高三物理一轮复习 第10章 第1课时 交变电流的产生和描述导学案

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1、第1课时　交变电流的产生和描述【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．【知识要点】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，电流方向发生改变，一个周期内线圈两次通过中性

2、面，因此电流的方向改变次．(4)交变电动势的最大值Em＝，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)　规律物理量　函数表达式图象磁通量Φ＝Φmcosωt＝BScosωt电动势e＝Emsinωt＝nBSωsinωt电压u＝Umsinωt＝sinωt电流i＝Imsinωt＝sinωt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．三．交变电流“四值”的比较交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较物理

3、量物理含义重要关系适用情况及说明瞬时值交变电流某一时刻的值e＝Emsinωti＝Imsinωt计算线圈某时刻的受力情况峰值最大的瞬时值Em＝nBSωIm＝讨论电容器的击穿电压有效值跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值E＝U＝I＝适用于正(余)弦式交变电流(1)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热等)(2)电气设备“铭牌”上所标的一般是有效值(3)保险丝的熔断电流为有效值平均值交变电流图象中图线与时间轴所夹的面积与时间的比值＝Bl＝n＝计算通过电路横截面的电荷量【典型例题】例1．图甲是小型交流发

4、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(　　)A．电流表的示数为10AB．线圈转动的角速度为50πrad/sC．0.01s时线圈平面与磁场方向平行D．0.02s时电阻R中电流的方向自右向左例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

5、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．第一次和第二次灯泡的电功率之比是1∶5例3．如图所示，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)(1)感应电动势的最大值；(

6、2)由图示位置(线圈与磁感线平行)转过60°时的瞬时感应电动势；(3)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过60°的过程中产生的平均感应电动势；(4)交流电压表的示数；(5)线圈转动一周产生的总热量；(6)从图示位置开始的周期内通过R的电荷量．【拓展训练】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，则下列说法正确的是(　　)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0.02

7、s，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．如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图乙中曲线a、b所示，则(　　)A．两次t＝0时刻线圈平面均与中性面重合B．曲线a、b对应的线圈转速之比为2∶3C．曲线a表示的交变电动势频率为25HzD．曲线b表示的交变电动势有效值为10V3．如图所示，实验室一台手摇交流发电机，内阻r＝1.0Ω，外接R＝9.0Ω的电阻．闭合开关S，当发电机转子以某一转速匀

8、速转动时，产生的电动势e＝10sin10πt(V)，则(　　)A．该交变电流的频率为10HzB．该电动势的有效值为10VC．外接电阻R所消耗的电功率为10WD．电路中理想交流电流表的示数为1.0A4．通过一阻值R＝100Ω的电阻的交变电流如图13所示，其周期为1s．电阻两端电压的有效值为(　　)A．12VB．4VC．15VD．8V5．如图15所示区域内存在匀强磁场，磁场的边界由x轴和y＝2sinx曲线围成(x≤2m)，现把一边