(课标版 5年高考3年模拟A版)202x年物理总复习 专题十二 交变电流

解析 a、b端的电压为正弦式交变电压,故电压表测得的电压Uab=
U 1 m 。副线圈两端电压也为正弦式交变电压,但由于二极管的单向导电
2
特性,从而使c、d两端的电压成为脉动直流电,由有效值定义可得
U
2
c dT=
R
( U 2m )2
2×
R
T ,即Ucd= U ,2故m Uab∶Ucd=
2
2
=2 Un11m∶n2,2A错误。因R增大时
计算一段时间内通过导体横截面
均
围的面积与时间的比值
E =n Φ
的电荷量
值
t
I
=
R
E
r
二、有效值和平均值的计算 1.有效值 (1)各种交流电器设备上所标的额定电压和额定电流,一般交变电流 表、电压表测量的值均为有效值。 (2)求电功、电功率、焦耳热以及确定保险丝的熔断电流等物理量时, 要用有效值计算。 (3)有效值的计算方法
U 2m
消耗的功率P= U
2
c d 减小,原线圈输入功率减小,故U1不变时I1减小,B正
R
确。由Uab∶Ucd= 2n1∶n2可知Ucd与负载的阻值无关,C错误。将二极管
短路时R两端电压成为正弦式交变电压,其有效值Ucd'= U 2 m,故此时R消耗的功
2
率P'= U
'
2
c为d 原来的2倍,原线圈中的电流也变为原来的2倍,故D正确。
例1 (2014天津理综,7,6分)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 动势图像如图2中曲线a、b所示,则 ( )
A.两次t=0时刻线圈平面均与中性面重合
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
①正弦式交变电流的有效值U=
2 2
Um
I
;
22Im,E
2
2
Em
②非正弦式交变电流的有效值由有效值定义计算。
例2 (2014课标Ⅱ,21,6分)如图,一理想变压器原、副线圈的匝数分别 为n1、n2。原线圈通过一理想电流表 接正弦交流电源,一个二极管和 阻值为R的负载电阻串联后接到副Biblioteka Baidu圈的两端。假设该二极管的正向 电阻为零,反向电阻为无穷大。用交流电压表测得a、b端和c、d端的电 压分别为Uab和Ucd,则 ( ) A.Uab∶Ucd=n1∶n2 B.增大负载电阻的阻值R,电流表的读数变小 C.负载电阻的阻值越小,cd间的电压Ucd越大 D.将二极管短路,电流表的读数加倍
T
Tb
E m b =5 V2 ,D错误。
2
答案 AC
考向二 交变电流的描述
一、正弦式交变电流的瞬时值、峰值、有效值、平均值的比较
物理量
物理含义
重要关系
适用情况及说明
交变电流某一时刻的值
e=Em sin ωt i=Im sin ωt
计算线圈某时刻的受力情况的瞬 时值
峰
最大的瞬时值
Em=NBSω
讨论电容器的击穿电压
2 π =2πf。
T
考向突破 考向一 交变电流的产生
正弦式交变电流磁通量和电动势的关系
计时起点
物理量
函数
图像
从S⊥B(中性面)开始计时
磁通量
Φ=Φm cos ωt
电动势
e=Em sin ωt
从S∥B(磁通量为零)开始计时 磁通量 电动势
Φ=Φm sin ωt e=Em cos ωt
说明
Φm=BS;Em=NBSω
高考物理（课标专用）
专题十二 交变电流
考点清单
考点一 交变电流的产生及描述
考向基础 1.交变电流 大小和方向都随时间① 做周期性变化 的电流叫做交变电流。如图 (a)、(b)、(c)、(d)所示都属于交变电流。其中按② 正弦 规律变化 的交变电流叫正弦式交变电流,如图(a)所示。
2.正弦式交变电流的产生和变化规律 (1)产生:在匀强磁场里,绕垂直于磁场方向的轴③ 匀速 转动的线圈 里产生的是正弦式交变电流。 (2)规律 a.函数形式:若N匝面积为S的线圈以角速度ω绕垂直于磁场方向的轴匀速转 动,磁感应强度为B,从中性面开始计时,其函数形式为e=④ NBSω sin ωt , 用Em=⑤ NBSω 表示电动势的最大值,则有e=Em sin ωt。其
值
Em=NΦmω
Im= E m
Rr
跟交变电流的热效应等效的恒定 电流值
对正弦式交变电流有: E=Em/ 2 U=Um/ 2 I=Im/ 2
(1)计算与电流热效应有关的量 (如功、功率、热量等) (2)电器设备“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
平
交变电流图像中图线与时间轴所 E =BL v
线圈由图示位置转过60°的过程中,下列判断正确的是 ( )
A.电压表的读数为 N B S
2
B.通过电阻R的电荷量为q= N B S
2(R r)
C.电阻R所产生的焦耳热为Q= N 2 B 2 S 2ω Rπ
4(R r)2
D.当线圈由图示位置转过60°时的电流为 N B S
2(R r)
解析 线圈在磁场中转动产生了正弦式电流,其电动势的最大值Em=
D.曲线b表示的交变电动势有效值为10 V
解析 由图2知t=0时两次转动产生的瞬时电动势都等于零,故A正确。
由图2知两次转动所产生的交变电动势的周期之比Ta∶Tb=2∶3,再由周
期与转速的关系n= 1
T
得na∶n b=3∶2,故B错误。因Ta=4×10-2 s,故fa=T 1 a
=
25 Hz,C正确。因Ema=15 V,而Em=NBSω= 2 π N,故B SEmb= ETmaa=10 V,Eb=
电流大小为i= e =E m sin ωt=⑥ Im sin ωt 。
RR
b.图像:用以描述正弦交流电电流随时间变化的规律,如图(a)所示。 3.表征交变电流的物理量 (1)瞬时值:交变电流某一时刻的值。
(2)最大值:即最大的瞬时值。 (3)有效值:跟交变电流的⑦ 热效应 等效的恒定电流的值叫做交变 电流的有效值。 (4)周期和频率:交变电流完成⑧ 一次周期性变化 所用的时间叫周 期;1 s内完成周期性变化的次数叫频率。它们和角速度间的关系为ω=
R
答案 BD
2.平均值
(1)求一段时间内通过导体横截面的电荷量时要用平均值。
q=I ·t,I =E
R
(2)E 的计算:① E =n Δ ;② =E BL (v导体切割磁感线),其中 =v
Δt
分的位移)。
s (s为切割部
t
例3 如图所示,矩形线圈面积为S,匝数为N,线圈电阻为r,线圈在磁感应
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,当