高考物理一輪復習方案 （高頻考點+熱點導練+歷年高考題）第10章 第1節(jié) 交變電流的產(chǎn)生及描述 新人教版

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1、第第1節(jié)節(jié)交變電流的產(chǎn)生及描述交變電流的產(chǎn)生及描述考點考點1：正弦式交變電流的產(chǎn)生與圖象：正弦式交變電流的產(chǎn)生與圖象【例1】處在勻強磁場中的矩形線圈abcd，以恒定的角速度繞ab邊轉(zhuǎn)動，磁場方向平行于紙面并與ab垂直在t=0時刻，線圈平面與紙面重合(如圖1012)，線圈的cd邊離開紙面向外運動若規(guī)定由abcda方向的感應電流為正，則能反映線圈中感應電流i隨時間t變化的圖線是() 圖1012【解析】圖示位置線圈平面與磁感線平行，因為cd邊離開紙面向外運動，cd邊產(chǎn)生最大感應電動勢，由右手定則cd上產(chǎn)生cd的感應電流，線圈中的電流為abcda(為正)，故選項C正確答案： C點評：線圈平面每次轉(zhuǎn)過中

2、性面時，線圈中感應電流方向改變一次，轉(zhuǎn)動一周線圈兩次通過中性面，故一周內(nèi)線圈中電流方向改變兩次(周期性改變一次)考點考點2：電感和電容對交變電流的作用：電感和電容對交變電流的作用【例2】如圖1013所示電路中，如果交流電的頻率增大，三盞電燈的亮度將如何改變？為什么？圖1013【解析】當交變電流的頻率增大時，線圈對交變電流的阻礙作用增大，通過燈泡L1的電流將因此而減小，所以燈泡L1的亮度將變暗；而電容對交變電流的阻礙作用則隨交變電流頻率的增大而減小，即流過燈泡L2的電流增大，所以燈泡L2的亮度將變亮由于電阻的大小與交變電流的頻率無關，流過燈泡L2的電流不變，因此其亮度也不變 點評：電感、電容對交

3、變電流的阻礙作用與交流電的頻率有關，而電阻對交變電流的阻礙作用和交變電流的頻率無關，電阻R中的電流由交變電壓的有效值和電阻R決定題型一：交變電流的變化規(guī)律及圖像題型一：交變電流的變化規(guī)律及圖像圖1014【例3】如圖1014所示，為交流發(fā)電機示意圖，匝數(shù)為n=100匝的矩形線圈，其邊長分別為L1=0.1m和L2=0.2m，線圈電阻為r=5，在磁感應強度B=0.5T的勻強磁場中繞垂直于磁場的軸OO以=50 rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動，線圈和R=20的外電阻相接，求： 2 (1)若從線圈處于中性面位置開始計時，寫出線圈中感應電動勢的瞬時值表達式 (2)開關S閉合時，寫出線圈中感應電流的瞬時值表達式，

4、并畫出it圖象切入點：線圈繞在線圈平面內(nèi)且垂直磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生的正弦交流電的最大值為：Em=nBS；線圈中的感應電動勢、回路中的電流滿足閉合電路歐姆定律 m12mm150 2Vsin50 2sin50 2V2S50 2sin50 2A2 2sin50 2 A205EnBSnBL LEeEttetitRrit感應電動勢的最大值為：代入數(shù)據(jù)可解得：線圈中感應電動勢的瞬時值：開關 閉合時，由閉合電路歐姆定律有：圖象如【解析】圖所示點評：復習時應注意以下幾個方面： 1交變電流的變化規(guī)律與線圈的形狀及與磁場垂直的轉(zhuǎn)動軸處于線圈平面內(nèi)哪個位置無關 2若從線圈平面和磁場方向平行時開始計時，交變電流

5、的變化規(guī)律為：i=Imcost. 3要抓住表征交變電流特征的幾個物理量：周期、頻率、角速度、有效值、最大值，寫出交變電流的表達式，進一步畫出交流電的圖象，也可以由交變電流的瞬時值表達式以及圖象找出交變電流的最大值、周期等參量題型二：交變電流與力學綜合問題的分析方法題型二：交變電流與力學綜合問題的分析方法【例4】如圖1015所示，真空中水平放置的相距為d的平行金屬板板長為L，兩板上加有恒定電壓后，板間可視為勻強電場在t=0時，將圖乙中所示的交變電壓加在兩板上，這時恰有一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子從兩板正中間以速度v0水平飛入電場若此粒子離開電場時恰能以平行于兩板的速度飛出(粒子重力不計)，求

