1、备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练2012高三物理复习课件（导与练福建）第10章第一课时 交变电流的产生和描述备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练(对应学生用书第136页)1知道交变电流的产生及正弦交流电各物理量的变化规律、图象2理解交变电流有效值的意义，会对简单交变电流的有效值进行计算备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目
2、录课时训练备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练(对应学生用书第136页)1交变电流的产生和变化规律(1)交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流(2)正弦式交变电流的产生：将线圈置于匀强磁场中，并绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈中就会产生正弦式交变电流(3)中性面定义：与磁场方向垂直的平面特点：a线圈位于中性面时，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b线圈转动一周，两次经过中性面，线圈每经过中性面一次，电流的方向就改变一次备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练(4)正弦式交变电流的图象(线圈在中性面位置开始计时)(5)
3、正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)电动势e随时间变化规律：eEmsin_t.电压u随时间变化规律：uUmsin_t.电流i随时间变化规律：iImsin_t.其中为线圈转动的角速度，EmNBS若线圈电阻为r，外电路电阻为R，则e、u、i关系为：ei(Rr)，uiR.备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练(1)线圈位于与中性面垂直的位置时，磁通量为零但磁通量的变化率最大(2)线圈从中性面开始计时，函数表达式eEmsin t，从垂直中性面开始计时，函数表达式eEmcos t.备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练2描述交变电流的物理量(1)周期和
4、频率周期 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：T2.频率 f：交变电流在单位时间(1 s)内完成周期性变化的次数，单位是赫兹(Hz)周期和频率的关系T1f或 f1T.(2)交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值瞬时值：交变电流某一瞬时的值，是时间的函数峰值：交变电流所能达到的最大值有效值：让交变电流与恒定电流分别通过阻值相等的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热量相等，则这个恒定电流的数值规定为这个交变电流的有效值平均值：线圈在转动过程中从一个位置到另一位置所产生的电动势的平均值，称为该过程的平均电动势，其数值可用 E nt 计算备考指南目标定位自主梳理
5、要点例析走向高考返回目录课时训练对正弦式交变电流，其有效值和峰值之间的关系：IIm20.707Im，UUm20.707Um，EEm20.707Em.备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练(对应学生用书第136137页)1如图中不属于交变电流的是(D)解析：方向随时间做周期性变化是交流电的最主要特征，也是交流电和直流电的根本区别交流电的方向一定改变，而大小可以变也可以不变所以不仅B、C图中是交流电，A图中也是只有D图中电流方向不变，不属于交流电备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练2(2010 年广东卷改编)如图是某种正弦式交变电压的图象，由图可确定该电压的(
6、D)A周期是 0.01 sB最大值是 110 VC有效值是 55 2 VD表达式是 u110 2sin 100t(V)解析：由题图知最大值 Um1102 V，有效值 UUm2110 V，周期 T0.02 s，2T100 rad/s，表达式 uUmsin t1102sin100t(V)，D 正确备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练3一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图(甲)所示，则下列说法中正确的是(B)At0时刻线圈平面与中性面垂直Bt0.01 s时刻的变化率达最大C0.02 s时刻感应电动势达到最大D该线圈相应的感应电动势
7、图象如图(乙)所示解析：中性面位置应为磁通量最大，磁通量变化率为零，产生感应电动势为零，ACD错误，B正确备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练(对应学生用书第137139页)备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练交变电流的产生及变化规律1正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练 规律物理量 函数图象磁通量mcos tBScos t电动势eEmsin tnBSsin t电压uUmsin tREmRrsin t电流iImsin t EmR
8、rsin t备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练2.两个特殊位置的特点(1)线圈平面与中性面重合时，SB，最大，t 0，e0，i0，电流方向将发生改变(2)线圈平面与中性面垂直时，SB，0，t 最大，e 最大，i 最大，电流方向不改变3交变电流瞬时值表达式书写的基本思路(1)确定正弦式交变电流的峰值，根据已知图象或由公式 EmnBS 求出相应峰值(2)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式如：线圈从中性面位置开始转动，则 it 图象为正弦函数图象，函数式为 iImsin t.线圈从垂直中性面位置开始转动，则 it 图象为余弦函数图象，函数式为 iImcos t.备考指南目
