高考物理总复习交变电流教师用书.doc

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1、第10章交变电流[考纲要求]知识内容考试要求备考方略必考加试交变电流c本章内容只出现在选考中,考查重点有:交变电流的有效值、瞬时值,变压器的原理及应用,远距离输电等知识。其中针对变压器的原理及应用的题目出现频率较高,常以选择题的形式考查。也可能与电磁感应知识结合出现在计算题中。描述交变电流的物理量c电感和电容对交变电流的影响b变压器c电能的输送c考点一 交变电流的产生及描述(-/c)[基础过关]一、交变电流产生1.交变电流(1)定义:大小和方向都随时间做周期性变化的电流。(2)图象:如图(a)、(b)、(c)、(d)所示都属于

2、交变电流。其中按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.正弦交变电流的产生和图象(1)产生:在匀强磁场里,线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。(2)图象:用以描述交变电流随时间变化的规律,如果线圈从中性面位置开始计时,其图象为正弦曲线。如图(e)、(f)、(g)所示。二、交变电流的描述1.周期和频率(1)周期(T):交变电流完成一次周期性变化(线圈转一周)所需的时间,单位是秒(s),公式T=。(2)频率(f):交变电流在1s内完成周期性变化的次数。单位是赫兹(Hz)。21(3)周期和频率的关系:T=或f=。2

3、.正弦式交变电流的函数表达式(线圈在中性面位置开始计时)(1)电动势e随时间变化的规律:e=Emsin__ωt。(2)负载两端的电压u随时间变化的规律:u=Umsin__ωt。(3)电流i随时间变化的规律:i=Imsin__ωt。其中ω等于线圈转动的角速度,Em=nBSω。3.交变电流的瞬时值、峰值、有效值(1)瞬时值:交变电流某一时刻的值,是时间的函数。(2)峰值:交变电流(电流、电压或电动势)所能达到的最大的值,也叫最大值。(3)有效值:跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值叫做交变电流的有效值。对正弦式交变电流,其有效值和

4、峰值的关系为:E=,U=,I=。【过关演练】1.阻值不计的矩形线圈在匀强磁场中,绕垂直于磁感线的轴匀速转动,线圈两端的电压随时间的变化规律如图所示。下列说法中,正确的是(  )A.线圈两端电压的平均值为10VB.电压表连接在线圈两端时,其示数为20VC.在0.01s时,线圈平面与磁场垂直D.当接外电路时,线圈内的电流方向1s内改变50次解析 线圈两端电压平均值可看成E-t图线与t轴包围面积与时间的比值,故平均值应大于10V,A项错误;由E-t图象知,Um=20V,故有U有=10V=14V,即电压表读数为14V,B项错误;t=0

5、.01s时,U=0,线圈位于中性面位置,故C项正确;由T=0.02s,知f=50Hz,一个周期内电流方向改变两次,故线圈中电流方向每秒变化100次,D项错误。答案 C2.(2016·浙江余杭期末)一个白炽灯泡上标有“220V 40W”,那么为了使它正常发光,所使用的正弦交变电压是(  )A.电压最大值为220V,电流最大值约为0.18AB.电压最大值为311V,电流最大值约为0.26AC.电压有效值为220V,电流有效值约为0.26AD.电压有效值为311V,电流有效值约为0.18A解析 白炽灯泡上标有“220V 40W”,灯

6、泡额定电压为22021V,是指有效值,所以电压有效值为220V,根据正弦式交流电有效值跟最大值的关系得到电压最大值为Em=220V,电流有效值I=A=0.18A,电流最大值约为0.18A=0.26A,故B项正确。答案 B[要点突破]要点一 交变电流产生1.两个特殊位置的特点(1)线圈平面与中性面重合时,S⊥B,Φ最大,=0,e=0,i=0,电流方向将发生改变。(2)线圈平面与中性面垂直时,S∥B,Φ=0,最大,e最大,i最大,电流方向不改变。2.解决交变电流图象问题的三点注意(1)只有当线圈从中性面位置开始计时,电流的瞬时值表

7、达式才是正弦形式,其变化规律与线圈的形状及转动轴处于线圈平面内的位置无关。(2)注意峰值公式Em=nBSω中的S为有效面积。(3)在解决有关交变电流的图象问题时,应先把交变电流的图象与线圈的转动位置对应起来,再根据特殊位置求特征解。【例1】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(  )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0.02s,则1s内电流的方向改变了50次D.若乙图中b等于0.0

8、2s,则交流电的频率为50Hz解析 由交变电流的产生原理可知,甲图中的A、C两图中线圈所在的平面为中性面,线圈在中性面时电流为零,再经过个周期电流达到最大值,再由楞次定律判断出电流的方向,因此甲图中A至B图的过程电流为正,且从零逐渐增大到最大值,A对;甲图中的C图对应的电流为

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