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文檔簡介
第58講交變電流的產(chǎn)生和描述
目錄
01、考情透視,目標導航
02、知識導圖,思維引航..............................................1
復習目標............................................................2
03、考點突破,考法探究..............................................2
考點一.正弦式交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律............................2
知識點L正弦式交變電流產(chǎn)生過程中的兩個特殊位置..............2
知識點2.正弦式交變電流的變化規(guī)律............................3
知識點3.書寫交變電流瞬時值表達式的步驟........................3
考向1.中性面和峰值面........................................3
考向2.交變電流的產(chǎn)生及圖像..................................4
考向3.交變電流的描述........................................4
考點二.交變電流有效值的理解和計算................................5
知識點1.對有效值的理解.......................................5
知識點2.有效值的兩種計算方法................................5
考向1正弦式交變電流有效值的計算............................5
考向2峰值不對稱的正弦式波形有效值的計算....................6
考向3矩形波形有效值的計算..................................6
考點三.交變電流“四值”的理解及應用................................6
04、真題練習,命題洞見..............................................8
考情透視?目標導航
2024?廣東?高考物理第5題
考情2024.河北.高考物理第4題
分析2024?山東?高考物理第4題
2024?勸過新課標?高考物理第19題
目標1.理解正弦式交變電流的產(chǎn)生過程,能正確書寫交變電流的函數(shù)
復習表達式。
目標目標2.理解并掌握交變電流圖像的意義。
目標3.理解描述交變電流的幾個物理量,會計算交變電流的有效值。
目標4.正確理解交變電流的四值,并進行有關計算。
匐2
〃皿a導取思婚咻w
兩個特殊
位置
交變電流的產(chǎn)生和描述—-
交流電的
描述
平均值—E=N—
__A/_
效值I—E餐Tggg
㈤3
考點突破?考法探究
考點一.正弦式交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律
知識
知識點1.正弦式交變電流產(chǎn)生過程中的兩個特殊位置
位置中性面位置與中性面垂直的位置
B0
圖不!
(TE'O'E
BLSB//S
蟲=BS,最大0=0,最小
特點
6一九人/一0,取小e——九一nBScOf取大
電流為零,方向改變電流最大,方向不變
知識點2.正弦式交變電流的變化規(guī)律
物理量函數(shù)表達式圖像
磁通量0=0COSC0t=BSC0SCOt
m0
點
電動勢e=£msincot=nBScosincotr\jTi
Em
r
電流z—/msincot—nisincot\jC
R-\~r
u
TT.,REm?Um
電壓u—UmSincot—n?sincot
R-rr
知識點3.書寫交變電流瞬時值表達式的步驟
(1)確定正弦交變電流的峰值,根據(jù)已知圖像讀出或由公式Em=〃。8s求出相應峰值。
⑵明確線圈的初始位置,找出對應的函數(shù)關系式
①線圈從中性面位置開始計時,貝”一/圖像為正弦函數(shù)圖像,函數(shù)表達式為
②線圈從垂直于中性面的位置開始計時,則,一/圖像為余弦函數(shù)圖像,函數(shù)表達式為,=/mCOS
--------------IHl-fHFk
考向洞察J
考向1.中性面和峰值面
1.矩形線圈仍加繞垂直于磁感線的固定軸O。'勻速轉(zhuǎn)動,線圈平面位于如圖所示的勻強磁場中。下列說法
正確的是()
乙
A.圖甲時刻通過線圈的磁通量變化率最大
B.圖乙時刻線圈中感應電流方向改變
C.圖丙時刻線圈中磁通量最大
D.圖丁時刻線圈中感應電動勢最小
考向2.交變電流的產(chǎn)生及圖像
2.(2024?北京市第四中學模擬)某交流發(fā)電機產(chǎn)生交變電流的裝置如圖1甲所示,產(chǎn)生的感應電
甲乙
Al=0時,線圈平面處于中性面位置,磁通量變化率最大
B.線圈通過中性面時,交變電流改變方向
C.線框中產(chǎn)生的感應電動勢e=100sin(50r)V
D.如果僅使線圈的轉(zhuǎn)速加倍,則電動勢的最大值和周期分別變?yōu)?00V、0.08s
考向3.交變電流的描述
3.一正弦式交變電流的對圖像如圖所示。下列說法正確的是()
i/A”
\一[一7]\.