9、标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练(1)只要线圈在匀强磁场中绕线圈平面内垂直于磁场的轴匀速转动，就产生正弦式交流电，其变化规律与线圈的形状、与转动轴处于线圈平面内哪个位置无关(2)线圈转动一周两次经过中性面，所以一个周期内电流方向改变两次备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练【例1】如图(甲)所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴OO以角速度逆时针匀速转动若以线圈平面与磁场夹角45时(如图(乙)为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正，则图(丙)四幅图中正确的是()备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练思路点拨
10、：从感应电流的方向、大小及变化趋势三个方面分析确定感应电流变化的图象答案：D.解析：由于 t0 时，线圈的转动方向如图(乙)，由右手定则判断可得，此时 ad 中电流方向为由 a 到 d，线圈中电流方向为 adcba，与规定的电流正方向相反，电流为负值又因为此时 ad、bc 两边的切割速度方向与磁场方向分别成 135、45夹角，由 E2Blv，可得 E2 22 BLv22 Em，即此时的电动势为最大值的 22 倍，电流当然也是最大值的22倍，由图(乙)还能观察到，线圈在接下来 45的转动过程中，ad、bc 两边在垂直于磁场方向上的切割速度越来越小，所以感应电动势应减小，感应电流应减小，综合上述三
11、点可知 D项正确备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练针对训练11：某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，产生交变电流的图象如图所示，由图中信息可以判断()A在A和C时刻线圈处于中性面位置B在B和D时刻穿过线圈的磁通量为零C从AD时刻线圈转过的角度为2D若从OD时刻历时0.02 s，则在1 s内交变电流的方向改变100次备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练解析：根据题中图象，首先判断出感应电流的数学表达式iImsin t.其中Im是感应电流的最大值，是线圈旋转的角速度另外应该进一步认识到线圈是从中性面开始旋转，而且线圈旋转一周，两次经过中性面，经过
12、中性面的位置时电流改变方向在O、B、D时刻电流为零，所以此时线圈恰好在中性面的位置，且穿过线圈的磁通量最大；在A、C时刻电流值最大，线圈处于和中性面垂直的位置，此时磁通量为零；从A到D时刻，线圈旋转3/4周，转过的角度为3/2；如果从O到D时刻历时0.02 s，恰好为一个周期，所以1 s内线圈运动50个周期，100次经过中性面，电流方向改变100次综合以上分析可得，只有选项D正确答案：D.备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练交变电流“四值”的理解与应用备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练备考指南目标
13、定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练(1)计算有效值一般取交变电流的一个周期的时间(2)非正弦式交变电流要依据其变化规律和焦耳定律确定其有效值，正弦式交变电流才有峰值 2有效值备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练【例2】(16分)一个电阻为r、边长为L的正方形线圈abcd共N匝，线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO以如图所示的角速度匀速转动，外电路电阻为R.(1)在图中标出此刻线圈感应电流的方向(2)线圈转动过程中感应电动势的最大值有多大？(3)线圈平面与磁感线夹角为60时的感应电动势为多大？备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练
14、(4)设发电机由柴油机带动，其他能量损失不计，线圈转一周，柴油机做多少功？(5)从图示位置开始，线圈转过60的过程中通过R的电荷量是多少？(6)图中电流表和电压表的示数各是多少？思路点拨：用右手定则判断感应电流方向；从垂直中性面开始应按余弦规律变化；求通过R的电荷量用平均值；求电功应使用电流有效值；电压表、电流表示数为有效值备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练规范解答：(1)由右手定则可判定电流的方向沿 dcbad.(图略)(2 分)(2)EmNBSNBL2.(2 分)(3)线圈平面与 B 成 60角时的瞬时感应电动势eEmcos 6012NBL2.(2 分)(4)电动势的
15、有效值 EEm2(1 分)电流的有效值 I ERr，柴油机做的功转化为电能，线圈转一周柴油机做的功WEIt E2RrtNBL222Rr2 N2B2L4Rr.(2 分)备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练(5)因为 I 平均E平均Rr NtRr，(2 分)故电荷量 qI 平均tNBSsin 60Rr 3NBL22Rr.(2 分)(6)电流表显示干路电流的有效值，则读数为IIm2 NBL22Rr.(1 分)电压表显示路端电压的有效值，则读数为UUm2NBL2R2Rr.(2 分)答案：见规范解答备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练正确理解交变电流的“四值”是解
16、题关键求电荷量时要用平均值，由法拉第电磁感应定律 E nt 求得；交流电路中电表显示的是有效值；计算热量、功率、电功一定要用有效值求解备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练针对训练21：(2010年福建福州模拟)一个10 的电阻，它两端的电压U随时间t的变化规律如图所示，则()A流过电阻的最大电流是22 AB用交流电压表测量电阻两端的电压，其示数约为311 VC电阻消耗的功率为9 680 WD在交流电变化的半个周期内，电阻产生的焦耳热是48.4 J备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练解析：由题中图象知 Um2202 V，ImUmR 22 2 A，U 有效U
