2019-2020年高考物理《交变电流的产生和描述》专题复习名师精品导学案

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1、2019-2020年高考物理《交变电流的产生和描述》专题复习名师精品导学案考纲解读1.理解交变电流的产生过程，能正确书写交变电流的表达式.2.理解描述交变电流的几个物理量，会计算交变电流的有效值．考点一　正弦式交变电流的产生及变化规律1．交变电流的产生(1)线圈绕_____方向的轴匀速转动．(2)两个特殊位置的特点：①线圈平面与中性面____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___时，S∥B，Φ＝0，最大，e最大，i最大，电流方向不改变．(3)电流方向的改变：线圈通过____时，电流方向发

2、生改变，一个周期内线圈两次通过中性面，因此电流的方向改变__次．(4)交变电动势的最大值Em＝nBSω，与转轴位置无关，与线圈形状无关．2．交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)例1　(xx·安徽·23)图1甲是交流发电机模型示意图．在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO′转动，由线圈引出的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕OO′转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路．图乙是线圈的主视图，导线ab

3、和cd分别用它们的横截面来表示．已知ab长度为L1，bc长度为L2，线圈以恒定角速度ω逆时针转动．(只考虑单匝线圈)图1(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达式；(2)线圈平面处于与中性面成φ0夹角位置时开始计时，如图丙所示，试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式．变式题组1．[交变电流的产生和变化规律]如图2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，则下列说法正确的是(　　)图2A．乙图中Oa时间段对应甲

4、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50次D．若乙图中b等于0.02s，则交流电的频率为50Hz2．[交变电流的产生和变化规律](xx·山东·17)图3甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，为交流电流表．线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示．以下判断正确的是(　　)图3A．电流表的示数为10AB．线圈转动的角速度为50πrad/sC．0.01s时线圈平面与磁场

5、方向平行D．0.02s时电阻R中电流的方向自右向左考点二　交流电有效值的求解1．正弦式交流电的有效值：I＝，U＝，E＝2．非正弦式交流电有效值的求解需根据电流的_______进行计算．例2　如图4所示，先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电．第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化，如图5甲所示；第二次灯泡两端的电压变化规律如图乙所示．若图甲、乙中的U0、T所表示的电压、周期是相等的，则以下说法正确的是(　　)图4图5A．第一次灯泡两端的电压的有效值是U0B．第二次灯泡两端的电压的有效值是U0C．第一次和第二次灯泡的电功率之比是2∶9D

6、．第一次和第二次灯泡的电功率之比是1∶5变式题组3．[交变电流有效值的计算方法]如图6所示为一交变电流的电压随时间变化的图象，正半轴是正弦曲线的一个部分，则此交变电流的电压的有效值是(　　)图6A.VB．5VC.VD．3V4．[交变电流有效值的计算]如图7所示的区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B.电阻为R、半径为L、圆心角为45°的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O轴以角速度ω匀速转动(O轴位于磁场边界)．则线框内产生的感应电流的有效值为(　　)图7A.B.C.D.　　　　　计算交变电流有效值的方法(1)计算有效值时要根据电

7、流的热效应，抓住“三同”：“相同时间”内“相同电阻”上产生“相同热量”列式求解．(2)分段计算电热求和得出一个周期内产生的总热量．(3)利用两个公式Q＝I2Rt和Q＝t可分别求得电流有交值和电压有效值．(4)若图象部分是正弦(或余弦)式交变电流，其中的(但必须是从零至最大值或从最大值至零)和周期部分可直接应用正弦式交变电流有效值与最大值间的关系I＝、U＝求解.考点三　交变电流“四值”的比较例3　如图8所示，匀强磁场的磁感应强度B＝0.5T，边长L＝10cm的正方形线圈共100匝，线圈总电阻r＝1Ω，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速

8、转动，角速度ω＝2πrad/s，外电路中的电阻R＝4Ω，求：(计算结果小数点后保留两位有效数字)图8(1)感应电动势的最大值；(2)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过60°时的瞬时感应电动势；(3)由图示位置(线圈平