1＋ t2)，根据 U＝IR，解得 U＝4 10 V.
A．3∶1 C．2∶1
B．1∶2 D．1∶1
上一页
返回导航
下一页
新课标高考第一轮总复习•物理
解析：对于正弦式电流，有效值：I1＝ 22Im＝522 A．根据焦耳定律得：Q1＝I21RT
＝12.5RT,
对
于
方
波
，
根
据
焦
耳
定
律
得
：
Q2
＝
I
2 2
R·T2
＋
I′
2 2
R·T2
＝
8RT
＋
4.5RT
＝
12.5RT，则 Q1∶Q2＝1∶1，故选 D. 答案：D
上一页
返回导航
下一页
新课标高考第一轮总复习•物理
3．一交变电压的表达式为 u＝100 2sin 100πt V，由此表达式可知( B ) A．用电压表测该电压其示数为 50 V B．该交变电压的周期为 0.02 s C．将该电压加在“100 V 100 W”的灯泡两端，灯泡的实际功率小于 100 W D．t＝4100 s 时，该交变电压的瞬时值为 50 V
上一页
返回导航
下一页
新课标高考第一轮总复习•物理
2－2.[根据表达式求有效值] 一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转
动，周期为 T，从中性面开始计时，当 t＝112T 时，感应电动势的瞬时值为 10 V，
则此交流电电压的有效值为( )
A．5 2 V
B．10 V
C．10 2 V 答案：C
D．20 V
(2)线圈在磁场中转动的过程中穿过线圈的磁通量最大时，产生的感应电动势也最
大．( × )
(3)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动经过中性面时，线圈中的感应电动势为零，电
流方向发生改变．( √ )
(4)交流电气设备上所标的电压和电流值是交变电流的有效值．( √ )
(5)交流电压表和电流表测量的是交流电的峰值．( × )
返回导航
下页
新课标高考第一轮总复习•物理
解析：电动势的最大值 Em＝NBSω，有效值
E＝
Em＝NBSω，电压表的示数为路 22
端电压的有效值，解得 U＝R＋R rE＝ N2BRS＋ωRr，A 正确；线圈转过 30°的过程中，
通过电阻 R 的电荷量 q＝NR＋ΔΦr＝NBS－RB＋Srsin 60°＝1－R2＋3rNBS，B 错误；
上一页
返回导航
下一页
新课标高考第一轮总复习•物理
考点二 交变电流有效值的计算 (自主学习) 1．利用公式法计算 利用 E＝Em2、U＝Um2、I＝ Im2计算，只适用于正(余)弦式交变电流． 2．利用有效值的定义计算(非正弦式电流) 计算时“相同时间”至少取一个周期或为周期的整数倍． 3．利用能量关系计算 当有电能和其他形式的能转化时，可利用能的转化和守恒定律来求有效值．
上一页
返回导航
下一页
新课标高考第一轮总复习•物理
3－1. [四值的计算] (多选)如图所示，矩形线圈面积为 S，匝数为 N，线圈电阻为 r，在磁感应强度为 B 的匀强磁场中绕 OO′轴以角速度 ω 匀速转动，外电路电阻 为 R，下列判断正确的是( )
上一页
返回导航
下一页
新课标高考第一轮总复习•物理
上一页
返回导航
下一页
新课标高考第一轮总复习•物理
1. (2018·天津重点中学联考)在匀强磁场中，阻值为 2 Ω 的矩形金属线框绕与磁感 线垂直的转轴匀速转动，产生的交变电动势的图象如图所示，现把交流电加在阻 值为 9 Ω 的电热丝上，下列说法正确的是( D ) A．线框转动的角速度 100 rad/s B．电热丝两端的电压为 220 V C．t＝0.005 s 时线框的磁通量变化率为零 D．线框产生的交变电流的方向每秒改变 100 次
上一页
返回导航
下一页
上一页
返回导航
下一页
新课标高考第一轮总复习•物理
考点一 正弦式交变电流的产生及变化规律 (自主学习) 1．交流电产生过程中的两个特殊位置
图示
上一页
返回导航
下一页
新课标高考第一轮总复习•物理
概念 中性面位置 B⊥S Φ＝BS，最大
特点 e＝nΔΔΦt ＝0，最小 感应电流为零， 方向改变
与中性面垂直的位置 B∥S Φ＝0，最小 e＝nΔΔΦt ＝nBSω，最大 感应电流最大， 方向不变
上一页
返回导航
下一页
新课标高考第一轮总复习•物理
A．在图示位置 ab 边所受的安培力为 F＝n2RB＋2l21lr2ω B．线圈从图示位置转过 90°的过程中，流过电阻 R 的电荷量 q＝nRB＋l1lr2 C．在图示位置穿过线圈的磁通量为零 D．在图示位置穿过线圈的磁通量的变化率为零 答案：ABC
A．电压表的读数为
NBSωR 2R＋r
B．当线圈由图示位置转过 30°的过程中，通过电阻 R 的电荷量为2NRB＋Sr C．在线圈转过一周的过程中，电阻 R 上产生的焦耳热为N42BR2S＋2ωrR2 π
D．当线圈由图示位置转过 30°时，通过电阻 R 的电流为2NRB＋Sωr
上一页
上一页
返回导航
下一页
新课标高考第一轮总复习•物理
2.正弦式交变电流的变化规律 磁通量 Φ＝Φmcos ωt；电动势 e＝Emsin ωt；电流 i＝Imsin ωt.
