2013版步步高大一轮复习物理(人教版)第十一章 《 交变电流》第1

第1课时

第十一章 交变电流第1课时导学目标

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交变电流的产生和描述

1.能掌握交变电流的产生和描述，会写出交变

电流的瞬时值表达式.2.能认识交变电流的图象和进行有效 值、最大值的计算.

基础再现·深度思考

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基础再现·深度思考一、交变电流的产生和变化规律 [基础导引] 判断以下关于线圈在匀强磁场中转动产生的交流电说法 的正误 (1)线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变 一次，感应电动势方向不变 (× ) (2)线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次 ( × ) (3)线圈在中性面位置时，磁通量最大，磁通量的变化 率为零 电动势最大 (√ (√ ) ) (4)线圈在与中性面垂直的位置时，磁通量为零，感应

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基础再现·深度思考[知识梳理] 1.交变电流

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大小和方向都随时间做_______变化的电流.如图 1 (a)、 周期性 (b)、(c)、(d)所示都属于交变电流.其中按正弦规律变化 的交变电流叫正弦式交变电流， 简称正弦式电流， 如图 (a) 所示.

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图1

基础再现·深度思考2.正弦交流电的产生和变化规律 垂直于磁场 (1)产生：在匀强磁场里，线圈绕___________方向的轴匀 速转动. (2)中性面 垂直 ①定义：与磁场方向_____的平面. ②特点 最大 a.线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量_____,磁通 零 量的变化率为零，感应电动势为___. 两次 b.线圈转动一周，_______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. (3)图象：用以描述交流电随时间变化的规律，如果线圈 正弦 从中性面位置开始计时，其图象为_____曲线.如图 1(a) 所示.思考：由正弦交流电的图象可以得出哪些物理量？答案 周期T、频率f、峰值等.

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基础再现·深度思考二、描述交变电流的物理量 [基础导引]

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我们日常生活用电的交变电压是e=220 2sin 100πt V, 它是由矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的，则下列 说法正确的是________. ①交流电的频率是100 Hz ②交流电压的有效值是220 V ③当t=0时，线圈平面恰好与中性面平行 1 ④当t= s时，e有最大值220 2 V 50 ⑤电流每秒方向改变50次

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答案 ②

基础再现·深度思考[知识梳理] 1.周期和频率

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一次周期性 (1)周期 T: 交变电流完成___________变化(线圈转一周) 2π 所需的时间，单位是秒(s).公式：T= ω .

次数 (2)频率 f:交变电流在 1 s 内完成周期性变化的_____,单位是赫兹(Hz). 1 1 (3)周期和频率的关系：T= f 或 f=T.

基础再现·深度思考2.交变电流的瞬时值

、峰值、有效值和平均值

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(1)瞬时值：交变电流某一_____的值，是时间的函数. 时刻 (2)峰值：交变电流的电流或电压所能达到的_______. 最大值

相同 (3)有效值：让交流与恒定电流分别通过_____的电阻， 热量 如果它们在交流的一个周期内产生的_____相等，则这 有效值 个恒定电流I、恒定电压U就是这个交流的_______.(4)正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系Im Um Em 2 2 2 I=___,U=___,E=___.

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(5)平均值：是交变电流图象中波形与横轴所围面积跟时 间的比值.

课堂探究·突破考点

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课堂探究·突破考点考点一 正弦交流电的变化规律 考点解读 1.正弦式电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)

规律 物理量磁通量

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函数 Φ=Φmcos ωt=BScos ωt

图象

电动势

e=Emsin ωt=nBSωsin ωt REm u=Umsin ωt= sin ωt R+r Em i=Imsin ωt= sin ωt R+r

电压

电流

课堂探究·突破考点

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2.两个特殊位置的特点 ΔΦ (1)线圈平面与中性面重合时，S⊥B,Φ 最大， =0, Δt e=0,i=0,电流方向将发生改变. ΔΦ (2)线圈平面与中性面垂直时，S∥B,Φ=0, 最大，e Δt 最大，i 最大，电流方向不改变. 3.书写交变电流瞬时值表达式的基本思路 (1)确定正弦交变电流的峰值， 根据已知图象读出或由公 式 Em=nBSω 求出相应峰值.

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课堂探究·突破考点

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(2)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式. 如：①线圈从中性面位置开始转动，则 i-t 图象为正弦函 数图象，函数式为 i=Imsin ωt. ②线圈从垂直中性面位置开始转动，则 i-t 图象为余弦函 数图象，函数式为 i=Imcos ωt.特别提醒 1.只要线圈平面在匀强磁场中绕垂直于磁场的 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、转动轴处于线圈平面内的位置无关. 2.Φ-t 图象与对应的 e-t 图象是互余的.

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课堂探究·突破考点典例剖析 例1

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如图2甲所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀

速转动时，线圈中产生的交流电如图乙所示，设沿abcda 方向为电流正方向，则 ( )

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图2 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 s,则1 s内电流的方向改变50次 D.若乙图中b等于0.02 s,则交流电的频率为50 Hz

课堂探究·突破考点解析

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由交变电流的产生原理可知，甲图中的A、C两图中

线圈所在的平面为中性面，线圈在中性面时电流为零，再 经过1/4个周期电流达到最大值，再由楞次定律判断出电流 的方向，因此图甲中A至

B图的过程电流为正且从零逐渐增 大到最大值，A对；甲图中的C图对应的电流为零，B错； 每经过中性面一次线圈中的电流方向将要改变一次，所以 一个周期内电流方向要改变两次，所以在乙图中对应Od段 等于交变电流的一个周期，若已知d等于0.02 该是25 Hz.答案 A

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s,则频率为

50 Hz,1 s内电流的方向改变100次，C错；而D选项频率应

课堂探究·突破考点例2 实验室里的交流发电机可简化为如

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图3所示的模型，正方形线圈在水平匀 强磁场中，绕垂直于磁感线的OO′轴 匀速转动.今在发电机的输出端接一个 电阻R和理想电压表，并让线圈每秒转 25圈，读出电压表的示数为10 V.已知

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图3)

R=10 Ω,线圈电阻忽略不计，下列说法正确的是( A.线圈平面与磁场平行时，线圈中的瞬时电流为零

B.从线圈平面与磁场平行开始计时，线圈中感应电流瞬 时值表达式为i= 2sin 50πt A C.流过电阻R的电流每秒钟方向改变25次 D.电阻R上的热功率等于10 W

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解析

线圈平面与磁场平行时， 瞬时感应电流最大， 错. A 从 2 V,

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线圈平面与磁场平行时开始计时，Εm=10

f=25 Hz,i= 2cos 50πt A,B 错.电流方向每秒改变 U2 50 次，C 错.PR= R =10 W,D 正确.

答案

D

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跟踪训练1 矩形线框在匀强磁场内匀速 转动过程中，线框输出的交流电压随时 间变化的图象如图4所示，下列说法中 正确的是 A.交流电压的有效值为36 2 V B.交流电压的最大值为36 2 V,频率为0.5 Hz C.2 s末线框平面垂直于磁场，通过 …… 此处隐藏：2095字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……