17、m2220 V，故 AB均错误；PI2有效R(22010)210 W4 840 W，C 错误QPt4 8401102 J48.4 J，D正确答案：D.备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练几种典型交变电流有效值的计算问题1计算交流电有效值应注意的几个问题(1)计算有效值时要注意根据电流的热效应，把握住“三同”：“相同时间”内“相同电阻”上产生“相同热量”列式求解(2)利用两类公式 QI2Rt 和 QU2R t 可分别求得电流有效值和电压有效值(3)若图象部分是正弦交流电，其中的14周期和12周期部分可直接应用 IIm/2，UUm/2的关系备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高
18、考返回目录课时训练2几种典型的交变电流电流名称电流图象有效值正弦式交变电流U 12Um正弦半波电流U12Um正弦单向脉动电流UUm2矩形脉动电流Ut1TUm非对称性交变电流U12U21U22备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练(1)正弦式交变电流有效值计算公式，至少在一个整T4内才有意义(2)电流方向不影响电流的热效应备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练【例 3】如图所示为交变电流的电压随时间变化的图象，此交变电流的电压有效值是()A32 VB2 5 VC4 VD3 V思路点拨：(1)取一个周期分段研究；(2)设想给电阻R供电，利用电流的“热效应”列方程
19、求解备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练解析：由U21R tU22R(Tt)U2R T 得4 2 V2R1 s2 2 V2R2 sU2R 3 s，U4 V.答案：C.备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练取一个周期，将其分成有效值已知的几段根据电流热效应，利用电热公式计算有效值备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练针对训练31：若某交变电流的电流随时间变化的图象如图所示，则该交变电流的有效值是多少？解析：I21RT2I22RT2I2RT又I14 22A4 A，I232 A.I 17 A.答案：17 A备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高
20、考返回目录课时训练考点一：交变电流的“四值”理解与应用【例 1】(基础题)将阻值为 5 的电阻接到内阻不计的交流电源上，电源电动势随时间变化的规律如图所示下列说法正确的是()A电路中交变电流的频率为 0.25 HzB通过电阻的电流为2 AC电阻消耗的电功率为 2.5 WD用交流电压表测得电阻两端的电压为 5 V备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练解析：逐项分析如下：选项诊断结论A由图象可知交变电流的周期T4102 s，频率f Hz25 HzB由图象可知电源电动势的最大值Em5 V，有效值E V，通过电阻的电流I A AC电阻消耗的电功率PEI2.5 WD用交流电压表测得的值
21、是电压的有效值UE V答案：C.备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练考点二：交变电流的变化规律【例 2】(综合题)如图所示，在两平行金属板中央有一静止的电子(重力不计)，当两板间加上交变电压后，有可能使电子做往返运动的电压是()备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练解析：对 A 图象，电子先匀加速运动，T2时刻速度最大，之后匀减速运动，T 时刻速度减为 0.此后再匀加速开始重复前一个周期内的运动对 B 图象，电子先变加速运动，T2时刻速度最大，之后做变减速运动，T 时刻速度为 0，同样速度方向始终未变，D 图象电子运动情况与 B 类似对 C 图象，电子先变
22、加速，T4时刻速度达到最大，然后做变减速运动，T2时刻速度减为0，从T2到34T，电子反向变加速，34T 到 T，电子又变减速至速度为 0，回到原位置所以只有 C 正确答案：C.备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练(对应学生用书第139页)备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练(2009 年福建卷，16)一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图(甲)所示已知发电机线圈内阻为 5.0，现外接一只电阻为 95.0 的灯泡，如图(乙)所示，则(D)A电压表 V 的示数为 220 VB电路中的电流方向每秒钟改变 50 次C灯泡实际消耗的功率为 484
23、 WD发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为 24.2 J备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练解析：由题图知：Em2202 V，则有效值 EEm2220 V，电压表示数 UE RRr22095.095.05.0 V209 VA 错P 灯U2R 209295.0 W459.8 W.P 内EU2r22020925.0W24.2 W.C 错、D 正确线圈每转 1 圈，电流方向改变两次，故每秒改变次数ntT2 次 10.022 次100 次，B 错备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练(1)本题考查了交变电流的变化规律和有效值问题；(2)突破本题的关键是掌握交变电流的
24、产生和有效值的计算备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练(对应学生用书第277278页)备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练【测控导航】考点题号1.正弦交流电的产生及变化规律2、3、5、6、92.交流电“四值”的理解及计算1、4、7、8、9备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练1.下列四幅图是交流电的图象，其中能正确反映我国居民日常生活所用交流电的是(C)解析：我国居民日常生活所用的是正弦交流电，其电压的有效值是220 V，最大值为311 V，周期为0.02 s，所以只有C正确备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练2一个
