1、,第1單元 交變電流的產(chǎn)生和描述,填一填,1交變電流：大小和都隨時間做變化的電流，簡稱交流(AC) 2.正弦式交變電流(如圖所示),(1)定義：按變化的交變電流 (2)產(chǎn)生：將閉合矩形線圈置于磁場中，并繞方向的軸做轉(zhuǎn)動 (3)中性面：與磁場方向的平面 (4)正弦式交變電流的變化規(guī)律(線圈在中性面位置開始計時)： a電動勢e隨時間變化的規(guī)律：e. b電壓u隨時間變化的規(guī)律：u.,c電流i隨時間變化的規(guī)律：i. 其中等于線圈轉(zhuǎn)動的，Em. (5)正弦交變電流的圖象(如圖所示),2交變電流的瞬時值、峰值、有效值和平均值 (1)瞬時值：交變電流某一的值，是時間的函數(shù) (2)峰值：交變電流的電流或電壓所

2、能達到的 (3)有效值：讓交流與恒定電流通過的電阻，如果它們在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的相等，則這個恒定電流I、恒定電壓U就是這個交變電流的有,(4)正弦式交變電流的有效值與峰值之間的關(guān)系 I，U，E. (5)平均值：是交變電流et圖象中波形與橫軸所圍的面積跟時間的比值，其數(shù)值可以用計算,練一練 1如圖所示各圖線中表示交變電流的是(),【解析】交變電流的方向做周期性變化，只有大小變化的電流不是交變電流 【答案】BCD,【答案】C,3如圖甲所示，矩形線圈abcd在勻強磁場中逆時針勻速轉(zhuǎn)動時，線圈中產(chǎn)生的交流電如圖乙所示，設(shè)沿abcda方向為電流正方向，則() A乙圖中Oa時間段對應(yīng)甲圖中A至B圖的過程 B

3、乙圖中c時刻對應(yīng)甲圖中的C圖 C若乙圖中d等于0.02 s，則1 s內(nèi)電流的方向改變了50次 D若乙圖中b等于0.02 s，則交流電的頻率為50 Hz,【解析】由交變電流的產(chǎn)生原理可知，甲圖中的A、C兩圖中線圈所在的平面為中性面，線圈在中性面時電流為零，再經(jīng)過1/4個周期電流達到最大值，再由楞次定律判斷出電流的方向，因此圖甲中A至B圖的過程電流為正且從零逐漸增大到最大值，A對；甲圖中的C圖對應(yīng)的電流為零，B錯；每經(jīng)過中性面一次線圈中的電流方向?qū)⒁淖円淮?，所以一個周期以內(nèi)電流方向要改變兩次，所以在乙圖中對應(yīng)Od段等于交變電流的一個周期，若已知d等于0.02 s，則頻率為50 Hz,1 s內(nèi)電流

4、的方向?qū)⒏淖?00次，C錯；而D選項頻率應(yīng)該是25 Hz. 【答案】A,【答案】BD,考點一正弦交變電流的變化規(guī)律及應(yīng)用 考點梳理 1正弦式電流的變化規(guī)律(線圈在中性面位置開始計時),3書寫交變電流瞬時值表達式的基本思路 (1)確定正弦式交變電流的峰值，根據(jù)已知圖象讀出或由公式EmnBS求出相應(yīng)峰值 (2)明確線圈的初始位置，找出對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式 若線圈從中性面位置開始轉(zhuǎn)動，則it圖象為正弦函數(shù)圖象，函數(shù)式為iImsin t. 若線圈從垂直中性面位置開始轉(zhuǎn)動，則it圖象為余弦函數(shù)圖象，函數(shù)式為iImcos t.,典例應(yīng)用 (2014天津理綜，7)如圖1所示，在勻強磁場中，一矩形金屬線圈兩次分別

5、以不同的轉(zhuǎn)速，繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交變電動勢圖象如圖2中曲線a、b所示，則() A兩次t0時刻線圈平面均與中性面重合 B曲線a、b對應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為23 C曲線a表示的交變電動勢頻率為25 Hz D曲線b表示的交變電動勢有效值為10 V,【答案】AC,【總結(jié)提升】求解交變電流變化規(guī)律有關(guān)問題的三點注意 (1)只有當(dāng)線圈從中性面位置開始計時，電流的瞬時值表達式才是正弦形式其變化規(guī)律與線圈的形狀及轉(zhuǎn)動軸處于線圈平面內(nèi)的位置無關(guān) (2)注意峰值公式EmnBS中的S為有效面積 (3)在解決有關(guān)交變電流的圖象問題時，應(yīng)先把交變電流的圖象與線圈的轉(zhuǎn)動位置對應(yīng)起來，再根據(jù)特殊位置求特征解,如

6、圖所示，在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動的矩形線圈的周期為T，轉(zhuǎn)軸O1O2垂直于磁場方向，線圈電阻為2 .從線圈平面與磁場方向平行時開始計時，線圈轉(zhuǎn)過60時的感應(yīng)電流為1 A，那么() A線圈消耗的電功率為4 W B線圈中感應(yīng)電流的有效值為2 A,【答案】AC,考點二交流電“四值”的理解與應(yīng)用 考點梳理 交變電流的瞬時值、峰值、有效值、平均值的比較,典例應(yīng)用,【答案】D,如圖所示，矩形線圈面積為S，匝數(shù)為N，線圈電阻為r，在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中繞OO軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動，外電路電阻為R，當(dāng)線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過60的過程中，下列判斷正確的是(),【答案】B,兩種機械模型的分析 1模型概述 “電動機”模型和

