高考物理-第一课时-交变电流的产生和描述导与练复习课件
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第二十五页，共66页。
交变电流“四值〞的理解与应用
第二十六页，共66页。
第二十七页，共66页。
第二十八页，共66页。
第二十九页，共66页。
【例2】 (16分)一个电阻为r、边长为L的正方形线圈abcd共N匝，线圈在磁感应强度为B的匀强磁 场中绕垂直于磁感线的轴OO′以如下图的角速度ω匀速转动，外电路电阻为R. (1)在图中标出此刻线圈感应电流的方向．
第八页，共66页。
(4)正弦式交变电流的图象(线圈在中性面位置开始计时)
(5)正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时) ①电动势e随时间变化规律：e＝Emsin_ωt.
②电压u随时间变化规律：u＝Umsin_ωt. ③电流i随时间变化规律：i＝Imsin_ωt. 其中ω为线圈转动的角速度，Em＝NBSω 假设线圈电阻为r，外电路电阻为R，那么e、u、i关系为：e＝i(R＋r)，u＝iR.
诊断
结论
A
由图象可知交变电流的周期T＝4×10－2 s，频率f＝＝ Hz＝25 × Hz
B
由图象可知电源电动势的最大值Em＝5 V，有效值E＝ V，通 过电阻的电流I＝＝ A＝ A
×
答案：C.
C
电阻消耗的电功率P＝EI＝2.5 W
√
D
用交流电压表测得的值是电压的有效值U＝E＝ V
×
第四十五页，共66页。
第六十三页，共66页。
19.8 W
第六十五页，共66页。
谢谢各位的聆听
第六十六页，共66页。
第十六页，共66页。
交变电流的产生及变化规律
1．正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)
第十七页，共66页。
第十八页，共66页。
第十九页，共66页。
第二十页，共66页。
(1)只要线圈在匀强磁场中绕线圈平面内垂直于磁场的轴匀速转动，就产生正弦 式交流电，其变化规律与线圈的形状、与转动轴处于线圈平面内哪个位置无关． (2)线圈转动一周两次经过中性面，所以一个周期内电流方向改变两次．
取一个周期，将其分成有效值的几段．根据电流热效应，利用电热公式计算有效值 ．
第四十二页，共66页。
针对训练31：假设某交变电流的电流随时间变化的图象如下图，那么该交变电流 的有效值是多少？
第四十三页，共66页。
考点一：交变电流的“四值〞理解与应用
第四十四页，共66页。
解析：逐项分析如下：
选项
第九页，共66页。
(1)线圈位于与中性面垂直的位置时，磁通量为零．但磁通量的变化率 最 大．
(2)线圈从中性面开始计时，函数表达式e＝Emsin ωt，从垂直中性面 开始计 时，函数表达式e＝Emcos ωt.
第十页，共66页。
第十一页，共66页。
第十二页，共66页。
(对应学生用书第136～137页) 1．如图中不属于交变电流的是( D )
思路点拨：从感应电流的方向、大小及变化趋势三个方面分析确定感应电流变化的 图象．
答案：D.
