高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十三章第一節(jié) 交變電流的產(chǎn)生和描述 電感和電容對(duì)交變電流課件 人教版

第十三章交變電流第十三章交變電流 電磁場(chǎng)電磁場(chǎng) 電磁波電磁波 2014高考導(dǎo)航高考導(dǎo)航考綱展示考綱展示熱點(diǎn)視角熱點(diǎn)視角1.交流發(fā)電機(jī)及其產(chǎn)生正弦交流電交流發(fā)電機(jī)及其產(chǎn)生正弦交流電的原理正弦式電流的圖象和三的原理正弦式電流的圖象和三角函數(shù)表達(dá)式最大值與有效值角函數(shù)表達(dá)式最大值與有效值,周期與頻率周期與頻率2電阻、電感和電容對(duì)交變電流電阻、電感和電容對(duì)交變電流的作用的作用3變壓器的原理電壓比和電流變壓器的原理電壓比和電流比比(只要求討論單相理想變壓器只要求討論單相理想變壓器)4電能的輸送電能的輸送5電磁場(chǎng)、電磁波電磁波的周電磁場(chǎng)、電磁波電磁波的周期、頻率、波長(zhǎng)和波速期、頻率、波長(zhǎng)和波速6無(wú)線電波的發(fā)射和接收無(wú)線電波的發(fā)射和接收7電視雷達(dá)電視雷達(dá)8實(shí)驗(yàn)十七：練習(xí)使用示波器實(shí)驗(yàn)十七：練習(xí)使用示波器1.考查交流電的產(chǎn)生、圖象和表達(dá)考查交流電的產(chǎn)生、圖象和表達(dá)式式,常常以選擇題形式出現(xiàn)以選擇題形式出現(xiàn)2交變電流的四值計(jì)算以及變壓器的交變電流的四值計(jì)算以及變壓器的原理和應(yīng)用是高考考查的熱點(diǎn)，題型原理和應(yīng)用是高考考查的熱點(diǎn)，題型以選擇題為主以選擇題為主3考查電磁波的傳播規(guī)律、波速公考查電磁波的傳播規(guī)律、波速公式式4考查用示波器觀察亮斑、正弦信號(hào)考查用示波器觀察亮斑、正弦信號(hào)等的簡(jiǎn)單操作等的簡(jiǎn)單操作5本章知識(shí)與生產(chǎn)、生活聯(lián)系緊密，本章知識(shí)與生產(chǎn)、生活聯(lián)系緊密，理論聯(lián)系實(shí)際的題目出現(xiàn)的可能性較理論聯(lián)系實(shí)際的題目出現(xiàn)的可能性較大，如涉及民生的遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題大，如涉及民生的遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題.第一節(jié)交變電流的產(chǎn)生和描述電感和電容第一節(jié)交變電流的產(chǎn)生和描述電感和電容對(duì)交變電流的影響對(duì)交變電流的影響本節(jié)目錄本節(jié)目錄基礎(chǔ)梳理基礎(chǔ)梳理自學(xué)導(dǎo)引自學(xué)導(dǎo)引要點(diǎn)透析要點(diǎn)透析直擊高考直擊高考考點(diǎn)探究考點(diǎn)探究講練互動(dòng)講練互動(dòng)知能演練知能演練輕巧奪冠輕巧奪冠技法提煉技法提煉思維升華思維升華基礎(chǔ)梳理基礎(chǔ)梳理自學(xué)導(dǎo)引自學(xué)導(dǎo)引一、交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律一、交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律 1交變電流：交變電流：_和和_都隨時(shí)間做周期性變化的電都隨時(shí)間做周期性變化的電流叫交變電流流叫交變電流2正弦交變電流正弦交變電流(1)特點(diǎn)：隨時(shí)間按正特點(diǎn)：隨時(shí)間按正(余余)弦規(guī)律變化的交變電流弦規(guī)律變化的交變電流(2)產(chǎn)生：如圖所示，將線圈置于勻產(chǎn)生：如圖所示，將線圈置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并繞垂直于強(qiáng)磁場(chǎng)中，并繞垂直于_的的軸做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)軸做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)大小大小方向方向磁感線磁感線(3)變化規(guī)律變化規(guī)律(線圈在中性面位置開始計(jì)時(shí)線圈在中性面位置開始計(jì)時(shí))電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)(e)：e_.電壓電壓(u)：u_.電流電流(i)：i_.(4)圖象圖象(如圖如圖)EmsintUmsintImsint最大值最大值相同相同熱量熱量三、電感和電容對(duì)交變電流的作用三、電感和電容對(duì)交變電流的作用感抗感抗容抗容抗物理物理意義意義電感線圈對(duì)交變電流阻礙電感線圈對(duì)交變電流阻礙作用的大小作用的大小電容器對(duì)交變電流阻礙電容器對(duì)交變電流阻礙作用的大小作用的大小相關(guān)相關(guān)因素因素線圈線圈的的_、交變交變電流的頻率電流的頻率電容器電容器的的_、交變交變電流的頻率電流的頻率作用作用特點(diǎn)特點(diǎn)通直流通直流、_、通低通低頻頻、_通交流通交流、_，通通高頻高頻、_自感系數(shù)自感系數(shù)電容電容阻交流阻交流阻高頻阻高頻隔直流隔直流阻低頻阻低頻要點(diǎn)透析要點(diǎn)透析直擊高考直擊高考一、正弦式電流的變化規(guī)律一、正弦式電流的變化規(guī)律1正弦式電流的變化規(guī)律正弦式電流的變化規(guī)律(線圈在中性面位置開始計(jì)時(shí)線圈在中性面位置開始計(jì)時(shí))規(guī)律規(guī)律物物理量理量函數(shù)函數(shù)圖象圖象磁通量磁通量mcostBScost電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)eEmsintnBSsint2.