00.1\oj.2/0.30'.40.5z/s
A.在f=0.4s時電流改變方向
B.該交變電流的周期為0.5s
C.該交變電流的表達式為i=2cos5mA
D.該交變電流的有效值為乎A
考點二.交變電流有效值的理解和計算
知識固本
知識點1.對有效值的理解
(1)交流電流表、交流電壓表的示數(shù)是指有效值;
(2)用電器銘牌上標的值(如額定電壓、額定功率等)指的均是有效值;
(3)計算熱量、電功率及保險絲的熔斷電流用的是有效值;
(4)通常沒有特別加以說明的,一般指有效值。
知識點2.有效值的兩種計算方法
(1)公式法:對于正(余)弦式交變電流,利用£=巖。=患/=卷計算有效值。
注意:若圖像一部分是正(余)弦式交變電流,其中的9周期(必須是從零至最大值或從最大值至零)和g周期部
分可直接應用正弦式交變電流有效值與最大值間的關系/=%、求解。
(2)定義法:對于非正弦式交變電流,計算有效值時要抓住“三同”,即“相同時間”內(nèi)“相同電阻”上產(chǎn)
生“相同熱量”,列式求解時相同時間一般取一個周期或周期的整數(shù)倍。
考向洞察J]
考向1正弦式交變電流有效值的計算
1.(2023?湖南高考)(多選)某同學自制了一個手搖交流發(fā)電機,如圖所示。大輪與小輪通過皮帶傳動(皮帶不
打滑),半徑之比為4:1,小輪與線圈固定在同一轉(zhuǎn)軸上。線圈是由漆包線繞制而成的邊長為小的正方形,
共w匝,總阻值為凡磁體間磁場可視為磁感應強度大小為8的勻強磁場。大輪以角速度。勻速轉(zhuǎn)動,帶
動小輪及線圈繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)軸與磁場方向垂直。線圈通過導線、滑環(huán)和電刷連接一個阻值恒為R的燈泡。
假設發(fā)電時燈泡能發(fā)光且工作在額定電壓以內(nèi),下列說法正確的是()
A.線圈轉(zhuǎn)動的角速度為4。
B.燈泡兩端電壓有效值為況
C.若用總長為原來兩倍的相同漆包線重新繞制成邊長仍為L的多匝正方形線圈,則燈
泡兩端電壓有效值為勾呼電
D.若僅將小輪半徑變?yōu)樵瓉淼膬杀?,則燈泡變得更亮
考向2峰值不對稱的正弦式波形有效值的計算
2.電壓”隨時間f的變化情況如圖所示,則電壓的有效值約為()
A.137VB.163V
考向3矩形波形有效值的計算
3.如圖所示,一半徑為L的導體圓環(huán)位于紙面內(nèi),。為圓心。環(huán)內(nèi)兩個圓心角為90。
且關于。中心對稱的扇形區(qū)域內(nèi)分布有勻強磁場,兩磁場的磁感應強度大小均為B、
方向相反且均與紙面垂直。導體桿可繞。轉(zhuǎn)動,加端通過滑動觸點與圓環(huán)良好
接觸,在圓心和圓環(huán)間連有電阻R,不計圓環(huán)和導體桿的電阻,當桿以恒定角
速度。逆時針轉(zhuǎn)動時,理想電流表A的示數(shù)為()
A.B.*C.
考點三.交變電流“四值”的理解及應用
27rwt
交變電流的“四值”及應用
物理含義重要關系適用情況
e=Emsincot
瞬時值交變電流某一時刻的值計算線圈某一時刻的受力情況
f-Zmsincot
確定用電器的耐壓值、電容器
峰值交變電流最大的瞬時值EmTIBSCD
的擊穿電壓
Em
lm~R+r
(1)計算與電流熱效應相關的
Ek量(如功率、熱量)
跟交變電流的熱效應等(2)交流電表的測量值
有效值
效的恒定電流值u-巾(3)用電器設備標注的額定電
壓、額定電流
,一6
⑷保險絲的熔斷電流
E=rr
對圖像中圖線與時間軸^
平均值計算通過電路某截面的電荷量
所圍面積與時間的比值_~E
1-R+r
考向洞察J]
1.(2024?重慶高三調(diào)研)如圖所示,空間中分布著磁感應強度大小為B的勻強有界磁場,所是其左邊界,
一面積為S的"匝圓形金屬線框垂直于磁場放置,圓形線框的圓心。在E尸上,線框電阻為R,若線框以角
速度。繞EF勻速轉(zhuǎn)動,并從圖示位置開始計時,貝1()
A.時,線框中的感應電流最大F,……
XXX
B.0到三;時間內(nèi),通過線框的電荷量為懸XXX
ZCOXXX
J
x
C.線框中產(chǎn)生的交變電動勢的最大值為XXX
42
D.線框中產(chǎn)生的交變電動勢的有效值為予8so
2.(2024?內(nèi)江高三■模擬)如圖為一父流發(fā)電機的原理示意圖。矩形線圈abed可繞過be、4d邊中點且垂直于
勻強磁場方向的水平軸。。'勻速轉(zhuǎn)動。線圈的浦邊連在金屬滑環(huán)K上,cd邊連在金屬滑環(huán)乙上;用導體
做的兩個電刷及廠分別壓在兩個滑環(huán)上,線圈在轉(zhuǎn)動過程中可以通過滑環(huán)和電刷保持其兩端與外電路的定
值電阻R連接。已知矩形線圈邊長a6=cd=£i=50cm,bc=ad=L2=20cm,匝數(shù)〃=100匝,線圈的總電
阻r=5.0。,線圈轉(zhuǎn)動的角速度o=282rad/s,外電路的定值電阻R=45。,勻強磁
場的磁感應強度2=0.05T,6=1.41。從線圈經(jīng)過圖示位置開始計時,求:
⑴線圈內(nèi)的電流i隨時間,變化的函數(shù)關系式;
⑵線圈轉(zhuǎn)動90。時電壓表的示數(shù);
(3)在線圈轉(zhuǎn)過90。的過程中,通過線圈導線某截面的電荷量。
3
1.(2024?廣東?高考真題)將阻值為50。的電阻接在正弦式交流電源上。電阻兩端電壓隨時間的變化規(guī)律如
圖所示。下列說法正確的是()
B.通過電阻電流的峰值為0.2A
C.電阻在1秒內(nèi)消耗的電能為1J
D.電阻兩端電壓表達式為〃=lO0sin(lOOm)V
2.(2024?河北.高考真題)%、&為兩個完全相同的定值電阻,與兩端的電壓隨時間周期性變化的規(guī)律如圖
1所示(三角形脈沖交流電壓的峰值是有效值的6倍),以兩端的電壓隨時間按正弦規(guī)律變化如圖2所示,
則兩電阻在一個周期T內(nèi)產(chǎn)生的熱量之比2:、2為()
3.(2024?山東?高考真題)如圖甲所示,在-dMd,/W爛1的區(qū)域中存在垂直。町平面向里、磁感應強度大
小為8的勻強磁場(用陰影表示磁場的區(qū)域),邊長為2d的正方形線圈與磁場邊
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