第二十三页，共66页。
针对训练11：某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，产生交变电流的图象如下图，由 图中信息可以判断( )
A．在A和C时刻线圈处于中性面位置
B．在B和D时刻穿过线圈的磁通量为零
C．从A～D时刻线圈转过的角度为2π D．假设从O～D时刻历时0.02 s，那么在1 s内交变电流的方向改变100次
(2)线圈转动过程中感应电动势的最大值有多大？ (3)线圈平面与磁感线夹角为60°时的感应电动势为多大？
第三十页，共66页。
(4)设发电机由柴油机带动，其他能量损失不计，线圈转一周，柴油机做多少功？
(5)从图示位置开始，线圈转过60°的过程中通过R的电荷量是多少？
(6)图中电流表和电压表的示数各是多少？ 思路点拨：①用右手定那么判断感应电流方向；②从垂直中性面开始应按余弦规律变 化；③求通过R的电荷量用平均值；④求电功应使用电流有效值；⑤电压表、电流表 示数为有效值．
(对应学生用书第277～278页)
第五十二页，共66页。
第五十三页，共66页。
解析：我国居民日常生活所用的是正弦交流电，其电压的有效值是220 V，最大值为311 V ，周期为0.02 s，所以只有C正确．
第五十四页，共66页。
2．一个矩形线圈绕与匀强磁场垂直的OO′轴逆时针转动，线圈的两条引线分别与A、B两 半圆铜环相连，两个铜环通过滑动电刷连入电路，电路中仅有一个电阻R.如下图，在线 圈转动过程中，通过R的电流( D ) A．大小和方向都不断变化 B．大小不断变化，方向从A→R→B C．大小和方向都不变
第二十一页，共66页。
【例1】 如图(甲)所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴OO′以角速 度ω逆时针匀速转动．假设以线圈平面与磁场夹角θ＝45°时(如图(乙))为计时起点，并规定当 电流自a流向b时电流方向为正，那么图(丙)四幅图中正确的选项是( )
第二十二页，共66页。
D．大小不断变化，方向从B→R→A
解析：线圈中产生交流电，由于电刷交替与两铜环接触，流过R的电流方向不变．根据右手定那么 可知，通过R的电流方向是B→R→A.
第五十五页，共66页。
第五十六页，共66页。
第五十七页，共66页。
4．(2021年厦门市高三质检)某交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的 感应电动势与时间的关系如下图．如果此线圈与一个R＝100 Ω的电阻构成闭合电路，不计电 路的其他电阻，以下表达正确的选项是( B ) A．交变电流的周期是0.02 s
第三十五页，共66页。
答案：D.
第三十六页，共66页。
第三十七页，共66页。
2．几种典型的交变电流
第三十八页，共66页。
第三十九页，共66页。
思路点拨：(1)取一个周期分段研究；(2)设想给电阻R供电，利用电流的“热效应〞列方程求 解．
第四十页，共66页。
答案：C.
第四十一页，共66页。
解析：方向随时间做周期性变化是交流电的最主要特征，也是交流电和直流电的根本区别．交流电 的方向一定改变，而大小可以变也可以不变．所以不仅B、C图中是交流电，A图中也是．只有D
图中电流方向不变，不属于交流电．
第十三页，共66页。
第十四页，共66页。
3．一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图(甲) 所示，那么以下说法中正确的选项是( B )
考点二：交变电流的变化规律
第四十六页，共66页。
答案：C.
第四十七页，共66页。
(对应学生用书第139页)
第四十八页，共66页。
第四十九页，共66页。
第五十页，共66页。
(1)此题考查了交变电流的变化规律和有效值问题； (2)突破此题的关键是掌握交变电流的产生和有效值的计算．
第五十一页，共66页。
第二十四页，共66页。
解析：根据题中图象，首先判断出感应电流的数学表达式i＝Imsin ωt.其中Im是感应电流的最大 值，ω是线圈旋转的角速度．另外应该进一步认识到线圈是从中性面开始旋转，而且线圈旋转一周，两 次经过中性面，经过中性面的位置时电流改变方向．在O、B、D时刻电流为零，所以此时线圈恰好在 中性面的位置，且穿过线圈的磁通量最大；在A、C时刻电流值最大，线圈处于和中性面垂直的位置，此 时磁通量为零；从A到D时刻，线圈旋转3/4周，转过的角度为3π/2；如果从O到D时刻历时0.02 s， 恰好为一个周期，所以1 s内线圈运动50个周期，100次经过中性面，电流方向改变100次．综合 以上分析可得，只有选项D正确． 答案：D.
