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2024届高考物理一轮复习专题十一交变电流第1讲交变电流的产生和描述课件
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这是一份2024届高考物理一轮复习专题十一交变电流第1讲交变电流的产生和描述课件，共48页。PPT课件主要包含了周期性，正弦式，垂直于磁场，Emsinωt，Umsinωt，Imsinωt，最大值，答案A，答案D，答案BD等内容，欢迎下载使用。
一、交变电流的产生和变化规律1.交变电流.(1)定义：大小和方向随时间做________变化的电流. (2)图像：下图甲、乙、丙、丁所示都属于交变电流，其中甲属于________交变电流.
2.正弦式交变电流.(1)产生：在匀强磁场里，线圈绕__________方向的轴匀速转动. (2)中性面.①定义：与磁场方向________的平面. ②特点：线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量________，磁通量的变化率为________，感应电动势为________.线圈每经过中性面一次，电流的方向就改变一次. (3)变化规律(线圈在中性面位置开始计时)①电动势(e)：e＝________. ②电压(u)：u＝________. ③电流(i)：i＝________.
(4)图像(如图所示).
二、描述交变电流的物理量1.交变电流的周期和频率的关系：T＝________.
3.平均值：E＝________.
1.[交变电动势]下列各图中面积均为S的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动，其中能产生正弦式交变电动势e＝BSωsin ωt的是( )
2.[正弦式交变电流]如图所示，单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，设磁感应强度为0.01 T，线圈长AB为20 cm、宽AD为10 cm、转速n为50 r/s，则线圈转动时感应电动势的最大值为( ) A.1×10－2 V×10－2 VC.2×10－2 V×10－2 V【答案】D 【解析】感应电动势最大值Em＝BSω＝BS·2πn＝6.28×10－2 V.
4.[交变电流有效值]两只相同的电阻，分别通以正弦波形的交变电流和方波形的交变电流，两种交变电流的最大值相等，且周期相等(如图甲、乙所示).在正弦波形交变电流的一个周期内，正弦波形的交变电流在电阻上产生的焦耳热为Q1，其与方波形交变电流在电阻上产生的焦耳热Q2之比Q1∶Q2为( )A.1∶1B.2∶1C.1∶2D.4∶3【答案】C
(3)电流方向的改变：线圈通过中性面时，电流方向发生改变，一个周期内线圈两次通过中性面，因此电流的方向改变两次.(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.正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时，规定开始方向为正值)
例1 (2022年广东卷)如图是简化的某种旋转磁极式发电机原理图.定子是仅匝数n不同的两线圈，n1＞n2，二者轴线在同一平面内且相互垂直，两线圈到其轴线交点O的距离相等，且均连接阻值为R的电阻，转子是中心在O点的条形磁铁，绕O点在该平面内匀速转动时，两线圈输出正弦式交变电流.不计线圈电阻、自感及两线圈间的相互影响，下列说法正确的是( )A.两线圈产生的电动势的有效值相等B.两线圈产生的交变电流频率相等C.两线圈产生的电动势同时达到最大值D.两电阻消耗的电功率相等【答案】B
1.(2022年广州模拟)(多选)如图是电动充气泵的结构示意图.其工作原理是：电磁铁通入电流，弹簧片上下振动，通过橡皮碗对气室施加力的作用，达到充气目的.当电流从电磁铁的a端流入时，小磁体被吸引而向下运动，则( )A.小磁铁的下端为S极B.小磁铁的下端为N极C.a、b间接入的可能是交流电D.a、b间接入的可能是恒定电流【答案】BC
【解析】根据安培定则可得电磁铁上端为S极；根据异名磁极相吸可得小磁铁下端为N极，A错误，B正确.用交流电可以让电磁铁上端的磁极交替变化，从而让气室不断从外吸气，对目标充气.如果用直流电，小磁铁要么被吸引，要么被排斥远离，无法连续充气，C正确，D错误.
考点2 交变电流有效值的求解 [能力考点]1.有效值的理解交变电流的有效值是根据电流的热效应来定义的，让交变电流与恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交变电流的一个周期内它们产生的热量相等，而这个恒定电流是I，电压是U，我们就把I、U叫作这个交变电流的有效值.
[方法归纳] 几种典型交变电流的有效值
考点3 交变电流的四值 [能力考点]1.交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较
例4 (2022年福建名校质检)(多选)在我国南海上有一浮桶式波浪发电灯塔，其原理如图甲所示.浮桶内的磁体通过支柱固定在暗礁上，浮桶内置圆形线圈随波浪相对磁体沿竖直方向做简谐运动，其速度随时间满足v＝0.4πsin πt(单位：m/s)，且始终处于辐射磁场中，该线圈与阻值R＝15 Ω的灯泡串联；浮桶下部由内、外两密封圆筒构成(俯视为图乙中阴影部分)，其内部为产生磁场的磁体；线圈匝数n＝200匝，线圈所在处磁场的磁感应强度大小B＝0.1 T，圆形线圈的直径D＝0.4 m，电阻r＝1 Ω.计算时近似取π2＝10.下列说法正确的是( )
A.线圈中形成了周期为2 s的正弦式交流电B.灯泡电流最大时，线圈处于振动的最大位移处C.线圈中感应电动势的峰值为32 VD.较长时间内，灯泡的平均功率为60 W【答案】AC
一、交变电流的产生和变化规律1.交变电流.(1)定义：大小和方向随时间做________变化的电流. (2)图像：下图甲、乙、丙、丁所示都属于交变电流，其中甲属于________交变电流.
