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时间:2018-12-02
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1、高考物理(人教)一轮复习讲义第1讲交变电流的产生和描述第1讲交变电流的产生和描述一、交变电流1.交变电流:大小和方向都随时间做周期性变化的电流.2.正弦交变电流的产生(如图所示):将线圈置于(1)匀强磁场中;(2)绕垂直于磁场方向的轴;(3)匀速转动.3.中性面(1)定义:与磁场方向垂直的平面.(2)特点①穿过线圈的磁通量最大;磁通量的变化率为零;感应电动势为零.②线圈每经过中性面一次,电流的方向就改变一次;线圈转动一周,两次经过中性面,电流方向改变两次.二、交变电流的图象及正弦交变电流的函数表达式1.交变电流的图象(1)
2、图象:如图(a)、(b)、(c)、(d)所示都属于交变电流.其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦交流电,如图(a)所示.(2)正弦交变电流的图象(如图所示)2.正弦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.三、描述交变电流的物理量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,
3、单位是秒(s).公2π式表达式为T=ω.(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).11(3)周期和频率的关系:T=f或f=T.2.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:交变电流的电流或电压所能达到的最大值,也叫最大值.(3)有效值:①根据电流的热效应来定义.②用直流电压、电流表征交流电压、电流.Em③正弦交流电的有效值.1.一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动,线圈中的感应电动势e随时间t的变化图象如图所示,下列说法中正确
4、的是()A.t1时刻通过线圈的磁通量为零B.t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大C.t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D.每当e转换方向时,通过线圈的磁通量的绝对值都为最大答案:D2.如图甲所示,矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时,线圈中产生的交流电如图乙所示,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0.02s,则交流电的频率为50Hz解析:由交变电流的产
5、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1/4个周期电流达到最大值,再由楞次定律判断出电流的方向,因此图甲中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图对应的电流为零,B错;每经过中性面一次线圈中的电流方向将要改变一次,所以一个周期以内电流方向要改变两次,所以在乙图中对应Od段等于交变电流的一个周期,若已知d等于0.02s,则频率为50Hz,1s内电流的方向将改变100次,C错;而D选项频率应该是25Hz.答案:A3.(·唐山摸底)一理想变压器原、副线圈的匝
6、数比n1∶n2=2∶1,原线圈两端接一正弦式交变电流,其电压μ随时间t变化的规律如图所示,则副线圈两端电压的有效值和频率分别为()A.110V;0.5HzB.110V;50HzC.220V;50HzD.220V;0.5Hz解析:本题考查变压器和交变电流四值.根据题图可知原线圈两端所接正弦式交变电311-2流的周期为2×10s,频率为50Hz,有效值为U1=2V=220V,则原副线圈的电压比U1n1有U2=n2,得副线圈两端电压的有效值为U2=110V,由变压器的原理可知原副线圈的交变电流的频率相同,所以可判定只有B对.答案
7、:B4.一个单匝矩形线框的面积为S,在磁感应强度为B的匀强磁场中,从线圈平面与磁场垂直的位置开始计时,转速为n转/秒,则()A.线框交变电动势的最大值为nπBSB.线框交变电动势的有效值为nπBS1C.从开始转动经过4周期,线框中的平均感应电动势为2nBSD.感应电动势瞬时值为e=2nπBSsin2nπt解析:线框交变电动势的最大值为Em=BSω=2nπBS,产生的感应电动势瞬时值为eEm=2nπBSsin2nπt,A错,D对;该线框交变电动势的有效值为E=2=nπBS,B对;线框ΔΦ中的平均感应电动势E=Δt=4nBS,
8、C错.答案:BD5.(2011·天津卷)在匀强磁场中,一矩形金属框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动,如图甲所示,产生的交变电动势的图象如图乙所示,则()甲乙A.t=0.005s时线框的磁通量变化率为零B.t=0.01s时线框平面与中性面重合C.线框产生的交变电动势有效值为311VD.线框产生的交变电动势频率
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