高考物理-第一课时-交变电流的产生和描述导与 练复习课件
第一页，共66页。
第二页，共66页。
第三页，共66页。
第四页，共66页。
第五页，共66页。
(对应学生用书第136页)
1．知道交变电流的产生及正弦交流电各物理量的变化规律、图象． 2．理解交变电流有效值的意义，会对简单交变电流的有效值进行计算．
B．交变电流的最大值是1 A
C．交变电流的有效值是1 A D．电阻R两端的最大电压为141 V
第五十八页，共66页。
第五十九页，共66页。
第六十页，共66页。
第六十一页，共66页。
第六十二页，共66页。
解析：原来的电动势最大值为10 V，有效值为7.07 V，当发电机的转速提高一倍时，角 速度增加一倍，频率也增加一倍，电动势最大值和有效值均增加一倍，表达式可 以写为e＝20sin 100πt (V)，由此可以看出提高转速后频率变为50 Hz，电动势有效值为 14.14 V，负载消耗的功率将变为20 W．故B正确．
第六页，共66页。
第七页，共66页。
(对应学生用书第136页) 1．交变电流的产生和变化规律 (1)交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流． (2)正弦式交变电流的产生：将线圈置于匀强磁场中，并绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线 圈中就会产生正弦式交变电流．
(3)中性面
①定义：与磁场方向垂直的平面． ②特点： a．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． b．线圈转动一周，两次经过中性面，线圈每经过中性面一次，电流的方向就改变一次．
第三十一页，共66页。
第三十二页，共66页。
答案：见标准解答
第三十三页，共66页。
第三十四页，共66页。
针对训练21：(2021年福建福州模拟)一个10 Ω的电阻，它两端的电压U随时间t的变化规律如下图 ，那么( )
A．流过电阻的最大电流是22 A
B．用交流电压表测量电阻两端的电压，其示数约为311 V C．电阻消耗的功率为9 680 W D．在交流电变化的半个周期内，电阻产生的焦耳热是48.4 J
A．t＝0时刻线圈平面与中性面垂直 B．t＝0.01 s时刻Φ的变化率达最大
C．0.02 s时刻感应电动势到达最大 D．该线圈相应的感应电动势图象如图(乙)所示 解析：中性面位置应为磁通量最大，磁通量变化率为零，产生感应电动势为零，ACD错误，B正确 ．
第十五页，共66页。
(对应学生用书第137～139页)
交变电流“四值〞的理解与应用
第二十六页，共66页。
第二十七页，共66页。
第二十八页，共66页。
第二十九页，共66页。
【例2】 (16分)一个电阻为r、边长为L的正方形线圈abcd共N匝，线圈在磁感应强度为B的匀强磁 场中绕垂直于磁感线的轴OO′以如下图的角速度ω匀速转动，外电路电阻为R. (1)在图中标出此刻线圈感应电流的方向．
第八页，共66页。
(4)正弦式交变电流的图象(线圈在中性面位置开始计时)
(5)正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时) ①电动势e随时间变化规律：e＝Emsin_ωt.
②电压u随时间变化规律：u＝Umsin_ωt. ③电流i随时间变化规律：i＝Imsin_ωt. 其中ω为线圈转动的角速度，Em＝NBSω 假设线圈电阻为r，外电路电阻为R，那么e、u、i关系为：e＝i(R＋r)，u＝iR.
诊断
结论
A
由图象可知交变电流的周期T＝4×10－2 s，频率f＝＝ Hz＝25 × Hz
B
由图象可知电源电动势的最大值Em＝5 V，有效值E＝ V，通 过电阻的电流I＝＝ A＝ A
×
答案：C.