7、“發(fā)電機”模型是高考題中時常出現(xiàn)的兩種物理模型，凡在安培力作用下在磁場中運動的通電導(dǎo)體均可看做電動機模型，在外力作用下在磁場中做切割磁感線運動的導(dǎo)體均可看做發(fā)電機模型，此模型綜合考查了磁場力的作用、電磁感應(yīng)、恒定電流、交流電、能量轉(zhuǎn)化與守恒等知識,2模型比較,如圖甲所示是某同學(xué)設(shè)計的一種振動發(fā)電裝置的示意圖，一個半徑r0.10 m、匝數(shù)n20的線圈套在永久磁鐵槽中，磁場的磁感線均沿半徑方向均勻分布(其右視圖如圖乙所示)在線圈所在位置磁感應(yīng)強度B的大小均為B0.20 T，線圈的電阻為R10.50 ，它的引出線接有R29.5 的小電珠L.外力推動線圈框架的P端，使線圈沿軸線做往復(fù)運動，便有電流通過

8、電珠當(dāng)線圈向右的位移x隨時間t變化的規(guī)律如圖丙所示時(x取向右為正)求：,(1)線圈運動時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E的大??； (2)線圈運動時產(chǎn)生的感應(yīng)電流I的大?。?(3)每一次推動線圈運動過程中作用力F的大??； (4)該發(fā)電機的輸出功率P.,【答案】(1)2 V(2)0.2 A(3)0.5 N(4)0.38 W,【總結(jié)提升】 (1)線圈在輻射形磁場中切割磁感線產(chǎn)生的電動勢等于每匝線圈產(chǎn)生電動勢的和 (2)線圈所受的安培力等于各匝線圈所受安培力的和 (3)線圈是電源，燈泡是負載，其能量來源是推力做的功. 如圖所示為電動機的簡化模型，線圈abcd可繞O1O2自由轉(zhuǎn)動當(dāng)線圈中通入如圖所示的電流時，順著O

9、1O2的方向看去，線圈將(),A順時針轉(zhuǎn)動 B逆時針轉(zhuǎn)動 C仍然保持靜止 D既可能順時針轉(zhuǎn)動，也可能逆時針轉(zhuǎn)動 【解析】在題中圖示位置，由左手定則可以判斷，ab邊受到的安培力向上，cd邊受到的安培力向下，則線圈順時針轉(zhuǎn)動，故A項正確 【答案】A,如圖所示是一臺發(fā)電機的結(jié)構(gòu)示意圖，其中N、S是永久磁鐵的兩個磁極，它們的表面呈半圓柱面形狀M是圓柱形鐵芯，它與磁極的柱面共軸，鐵芯上有一矩形線框，可繞與鐵芯M共軸的固定轉(zhuǎn)動軸旋轉(zhuǎn)磁極與鐵芯之間的縫隙中形成方向沿半徑、大小近似均勻的磁場若從圖示位置開始計時，當(dāng)線框繞固定轉(zhuǎn)動軸勻速轉(zhuǎn)動時，下列圖象中能正確反映線框中感應(yīng)電動勢e隨時間t變化規(guī)律的是(),【解

10、析】因發(fā)電機的兩個磁極N、S呈半圓柱面形狀，磁極間的磁感線如圖所示，即呈輻向分布磁場，磁感應(yīng)強度的大小不變，僅方向發(fā)生改變，故線框在磁場中轉(zhuǎn)動時垂直切割磁感線，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小不變，線框越過空隙段后，由于線框切割磁感線方向發(fā)生變化，所以感應(yīng)電動勢的方向發(fā)生變化，綜上所述，D正確,【答案】D,模擬題組 1(2015江南六校模擬)一交流電壓的圖象如圖所示，將該交流電壓加在一阻值為22 的電阻兩端，下列說法中正確的是(),【答案】B,2(2015淮南高三質(zhì)檢)如圖所示，圖線a是線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動時所產(chǎn)生正弦交流電的圖象，當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，所產(chǎn)生正弦交流電的圖象如圖線b所示，以下關(guān)于這兩個

11、正弦交流電的說法正確的是() A在圖中t0時刻穿過線圈的磁通量均為零 B線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為32 C交流電a的瞬時值為u10sin 5t (V) D交流電b的最大值為5 V,【答案】BC,高考題組 3(2012廣東卷)某小型發(fā)電機產(chǎn)生的交變電動勢為e50sin 100t(V)對此電動勢，下列表述正確的有(),【答案】CD,甲 乙,A電流表的示數(shù)為10 A B線圈轉(zhuǎn)動的角速度為50 rad/s C0.01 s時線圈平面與磁場方向平行 D0.02 s時電阻R中電流的方向自右向左,【答案】AC,新題快遞 5.如圖所示的空間存在一勻強磁場，其方向為垂直于紙面向里，磁場的右邊界為MN，在MN右側(cè)有一矩形金屬線圈abcd，ab邊與MN重合現(xiàn)使線圈以ab邊為軸按圖示方向勻速轉(zhuǎn)動(從上往下看為順時針轉(zhuǎn)動)，將a、b兩端連到示波器的輸入端，若ab邊中電流從a到b為正，則從下列圖中示波器觀察到的ab中電