2020屆高考物理一輪復習第十四單元交變電流 第十四單元單元檢測(2) - 下載本文

《交變電流》一章是電磁感應內容的延續,從近幾年命題看,高考對本章內容的考查頻率一般,主要體現在“三突出”:一是突出考查交變電流的產生過程;二是突出考查交變電流的圖象和交變電流的“四值”;三是突出考查變壓器及遠距離輸電。整體考查難度不大,多以選擇 題的形式出現。

預計2020年高考對本專題內容的考查仍將通過交變電流的圖象考查交變電流的四值、變壓器等問題,可能加強對實際問題處理能力的考查,以分值為6分的選擇題為主。

第1講 交變電流的產生和描述

1 正弦式交變電流的產生及變化規律

(1)交變電流的產生

①交變電流:電流的大小和方向都做周期性的變化,這種電流叫交變電流,簡稱交流。下圖

為幾種交變電流的電流隨時間變化的圖象。

②正弦式交變電流產生原理:將閉合線圈置于勻強磁場中,并繞垂直于磁場方向的軸做

勻速轉動,線圈中將產生按正弦規律變化的交變電流。

注意:正弦式交變電流的變化規律與線圈的形狀、轉動軸處于線圈平面內的位置無關。

③正弦式交變電流產生過程中的兩個特殊位置。

圖示 概念 中性面位置 與中性面垂直的位置 B∥S Φ=0,最小 e=n =nBSω,最大 B⊥S Φ=BS,最大 特點 =0,最小 e=n感應電流為零,方向改變 感應電流最大,方向不變

(2)正弦式交變電流的變化規律(線圈在中性面位置開始計時)

規律 物理量 函數表達式 圖象 Φ=Φmcos ωt=BScos 磁通量 ωt 注意:Φ與線圈匝數無關 電動勢 e=Emsin ωt=nBSωsin ωt 電壓 u=Umsin ωt= sin ωt 電流 i=Imsin ωt= sin ωt 1.1 (2018宜昌質檢)關于線圈在勻強磁場中轉動產生的交變電流,下列說法中正確的是( )。

A.線圈平面每經過中性面一次,感應電流的方向就改變一次,感應電動勢的方向不變 B.線圈每轉動一周,感應電流的方向改變一次

C.線圈平面每經過中性面一次,感應電動勢和感應電流的方向都改變一次 D.線圈每轉動一周,感應電動勢和感應電流的方向都改變一次

【答案】C

1.2 (2018福州質檢)如圖所示是某發電機的結構示意圖,其中N、S是永磁鐵的兩個磁極,它們的表面呈半圓

柱面形狀。M是圓柱形鐵芯,它與磁極的柱面共軸,鐵芯上有一矩形線框,可繞與鐵芯M共軸的固定轉動軸旋

轉。磁極與鐵芯之間的縫隙中形成方向沿半徑、大小近似均勻的磁場。若從圖示位置開始計時,當線框繞固定轉動軸勻速轉動時,下列圖象中能正確反映線框中感應電動勢e隨時間t變化規律的是( )。

【答案】D

2 描述交變電流的物理量

(1)瞬時值、最大值和有效值

①瞬時值:交變電流在任一時刻的值叫瞬時值。 ②最大值:瞬時值中最大的值,又稱峰值。

③有效值:交變電流的有效值是根據電流的熱效應來規定的。讓交變電流與恒定電流通過大小相同的電阻,如果在交變電流的一個周期內它們產生的熱量相等,而這個恒定電流是I、電壓是U,我們就把I、U稱為這個交變電流的有效值。

(2)交變電流“四值”的區別與聯系

正弦式交變電流的電動勢、電壓和電流都有最大值、有效值、瞬時值和平均值。以電動勢為例:最大值用Em表示,有效值用E表示,瞬時值用e表示,平均值用 表示,它們之間的關系如表所示。

瞬時值 最大值 物理含義 交變電流某一時刻的值 最大的瞬時值 重要關系 適用情況 計算線圈某時刻的受力 確定用電器的耐壓值,如電容器、晶體管等的擊穿電壓 e=Emsin ωt i=Imsin ωt Em=nBSω Im= 對正弦式交流跟交變電流有效值 的熱效應等效的恒定電流值 電: ①計算與電流熱效應相關的量,如功、功率、熱量等;②交流電表的測量E= ,U= , 值;③電氣設備 I= 所標注的額定 電壓、額定電

流;④保險絲的熔斷電流 交變電流圖平均值 象中圖線與時間軸圍成面積與時間的比值 =n = 計算通過電路某一截面的電 荷量:q= t (3)周期和頻率

①周期T:交變電流完成一次周期性變化所需的時間。在一個周期內,交變電流的方向變化兩次。 ②頻率f:交變電流在1 s內完成周期性變化的次數。

角頻率:ω==2πf,單位為弧度/秒。

2.1 (2018南昌一模)(多選)如圖所示,圖線a是線圈在勻強磁場中勻速轉動時所產生正弦交變電流的圖象,當

調整線圈轉速后,所產生正弦交變電流的圖象如圖線b所示,以下關于這兩個正弦交流電的說法正確的是( )。

A.在圖中t=0時刻穿過線圈的磁通量均為零 B.線圈先后兩次轉速之比為3∶2

C.交變電流a的瞬時值表達式為u=10sin 5πt(V) D.交變電流b的最大值為5 V

【答案】BC

2.2 (2019岳陽檢測)如圖所示,正方形線圈abcd的邊長l=0.3 m,直線OO'與ad邊相距,過OO'且垂直紙面

的豎直平面右側有磁感應強度B=1 T的勻強磁場,方向垂直紙面向外,線圈在轉動時通過兩個電刷和兩個滑環與外電路連接。線圈以OO'為軸勻速轉動,角速度ω=20 rad/s,圖示位置為計時起點。則( )。

A.線圈輸出交流電的周期為 s B.流過ab邊的電流方向保持不變 C.t= s時,穿過線圈的磁通量為0.06 Wb

D.從t=0到t= s,穿過線圈磁通量的變化量為0.06 Wb

【答案】C

2.3 (2019浙江杭州1月月考)在勻強磁場中,一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉軸勻速轉動,如圖甲所示,

產生的交變電動勢隨時間變化的圖象如圖乙所示,已知發電機線圈內阻為1.0 Ω,外接一只電阻為9.0 Ω的燈泡,則( )。

A.電壓表

的示數為20 V

B.電路中的電流方向每秒改變5次 C.燈泡實際消耗的功率為36 W

D.電動勢隨時間變化的瞬時值表達式為e=20cos 5πt(V)

【答案】C

3 電感、電容對交流電的阻礙作用

(1)電感:通直流,阻交流;通低頻,阻高頻。

(2)電容:通交流,隔直流;通高頻,阻低頻。

3.1 (2018云南檢測)如圖所示是“二分頻”音箱內部電路,來自前級電路的電信號,被電容和電感組成的分頻電路分成高頻成分和低頻成分,分別送到高、低音揚聲器。下列說法正確的是( )。

A.C1讓低頻成分通過 B.L2讓高頻成分通過 C.揚聲器BL1是低音揚聲器 D.揚聲器BL2是低音揚聲器

【答案】D

題型一

交變電流的變化規律

兩個特殊位置的特點





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