上一页
返回导航
下一页
新课标高考第一轮总复习•物理
1－1.[交流电的描述] 一交变电流随时间变化的规律如图所示，由图可知( )
A．该交变电流的瞬时值表达式为 i＝10sin 25πt A B．该交变电流的频率为 50 Hz C．该交变电源的方向每秒改变 50 次 D．该交变电流通过阻值为 2 Ω 的电阻时，此电阻消耗的功率为 200 W 答案：C
上一页
返回导航
下一页
新课标高考第一轮总复习•物理
2－3.[含二极管电路有效值的计算] 在图示电路中，电阻 R1 与电阻 R2 的阻值均为 R，和 R1 并联的 D 为理想二极管(正向电阻可看成零，反向电阻可看成无穷大)， 在 A、B 间加一正弦交流电 u＝20sin 100πt V，则 R1 两端的电压有效值为( )
适用情况及说明 计算线圈某时刻的受力情况
讨论电容器的击穿电压
上一页
返回导航
下一页
新课标高考第一轮总复习•物理
有效值 平均值
对正(余)弦交流
电有 E＝Em2
U＝U2m
I＝
Im 2
E ＝BL v
E ＝nΔΔΦt
E I ＝R＋r
(1)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电 热等) (2)电气设备“铭牌”上所标的一般是有效值 (3)保险丝的熔断电流为有效值 (4)电表的读数为有效值
(6)交变电流的峰值总是有效值的 2倍．( × )
上一页
返回导航
下一页
新课标高考第一轮总复习•物理
2．在小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动 势与时间呈正弦函数关系，如图所示．此线圈与一个 R＝10 Ω 的电阻构成闭合电 路，电路中的其他电阻不计．下列说法正确的是( C ) A．交变电流的周期为 0.125 s B．交变电流的频率为 8 Hz C．交变电流的有效值为 2 A D．交变电流的最大值为 4 A
上一页
返回导航
下一页
新课标高考第一轮总复习•物理
2－1.[根据图象求有效值] (2018·合肥九中二模)两个相同的电阻，分别通以如图所 示的正弦交流电和方波电流，两种交变电流的最大值、周期如图所示，则在一个 周期内，正弦交流电在电阻上产生的热量 Q1 与方波电流在电阻上产生的热量 Q2 之比等于( )
A．5 V C．15 V 答案：A
B．5 2 V D．5 10 V
上一页
返回导航
下一页
新课标高考第一轮总复习•物理
考点三 交变电流四值的应用 (自主学习) 对交变电流“四值”的比较和理解
物理量 物理意义
e＝Emsin ωt 瞬时值 u＝Umsin ωt
i＝Imsin ωt 峰值 Em＝nBSω (最大值) Im＝RE＋mr
上一页
返回导航
下一页
新课标高考第一轮总复习•物理
在线圈转过一周的时间内电阻 R 上产生的热量 Q＝UR2·2ωπ＝N2BR2＋S2rω2Rπ，C 错误；
电流的最大值为 Im＝RE＋mr＝NRB＋Sωr ，电流的瞬时值表达式为 i＝ Imsin ωt，从图示
位置转过 30°时，ωt＝π6，此时的电流为 i＝I2m＝2NRB＋Sωr，D 正确． 答案：AD
基础复习课 第一讲 交变电流的产生和描述
栏目 导航
抓基础·双基夯实 研考向·考点探究 随堂练·知能提升
新课标高考第一轮总复习•物理
上一页
返回导航
下一页
新课标高考第一轮总复习•物理
上一页
返回导航
下一页
[小题快练]
新课标高考第一轮总复习•物理
1．判断题
(1)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，一定会产生正弦式交变电流．( × )
上一页
返回导航
下一页
新课标高考第一轮总复习•物理
1－2.[图象信息的应用] (多选)如图所示，图线 a 是线圈在匀强磁场中匀速转动时 所产生的正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生的正弦交流电的图象如 图线 b 所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是( )
A．在图中 t＝0 时刻穿过线圈的磁通量均为零 B．线圈先后两次转速之比为 3∶2 C．交流电 a 的瞬时值表达式为 u＝10sin 5πt V D．交流电 b 的最大值为230 V 答案：BCD
上一页
返回导航
下一页
新课标高考第一轮总复习•物理