25、矩形线圈绕与匀强磁场垂直的OO轴逆时针转动，线圈的两条引线分别与A、B两半圆铜环相连，两个铜环通过滑动电刷连入电路，电路中仅有一个电阻R.如图所示，在线圈转动过程中，通过R的电流(D)A大小和方向都不断变化B大小不断变化，方向从ARBC大小和方向都不变D大小不断变化，方向从BRA解析：线圈中产生交流电，由于电刷交替与两铜环接触，流过R的电流方向不变根据右手定则可知，通过R的电流方向是BRA.备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练3(2010 年合肥模拟)在垂直纸面向里的有界匀强磁场中放置了矩形线圈 abcd.线圈 cd边沿竖直方向且与磁场的右边界重合线圈平面与磁场方向垂直从
26、t0 时刻起，线圈以恒定角速度 2T 绕 cd 边沿如图(甲)所示方向转动，规定线圈中电流沿 abcda 方向为正方向，则从 t0 到 tT 时间内，线圈中的电流 I 随时间 t 变化关系图象为图(乙)中的(B)备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练解析：线圈从中性面开始，C、D 错误由楞次定律知，t0 到 tT4时间内，磁通量减小，电流方向为 adcba，为负方向，A 错误，B 正确备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练4(2010年厦门市高三质检)某交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间的关系如图所示如果此线圈与一个R10
27、0 的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻，下列叙述正确的是(B)A交变电流的周期是0.02 sB交变电流的最大值是1 AC交变电流的有效值是1 AD电阻R两端的最大电压为141 V备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练解析：交变电流周期为 4102 s，A 错误；ImEmR 100100 A1 A，B 正确，C 错误，UmImR100 V，D 错误备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练5(2010 年吉林模拟)某交流发电机给灯泡供电时，其正弦式交变电流的 it 图象如图所示，下列说法中正确的是(D)A交变电流的频率为 0.02 HzB交变电流的瞬时值表达式
28、为 i5cos 50t(A)C在 t0.01 s 时，穿过交流发电机线圈的磁通量最大D若发电机线圈电阻为 0.4，则其热功率为 5 W解析：T20103 s0.02 s，f1T50 Hz，2f100 rad/s，i5cos 100t(A)，AB 错误；t0.01 s 时，t 最大，最小，C 错PI2有R(52A)2R5 W，D 正确备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练6(2010 年长沙模拟)一个阻值为 2 的线圈在匀强磁场中转动，产生的交变电动势为e10 2sin 20t(V)，当该线圈与一阻值为 8 的电阻组成闭合回路时，下列说法正确的是(A)At0 时，线圈平面位于中
29、性面Bt0 时，穿过线圈的磁通量为 0C电阻的热功率为 16 WD用电压表测路端电压时读数为 11.3 V解析：线圈在 t0 时位于中性面，磁通量最大，A 正确，B 错误；由 e10 2sin 20t(V)可知，电动势有效值 E10 V，电流有效值 I ERr1 A所以 PRI2R8 W，路端电压 UIR8 V，CD 错误备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练7(2011 年济南高三模拟)一个边长为 6 cm 的正方形金属线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，电阻为 0.36.磁感应强度 B 随时间 t 的变化关系如图所示，则线框中感应电流的有效值为(B)A.2105 AB
30、.6105 AC.22 105 AD.3 22 105 A解析：由题中 Bt 图知，线框在 03 s 内感应电动势为 7.2106 V，感应电流为 I12105 A，在 3 s5 s 内感应电流为 I23105 A；根据热效应知一个周期 5 s 内产热QI21Rt1I22Rt2I2R(t1t2)，故交变电流有效值 I 6105 A，选项 B 正确备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练8(2010 年湖南株洲模拟)内阻不计的交流发电机产生的电动势 e10sin 50t(V)，所接负载的电阻 R10，现把发电机的转速提高一倍，则(B)A负载两端电压的有效值将变为 28.2 VB交
31、流电的频率将变为 50 HzC负载消耗的功率将变为 20 2 WD负载消耗的功率将变为 40 W解析：原来的电动势最大值为10 V，有效值为7.07 V，当发电机的转速提高一倍时，角速度增加一倍，频率也增加一倍，电动势最大值和有效值均增加一倍，表达式可以写为e20sin 100t(V)，由此可以看出提高转速后频率变为50 Hz，电动势有效值为14.14 V，负载消耗的功率将变为20 W故B正确备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练9(拓展探究题)如图所示，一矩形线圈在匀强磁场中绕 OO轴匀速转动，磁场方向与转轴垂直已知线圈匝数 n400，电阻 r0.1，长 L10.05 m，宽 L20.04 m，角速度 100 rad/s，磁场的磁感应强度 B0.25 T线圈两端外接电阻 R9.9 的用电器和一个交流电流表(内阻不计)，求：(1)线圈中产生的最大感应电动势；(2)电流表 A 的读数；(3)用电器上消耗的电功率备考指南目标定位自主梳理要点例析走向高考返回目录课时训练解析：(1)EmnBS4000.250.050.04100 V20 V(2)Im EmRr209.90.1 A2 A.有效值 IIm2 2 A1.41 A.(3)PI2R(2)29.9 W19.8 W.答案：(1)20 V(2)1.41 A(3)19.8 W