2.正弦式交变电流.(1)产生：在匀强磁场里，线圈绕__________方向的轴匀速转动. (2)中性面.①定义：与磁场方向________的平面. ②特点：线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量________，磁通量的变化率为________，感应电动势为________.线圈每经过中性面一次，电流的方向就改变一次. (3)变化规律(线圈在中性面位置开始计时)①电动势(e)：e＝________. ②电压(u)：u＝________. ③电流(i)：i＝________.
(4)图像(如图所示).
二、描述交变电流的物理量1.交变电流的周期和频率的关系：T＝________.
3.平均值：E＝________.
1.[交变电动势]下列各图中面积均为S的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动，其中能产生正弦式交变电动势e＝BSωsin ωt的是( )
2.[正弦式交变电流]如图所示，单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，设磁感应强度为0.01 T，线圈长AB为20 cm、宽AD为10 cm、转速n为50 r/s，则线圈转动时感应电动势的最大值为( ) A.1×10－2 V×10－2 VC.2×10－2 V×10－2 V【答案】D 【解析】感应电动势最大值Em＝BSω＝BS·2πn＝6.28×10－2 V.
4.[交变电流有效值]两只相同的电阻，分别通以正弦波形的交变电流和方波形的交变电流，两种交变电流的最大值相等，且周期相等(如图甲、乙所示).在正弦波形交变电流的一个周期内，正弦波形的交变电流在电阻上产生的焦耳热为Q1，其与方波形交变电流在电阻上产生的焦耳热Q2之比Q1∶Q2为( )A.1∶1B.2∶1C.1∶2D.4∶3【答案】C
(3)电流方向的改变：线圈通过中性面时，电流方向发生改变，一个周期内线圈两次通过中性面，因此电流的方向改变两次.(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.正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时，规定开始方向为正值)
例1 (2022年广东卷)如图是简化的某种旋转磁极式发电机原理图.定子是仅匝数n不同的两线圈，n1＞n2，二者轴线在同一平面内且相互垂直，两线圈到其轴线交点O的距离相等，且均连接阻值为R的电阻，转子是中心在O点的条形磁铁，绕O点在该平面内匀速转动时，两线圈输出正弦式交变电流.不计线圈电阻、自感及两线圈间的相互影响，下列说法正确的是( )A.两线圈产生的电动势的有效值相等B.两线圈产生的交变电流频率相等C.两线圈产生的电动势同时达到最大值D.两电阻消耗的电功率相等【答案】B
1.(2022年广州模拟)(多选)如图是电动充气泵的结构示意图.其工作原理是：电磁铁通入电流，弹簧片上下振动，通过橡皮碗对气室施加力的作用，达到充气目的.当电流从电磁铁的a端流入时，小磁体被吸引而向下运动，则( )A.小磁铁的下端为S极B.小磁铁的下端为N极C.a、b间接入的可能是交流电D.a、b间接入的可能是恒定电流【答案】BC
【解析】根据安培定则可得电磁铁上端为S极；根据异名磁极相吸可得小磁铁下端为N极，A错误，B正确.用交流电可以让电磁铁上端的磁极交替变化，从而让气室不断从外吸气，对目标充气.如果用直流电，小磁铁要么被吸引，要么被排斥远离，无法连续充气，C正确，D错误.
考点2 交变电流有效值的求解 [能力考点]1.有效值的理解交变电流的有效值是根据电流的热效应来定义的，让交变电流与恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交变电流的一个周期内它们产生的热量相等，而这个恒定电流是I，电压是U，我们就把I、U叫作这个交变电流的有效值.
[方法归纳] 几种典型交变电流的有效值
考点3 交变电流的四值 [能力考点]1.交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较
例4 (2022年福建名校质检)(多选)在我国南海上有一浮桶式波浪发电灯塔，其原理如图甲所示.浮桶内的磁体通过支柱固定在暗礁上，浮桶内置圆形线圈随波浪相对磁体沿竖直方向做简谐运动，其速度随时间满足v＝0.4πsin πt(单位：m/s)，且始终处于辐射磁场中，该线圈与阻值R＝15 Ω的灯泡串联；浮桶下部由内、外两密封圆筒构成(俯视为图乙中阴影部分)，其内部为产生磁场的磁体；线圈匝数n＝200匝，线圈所在处磁场的磁感应强度大小B＝0.1 T，圆形线圈的直径D＝0.4 m，电阻r＝1 Ω.计算时近似取π2＝10.下列说法正确的是( )
A.线圈中形成了周期为2 s的正弦式交流电B.灯泡电流最大时，线圈处于振动的最大位移处C.线圈中感应电动势的峰值为32 VD.较长时间内，灯泡的平均功率为60 W【答案】AC
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