交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式的書寫基本思路交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式的書寫基本思路(1)確定正弦交變電流的峰值，根據(jù)已知圖象或由公式確定正弦交變電流的峰值，根據(jù)已知圖象或由公式EmnBS求出相應(yīng)峰值求出相應(yīng)峰值(2)明確線圈的初始位置，找出對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式明確線圈的初始位置，找出對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式如：如：線圈從中性面開始轉(zhuǎn)動(dòng)，則線圈從中性面開始轉(zhuǎn)動(dòng)，則it圖象為正弦函數(shù)圖象圖象為正弦函數(shù)圖象,函數(shù)式為函數(shù)式為iImsint.線圈從垂直中性面開始轉(zhuǎn)動(dòng)，則線圈從垂直中性面開始轉(zhuǎn)動(dòng)，則it圖象為余弦函數(shù)圖象圖象為余弦函數(shù)圖象,函數(shù)式為函數(shù)式為iImcost.特別提醒：特別提醒：在交變電流的產(chǎn)生過(guò)程中，要特別注意兩個(gè)特殊在交變電流的產(chǎn)生過(guò)程中，要特別注意兩個(gè)特殊位置的不同特點(diǎn)位置的不同特點(diǎn).( (1) )線圈平面與中性面重合時(shí)，線圈平面與中性面重合時(shí)，SB，最大，最大，/t0，e0，i0，電流方向?qū)l(fā)生改變，電流方向?qū)l(fā)生改變.( (2) )線圈平面與中性面垂直時(shí)，線圈平面與中性面垂直時(shí)，SB，0，/t最大，最大，e最最大大，i最大，電流方向不改變最大，電流方向不改變.即時(shí)應(yīng)用即時(shí)應(yīng)用 1如圖所示，單匝矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)如圖所示，單匝矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)軸線動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)軸線OO與磁感線垂直已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感與磁感線垂直已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)強(qiáng)度B1 T，線圈所圍面積，線圈所圍面積S0.1 m2，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速12 r/min.若從若從中性面開始計(jì)時(shí)，則線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)中性面開始計(jì)時(shí)，則線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式應(yīng)為式應(yīng)為()Ae12sin120t(V)Be24sin120t(V)Ce0.04sin0.4t(V)De0.4cos2t(V)二、對(duì)交變電流二、對(duì)交變電流“四值四值”的比較和理解的比較和理解1交變電流的瞬時(shí)值、峰值、有效值、平均值的比較交變電流的瞬時(shí)值、峰值、有效值、平均值的比較2.對(duì)交變電流有效值的理解對(duì)交變電流有效值的理解交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)(電流通過(guò)電阻生熱電流通過(guò)電阻生熱)進(jìn)行定義的，所以進(jìn)行有效值計(jì)算時(shí)，要緊扣電流通過(guò)電阻進(jìn)行定義的，所以進(jìn)行有效值計(jì)算時(shí)，要緊扣電流通過(guò)電阻生熱生熱(或熱功率或熱功率)進(jìn)行計(jì)算注意進(jìn)行計(jì)算注意“三同三同”：即：即“相同電阻相同電阻”, “相同時(shí)間相同時(shí)間”內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)產(chǎn)生“相同熱量相同熱量”計(jì)算時(shí)計(jì)算時(shí)“相同時(shí)間相同時(shí)間”要要取周期的整數(shù)倍，一般取一個(gè)周期取周期的整數(shù)倍，一般取一個(gè)周期注意：注意：在交流電路中，電壓表、電流表等電工儀表的示數(shù)均在交流電路中，電壓表、電流表等電工儀表的示數(shù)均為交變電流的有效值在沒有具體說(shuō)明的情況下，所給出的為交變電流的有效值在沒有具體說(shuō)明的情況下，所給出的交變電流的電壓、電流指的是有效值交變電流的電壓、電流指的是有效值即時(shí)應(yīng)用即時(shí)應(yīng)用 2(2011高考四川卷高考四川卷)如圖所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速如圖所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的矩形線圈的周期為轉(zhuǎn)動(dòng)的矩形線圈的周期為T，轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸O1O2垂直于磁場(chǎng)方向，線圈垂直于磁場(chǎng)方向，線圈電阻為電阻為2 .