6、：(1)兩板上所加交變電壓的頻率應滿足的條件；(2)該交變電壓u0的取值范圍圖1015 001 /(1 2 3)LnvffnvL n帶電粒子在電場中每運動一個周期，粒子的速度即恢復射入時的狀態(tài)平行于金屬板，所以交變電壓的頻率應滿足方程，即【 、解析】 2200021()228,22ququ TTxdmdmLdnTnxv因帶電粒子在垂直于金屬板方向做單向的反復加速、減速運動，每次加速和減速過程中在垂直金屬板方向的位移大小都相等，其大小為 欲使粒子能以平行于金屬板方向飛出，則應有222002/(1 2 3)und mvqL n 整理得、 處理帶電粒子在交變電場中的運動問題關鍵是將帶電粒子在電場中的

7、運動過程分析清楚另外要注意，粒子在不同時刻進入電場，它在電場中的運動會差別很大點評：解決交變電流和力學綜合問題時，應注意： (1)交變電流的大小和方向均隨時間周期性變化，從引起磁場、電場的強弱和方向周期性變化，所以研究帶電粒子在電磁場中受力時，要進行詳細的動態(tài)受力分析 (2)粒子在交變電場中，常見的運動情況有三種：帶電粒子沿某一方向做直線運動；帶電粒子以某位置為中心做往復運動；帶電粒子做偏轉(zhuǎn)運動所以研究帶電粒子在電場中的運動狀態(tài)時，要做詳細的物理過程分析，必要時可畫出粒子的速度圖象來幫助判斷 (3)分析時應注意由于交變電流的周期性變化而引起的分析結(jié)果出現(xiàn)多解的可能1.(2011安徽)如圖101

8、6所示的區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強磁場，磁感應強度為B.電阻為R、半徑為L、圓心角為45的扇形閉合導線框繞垂直于紙面的O軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(O軸位于磁場邊界)則線框內(nèi)產(chǎn)生的感應電流的有效值為( )圖101622222A. B.222C. D.44BLBLRRBLBLRRD222221()2().244EB LB LTB LRI RTIRR切割時：旋轉(zhuǎn)切割 所以【解析】2.(2011天津)在勻強磁場中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，如圖1017甲所示產(chǎn)生的交變電動勢的圖象如圖1017乙所示，則( )At=0.005 s時線框的磁通量變化率為零Bt=0.01 s時線框平面與中性面重合C

9、線框產(chǎn)生的交變電動勢有效值為311VD線框產(chǎn)生的交變電動勢頻率為100Hz圖1017Bmm0.005s0.01s0311V220V50Hz2B.teteEEE由圖乙可知：， 達到最大值，故磁通量的變化率為最大時，即線框平面與中性面重合此交流電最大值，有效值【解析】，頻率為，故選3.(2012廣東卷)某小型發(fā)電機產(chǎn)生的交變電動勢為e50sin 100t(V)，對此電動勢，下列表述正確的有( )A最大值是50VB頻率是100HzC有效值是25VD周期是0.02sCD【解析】4.對于圖1018所示的電流i隨時間t作周期性變化的圖象，下列描述哪些是正確的( )A電流的大小變化，方向也變化，是交流B電流

10、的大小變化，方向不變，不是交流C電流的大小不變，方向不變，是直流D以上說法都不正確圖1018B【解析】從圖象中可以看出，電流的大小隨時間作周期性變化，但電流的方向不變，所以根據(jù)交流的定義，該電流不是交流，B正確5.如圖1019(a)所示，一矩形線圈abcd放置在勻強磁場中，并繞過ab、cd中點的軸OO以角速度逆時針勻速轉(zhuǎn)動若以線圈平面與磁場夾角=45時(如圖b)為計時起點，并規(guī)定當電流自a流向b時電流方向為正則下列四幅圖中正確的是( )圖1019答案：D mabcos()D4baiIt 本題考查正弦交流電的產(chǎn)生過程、楞次定律等知識和規(guī)律從圖可看出線圈從垂直于中性面開始旋轉(zhuǎn)，由楞次定律可判斷，初

11、始時刻電流方向為 到 ，若線圈從位置開始計時，則瞬時電流的表達式為，圖象為 圖象所描述注意對線圈繞垂直于磁場的軸旋轉(zhuǎn)時的瞬時電動勢表達式【解析】的理解6.如圖10110所示，圖線a是線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的正弦交流電的圖象，當調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，所產(chǎn)生的正弦交流電的圖象如圖線b所示以下關于這兩個正弦交流電的說法中正確的是( )A線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為1 2B交流電a的電壓瞬時值u=10sin0.4tVC交流電b的最大值為20/3VD在圖中t=0時刻穿過線圈的磁通量為最大圖10110CDmmmm2 33 2A10sin5VB203 2V3CDabababbTTnnautuNBSuuu由圖可知 ，故 ， 錯；交流電 的瞬時值， 錯；交流電的最大值，故，解得，對；由圖可解析】知，【對