C
电阻消耗的电功率P＝EI＝2.5 W
√
D
用交流电压表测得的值是电压的有效值U＝E＝ V
×
第四十五页，共66页。
第六十三页，共66页。
19.8 W
第六十五页，共66页。
谢谢各位的聆听
第六十六页，共66页。
第十六页，共66页。
交变电流的产生及变化规律
1．正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)
第十七页，共66页。
第十八页，共66页。
第十九页，共66页。
第二十页，共66页。
(1)只要线圈在匀强磁场中绕线圈平面内垂直于磁场的轴匀速转动，就产生正弦 式交流电，其变化规律与线圈的形状、与转动轴处于线圈平面内哪个位置无关． (2)线圈转动一周两次经过中性面，所以一个周期内电流方向改变两次．
取一个周期，将其分成有效值的几段．根据电流热效应，利用电热公式计算有效值 ．
第四十二页，共66页。
针对训练31：假设某交变电流的电流随时间变化的图象如下图，那么该交变电流 的有效值是多少？
第四十三页，共66页。
考点一：交变电流的“四值〞理解与应用
第四十四页，共66页。
解析：逐项分析如下：
选项
第九页，共66页。
(1)线圈位于与中性面垂直的位置时，磁通量为零．但磁通量的变化率 最 大．
(2)线圈从中性面开始计时，函数表达式e＝Emsin ωt，从垂直中性面 开始计 时，函数表达式e＝Emcos ωt.
第十页，共66页。
第十一页，共66页。
第十二页，共66页。
(对应学生用书第136～137页) 1．如图中不属于交变电流的是( D )
思路点拨：从感应电流的方向、大小及变化趋势三个方面分析确定感应电流变化的 图象．
答案：D.
第二十三页，共66页。
针对训练11：某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，产生交变电流的图象如下图，由 图中信息可以判断( )
A．在A和C时刻线圈处于中性面位置
B．在B和D时刻穿过线圈的磁通量为零
C．从A～D时刻线圈转过的角度为2π D．假设从O～D时刻历时0.02 s，那么在1 s内交变电流的方向改变100次
(2)线圈转动过程中感应电动势的最大值有多大？ (3)线圈平面与磁感线夹角为60°时的感应电动势为多大？
第三十页，共66页。
(4)设发电机由柴油机带动，其他能量损失不计，线圈转一周，柴油机做多少功？
(5)从图示位置开始，线圈转过60°的过程中通过R的电荷量是多少？
(6)图中电流表和电压表的示数各是多少？ 思路点拨：①用右手定那么判断感应电流方向；②从垂直中性面开始应按余弦规律变 化；③求通过R的电荷量用平均值；④求电功应使用电流有效值；⑤电压表、电流表 示数为有效值．
(对应学生用书第277～278页)
第五十二页，共66页。
第五十三页，共66页。
解析：我国居民日常生活所用的是正弦交流电，其电压的有效值是220 V，最大值为311 V ，周期为0.02 s，所以只有C正确．
第五十四页，共66页。
2．一个矩形线圈绕与匀强磁场垂直的OO′轴逆时针转动，线圈的两条引线分别与A、B两 半圆铜环相连，两个铜环通过滑动电刷连入电路，电路中仅有一个电阻R.如下图，在线 圈转动过程中，通过R的电流( D ) A．大小和方向都不断变化 B．大小不断变化，方向从A→R→B C．大小和方向都不变
第二十一页，共66页。
【例1】 如图(甲)所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴OO′以角速 度ω逆时针匀速转动．假设以线圈平面与磁场夹角θ＝45°时(如图(乙))为计时起点，并规定当 电流自a流向b时电流方向为正，那么图(丙)四幅图中正确的选项是( )
第二十二页，共66页。
D．大小不断变化，方向从B→R→A
解析：线圈中产生交流电，由于电刷交替与两铜环接触，流过R的电流方向不变．根据右手定那么 可知，通过R的电流方向是B→R→A.
第五十五页，共66页。
第五十六页，共66页。
第五十七页，共66页。
4．(2021年厦门市高三质检)某交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的 感应电动势与时间的关系如下图．如果此线圈与一个R＝100 Ω的电阻构成闭合电路，不计电 路的其他电阻，以下表达正确的选项是( B ) A．交变电流的周期是0.02 s
第三十五页，共66页。
答案：D.
第三十六页，共66页。
第三十七页，共66页。
2．几种典型的交变电流
第三十八页，共66页。
第三十九页，共66页。
思路点拨：(1)取一个周期分段研究；(2)设想给电阻R供电，利用电流的“热效应〞列方程求 解．
第四十页，共66页。
答案：C.