從線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)開始計(jì)時(shí)，線圈轉(zhuǎn)過(guò)從線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)開始計(jì)時(shí)，線圈轉(zhuǎn)過(guò)60時(shí)的感應(yīng)電流為時(shí)的感應(yīng)電流為1 A那么那么()考點(diǎn)探究考點(diǎn)探究講練互動(dòng)講練互動(dòng)例例1 考點(diǎn)考點(diǎn)1交流電交流電“四值四值”的計(jì)算的計(jì)算 一個(gè)電阻為一個(gè)電阻為r、邊長(zhǎng)為、邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形線圈的正方形線圈abcd共共N匝，線圈在匝，線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的軸的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的軸OO以如圖以如圖所示的角速度所示的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，外電路電阻為勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，外電路電阻為R. (1)在圖中標(biāo)出此刻線圈感應(yīng)電流的方向在圖中標(biāo)出此刻線圈感應(yīng)電流的方向 (2)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值有多大？線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值有多大？ (3)線圈平面與磁感線夾角為線圈平面與磁感線夾角為60時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為多大？時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為多大？ (4)設(shè)發(fā)電機(jī)由柴油機(jī)帶動(dòng)，其他能量損失不計(jì)，線圈轉(zhuǎn)一周，設(shè)發(fā)電機(jī)由柴油機(jī)帶動(dòng)，其他能量損失不計(jì)，線圈轉(zhuǎn)一周，柴油機(jī)做多少功？柴油機(jī)做多少功？ (5)從圖示位置開始從圖示位置開始,線圈轉(zhuǎn)過(guò)線圈轉(zhuǎn)過(guò)60的過(guò)程中通過(guò)的過(guò)程中通過(guò)R的電量是多少的電量是多少? (6)圖中電流表和電壓表的示數(shù)各是多少？圖中電流表和電壓表的示數(shù)各是多少？【答案】見解析【答案】見解析例例2考點(diǎn)考點(diǎn)2交變電流的圖象問(wèn)題交變電流的圖象問(wèn)題 如圖甲所示，一矩形線圈如圖甲所示，一矩形線圈abcd放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并繞過(guò)繞過(guò)ab、cd中點(diǎn)的軸中點(diǎn)的軸OO以角速度以角速度逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)若以逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)若以線圈平面與磁場(chǎng)夾角線圈平面與磁場(chǎng)夾角45時(shí)時(shí)(如圖乙如圖乙)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，并規(guī)定為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，并規(guī)定當(dāng)電流自當(dāng)電流自a流向流向b時(shí)電流方向?yàn)檎齽t下列四幅圖中正確的是時(shí)電流方向?yàn)檎齽t下列四幅圖中正確的是()【思路點(diǎn)撥】【思路點(diǎn)撥】確定感應(yīng)電流的變化圖象確定感應(yīng)電流的變化圖象,應(yīng)從三個(gè)方面分析應(yīng)從三個(gè)方面分析: (1)感應(yīng)電流的方向，感應(yīng)電流的方向，(2)感應(yīng)電流的大小，感應(yīng)電流的大小，(3)感應(yīng)電流大小的感應(yīng)電流大小的變化趨勢(shì)，從而排除錯(cuò)誤選項(xiàng)，確定正確選項(xiàng)變化趨勢(shì)，從而排除錯(cuò)誤選項(xiàng)，確定正確選項(xiàng)【解析】法一：矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向【解析】法一：矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的電流按正弦規(guī)律變化，由于的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的電流按正弦規(guī)律變化，由于t0時(shí)，時(shí)，線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)方向如圖乙，由右手定則判斷可得，此時(shí)線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)方向如圖乙，由右手定則判斷可得，此時(shí)ad中電中電流方向?yàn)橛闪鞣较驗(yàn)橛蒩到到d，線圈中電流方向?yàn)椋€圈中電流方向?yàn)閍dcba，與規(guī)定，與規(guī)定的電流正方向相反，電流為負(fù)值的電流正方向相反，電流為負(fù)值【答案】【答案】D【總結(jié)提升】【總結(jié)提升】交變電流的圖象問(wèn)題有兩類：一類是選圖，交變電流的圖象問(wèn)題有兩類：一類是選圖，即根據(jù)題目的要求選出合適的對(duì)應(yīng)圖，像本例中；另一類是即根據(jù)題目的要求選出合適的對(duì)應(yīng)圖，像本例中；另一類是用圖，即根據(jù)圖象提供的信息解決題目?jī)深悊?wèn)題的關(guān)鍵是用圖，即根據(jù)圖象提供的信息解決題目?jī)深悊?wèn)題的關(guān)鍵是將圖象與交變電流的規(guī)律相對(duì)應(yīng)將圖象與交變電流的規(guī)律相對(duì)應(yīng)技法提煉技法提煉思維升華思維升華易錯(cuò)辨析易錯(cuò)辨析交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律【范例】【范例】一矩形線圈，繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