解析：由图知该交变电动势的周期 T＝0.02 s，则频率为 f＝T1＝50 Hz，则 ω＝2πf ＝100 π rad/s；由全电路欧姆定律可知电热丝两端的电压 U＝RR＋Er＝180 V；t＝ 0.005 s 时瞬时电动势最大，故磁通量变化率最大；由于每个周期电流改变 2 次方 向，又 f＝50 Hz，故每秒改变 100 次．综上分析 D 正确．
上一页
返回导航
下一页
新课标高考第一轮总复习•物理
2．(多选) 如图所示，一矩形线圈 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′从上向下观察，线圈沿逆时针方向转动．已知线圈匝数为 n， 总电阻为 r，ab 边长为 l1，ad 边长为 l2，线圈转动的角速度为 ω，外电阻阻值为 R， 匀强磁场的磁感应强度为 B，则下列判断正确的是( )
上一页
返回导航
下一页
新课标高考第一轮总复习•物理
3．(多选)如图所示，单匝矩形闭合导线框 abcd 全部处于水平方向的匀强磁场中，
线框面积为 S，电阻为 R.线框绕与 cd 重合的竖直固定转轴以角速度 ω 从中性面开
始匀速转动，线框转过π6时的感应电流为 I，下列说法不正确的是( AD )
A．线框中感应电流的有效值为 2I B．转动过程中穿过线框的磁通量的最大值为2ωIR C．从中性面开始转过π2的过程中，通过导线某横截面的电荷量为2ωI D．线框转一周的过程中，产生的热量为2πωRI2
上一页
返回导航
下一页
新课标高考第一轮总复习•物理
4．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( B )
A．12 V C．15 V
B．4 10 V D．8 5 V
上一页
返回导航
下一页
新课标高考第一轮总复习•物理
解析：根据一个周期内经过同一电阻产热相同的原则，可得 i21Rt1＋i22Rt2＝I2R(t1＋ t2)，根据 U＝IR，解得 U＝4 10 V.
A．3∶1 C．2∶1
B．1∶2 D．1∶1
上一页
返回导航
下一页
新课标高考第一轮总复习•物理
解析：对于正弦式电流，有效值：I1＝ 22Im＝522 A．根据焦耳定律得：Q1＝I21RT
＝12.5RT,
对
于
方
波
，
根
据
焦
耳
定
律
得
：
Q2
＝
I
2 2
R·T2
＋
I′
2 2
R·T2
＝
8RT
＋
4.5RT
＝
12.5RT，则 Q1∶Q2＝1∶1，故选 D. 答案：D
上一页
返回导航
下一页
新课标高考第一轮总复习•物理
3．一交变电压的表达式为 u＝100 2sin 100πt V，由此表达式可知( B ) A．用电压表测该电压其示数为 50 V B．该交变电压的周期为 0.02 s C．将该电压加在“100 V 100 W”的灯泡两端，灯泡的实际功率小于 100 W D．t＝4100 s 时，该交变电压的瞬时值为 50 V
上一页
返回导航
下一页
新课标高考第一轮总复习•物理
2－2.[根据表达式求有效值] 一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转
动，周期为 T，从中性面开始计时，当 t＝112T 时，感应电动势的瞬时值为 10 V，
则此交流电电压的有效值为( )
A．5 2 V
B．10 V
C．10 2 V 答案：C
D．20 V
(2)线圈在磁场中转动的过程中穿过线圈的磁通量最大时，产生的感应电动势也最
大．( × )
(3)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动经过中性面时，线圈中的感应电动势为零，电
流方向发生改变．( √ )
(4)交流电气设备上所标的电压和电流值是交变电流的有效值．( √ )
(5)交流电压表和电流表测量的是交流电的峰值．( × )
返回导航
下页
新课标高考第一轮总复习•物理
解析：电动势的最大值 Em＝NBSω，有效值
E＝
Em＝NBSω，电压表的示数为路 22
端电压的有效值，解得 U＝R＋R rE＝ N2BRS＋ωRr，A 正确；线圈转过 30°的过程中，
通过电阻 R 的电荷量 q＝NR＋ΔΦr＝NBS－RB＋Srsin 60°＝1－R2＋3rNBS，B 错误；
上一页
返回导航
下一页
新课标高考第一轮总复习•物理
考点二 交变电流有效值的计算 (自主学习) 1．利用公式法计算 利用 E＝Em2、U＝Um2、I＝ Im2计算，只适用于正(余)弦式交变电流． 2．利用有效值的定义计算(非正弦式电流) 计算时“相同时间”至少取一个周期或为周期的整数倍． 3．利用能量关系计算 当有电能和其他形式的能转化时，可利用能的转化和守恒定律来求有效值．