第四十一页，共66页。
解析：方向随时间做周期性变化是交流电的最主要特征，也是交流电和直流电的根本区别．交流电 的方向一定改变，而大小可以变也可以不变．所以不仅B、C图中是交流电，A图中也是．只有D
图中电流方向不变，不属于交流电．
第十三页，共66页。
第十四页，共66页。
3．一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图(甲) 所示，那么以下说法中正确的选项是( B )
考点二：交变电流的变化规律
第四十六页，共66页。
答案：C.
第四十七页，共66页。
(对应学生用书第139页)
第四十八页，共66页。
第四十九页，共66页。
第五十页，共66页。
(1)此题考查了交变电流的变化规律和有效值问题； (2)突破此题的关键是掌握交变电流的产生和有效值的计算．
第五十一页，共66页。
第二十四页，共66页。
解析：根据题中图象，首先判断出感应电流的数学表达式i＝Imsin ωt.其中Im是感应电流的最大 值，ω是线圈旋转的角速度．另外应该进一步认识到线圈是从中性面开始旋转，而且线圈旋转一周，两 次经过中性面，经过中性面的位置时电流改变方向．在O、B、D时刻电流为零，所以此时线圈恰好在 中性面的位置，且穿过线圈的磁通量最大；在A、C时刻电流值最大，线圈处于和中性面垂直的位置，此 时磁通量为零；从A到D时刻，线圈旋转3/4周，转过的角度为3π/2；如果从O到D时刻历时0.02 s， 恰好为一个周期，所以1 s内线圈运动50个周期，100次经过中性面，电流方向改变100次．综合 以上分析可得，只有选项D正确． 答案：D.
高考物理-第一课时-交变电流的产生和描述导与 练复习课件
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第二页，共66页。
第三页，共66页。
第四页，共66页。
第五页，共66页。
(对应学生用书第136页)
1．知道交变电流的产生及正弦交流电各物理量的变化规律、图象． 2．理解交变电流有效值的意义，会对简单交变电流的有效值进行计算．
B．交变电流的最大值是1 A
C．交变电流的有效值是1 A D．电阻R两端的最大电压为141 V
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第五十九页，共66页。
第六十页，共66页。
第六十一页，共66页。
第六十二页，共66页。
解析：原来的电动势最大值为10 V，有效值为7.07 V，当发电机的转速提高一倍时，角 速度增加一倍，频率也增加一倍，电动势最大值和有效值均增加一倍，表达式可 以写为e＝20sin 100πt (V)，由此可以看出提高转速后频率变为50 Hz，电动势有效值为 14.14 V，负载消耗的功率将变为20 W．故B正确．
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(对应学生用书第136页) 1．交变电流的产生和变化规律 (1)交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流． (2)正弦式交变电流的产生：将线圈置于匀强磁场中，并绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线 圈中就会产生正弦式交变电流．
(3)中性面
①定义：与磁场方向垂直的平面． ②特点： a．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． b．线圈转动一周，两次经过中性面，线圈每经过中性面一次，电流的方向就改变一次．
第三十一页，共66页。
第三十二页，共66页。
答案：见标准解答
第三十三页，共66页。
第三十四页，共66页。
针对训练21：(2021年福建福州模拟)一个10 Ω的电阻，它两端的电压U随时间t的变化规律如下图 ，那么( )
A．流过电阻的最大电流是22 A
B．用交流电压表测量电阻两端的电压，其示数约为311 V C．电阻消耗的功率为9 680 W D．在交流电变化的半个周期内，电阻产生的焦耳热是48.4 J
A．t＝0时刻线圈平面与中性面垂直 B．t＝0.01 s时刻Φ的变化率达最大
C．0.02 s时刻感应电动势到达最大 D．该线圈相应的感应电动势图象如图(乙)所示 解析：中性面位置应为磁通量最大，磁通量变化率为零，产生感应电动势为零，ACD错误，B正确 ．
第十五页，共66页。
(对应学生用书第137～139页)