)并位于線圈平面一矩形線圈，繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間隨時(shí)間t的變化規(guī)律如的變化規(guī)律如圖所示下面說(shuō)法中正確的是圖所示下面說(shuō)法中正確的是()At1和和t3時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量為零時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量為零Bt1和和t3時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量變化率為零時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量變化率為零C圖中是從線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)刻開始計(jì)時(shí)的圖中是從線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)刻開始計(jì)時(shí)的D每當(dāng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)每當(dāng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e變換方向時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量的絕對(duì)變換方向時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量的絕對(duì)值都為最大值都為最大【正確解析】由圖象可知，在【正確解析】由圖象可知，在t0時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有最大時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有最大值，說(shuō)明穿過(guò)線圈的磁通量的變化率最大值，說(shuō)明穿過(guò)線圈的磁通量的變化率最大,即線圈平面與磁即線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)開始計(jì)時(shí)，選項(xiàng)場(chǎng)方向平行時(shí)開始計(jì)時(shí)，選項(xiàng)C正確；正確；t1、t3時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，即線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直勢(shì)為零，即線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直(位于中性面位于中性面)，穿過(guò)線，穿過(guò)線圈的磁通量最大，磁通量的變化率為零圈的磁通量最大，磁通量的變化率為零,所以選項(xiàng)所以選項(xiàng)B正確，正確，選項(xiàng)選項(xiàng)A錯(cuò)誤；當(dāng)線圈通過(guò)中性面時(shí)是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)改變方向的錯(cuò)誤；當(dāng)線圈通過(guò)中性面時(shí)是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)改變方向的時(shí)刻，選項(xiàng)時(shí)刻，選項(xiàng)D正確正確【答案】【答案】BCD【真知灼見】【真知灼見】交變電流的產(chǎn)生與描述交變電流的產(chǎn)生與描述正弦式交流電正弦式交流電產(chǎn)生的方法產(chǎn)生的方法將一個(gè)平面線圈置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并使它將一個(gè)平面線圈置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并使它繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)規(guī)律的數(shù)學(xué)表規(guī)律的數(shù)學(xué)表達(dá)式達(dá)式eEmsint(其中其中EmnBS，t0時(shí)，線時(shí)，線圈在中性面的位置圈在中性面的位置)規(guī)律的圖規(guī)律的圖象描述象描述正弦交變電流正弦交變電流的圖象是正弦曲線的圖象是正弦曲線規(guī)律與情規(guī)律與情境的對(duì)應(yīng)境的對(duì)應(yīng)線圈平面位于中性面時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量最大，線圈平面位于中性面時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量最大，磁通量的變化率為磁通量的變化率為0，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0線圈平面與中性面垂直時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量為線圈平面與中性面垂直時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量為0，磁通量的變化率最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大磁通量的變化率最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，兩次經(jīng)過(guò)中性面，線圈每經(jīng)過(guò)一次線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，兩次經(jīng)過(guò)中性面，線圈每經(jīng)過(guò)一次中性面，電流的方向就改變一次中性面，電流的方向就改變一次