高中生物一輪復習教案

高考物理第一輪交變電流的產生專項復習。

第一課時：交變電流的產生
【基礎知識回顧】
1.交變電流的意義
(1)交變電流:大小和方向都隨時間做周期性的變化的電流叫做交變電流,簡稱交流.
(2)正弦式電流:隨時間按正弦規(guī)律變化的電流叫做正弦式電流.正弦式電流的圖象是正弦曲線.我國市用的交變電流都是正弦式電流.
2.正弦式交流電的產生
(1)產生方法:如下圖,將一個平面線圈置于勻強磁場中,并使它繞垂直于磁感線并與線圈在同一平面的軸做勻速轉動,線圈中就會產生正弦式交流電.

（2）兩個特殊位置
①中性面：與磁感線垂直的平面。如上圖1、3、5,
特點:
A.當線圈處于中性面時,磁通量最大,磁通量變化率為零,ε=0,各邊均不切割磁感線.
B.當線圈轉至中性面時,電流方向發(fā)生改變.
C.線圈轉動一圈,電流方向改變兩次.
②當線圈垂直中性面時，，但磁通量變化最快，感應電動勢最大。
3.交變電流的變化規(guī)律
(1)感應電動勢的瞬時值表達式:e=Emsin(t+φ)
注意:
①上式中:t+φ是t時刻線圈與中性面夾角;φ為線圈初始位置與中性面夾角.
②最大值：=Nωφm
③Em與轉軸的所在位置及線圈形狀無關(只要軸在線圈所在的平面且與B垂直即可).
(2)電流的瞬時值表達式為:i=sin(t+φ)=Isin(t+φ)
（3）交流電的圖像：
線圈轉動一周（每經過中性面電流方向和電動勢的方向改變一次）感應電動勢和電流方向改變兩次。
【要點講練】
例1一個在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉動的線框，當線框轉至中性面時開始計時。t1=1/60s，線框中感應電動勢為50V，當t2=1/30s時，線框中感應電動勢為50V，求：（1）感應電動勢的最大值；（2）線框轉動的角速度的大?。唬?）線框中感應電動勢的瞬時表達式。

例2.一單匝閉合線框在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的轉軸勻速轉動.在轉動過程中，線框中的最大磁通量為Φm，最大感應電動勢為Em，下列說法中正確的是()
A.當磁通量為零時，感應電動勢也為零
B.當磁通量減小時，感應電動勢在增大
C.當磁通量等于0.5Φm時，感應電動勢等于0.5Em
D.角速度ω等于Em/Φm
例3.一個面積為S的矩形線圈在勻強磁場中以某一條邊為轉軸做勻速轉動，磁場方向與轉軸垂直.線圈中感應電動勢e與時間t的關系如圖所示.感應電動勢的峰值和周期可由圖中讀出.則磁感應強度B=____.在t=T/12時刻，線圈平面與磁感應強度的夾角等于____.
例4.如圖所示，線框在勻強磁場中繞軸勻速轉動（右上向下看是逆時針），當轉到圖示位置時，磁通量和感應電動勢大小的變化情況是（）
A、磁通量和感應電動勢都在變大
B、磁通量和感應電動勢都在變小
C、磁通量在變小，感應電動勢在變大
D、磁通量在變大，感應電動勢在變小
【強化練習】
1.交流發(fā)電機在工作時的電動勢為，若將其電樞的轉速提高1倍，其他條件不變，則其電動勢變?yōu)椋ǎ?br> A．B．
C．D．
2.如圖所示，一閉合單匝線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉動，除了轉軸分別是OO′和ab邊外，其他條件均相同.則在這兩種情況下，線圈中產生的感應電流（）
A.變化規(guī)律不同B.最大值不同C.瞬時值不同D.一切均相同
3.某交流發(fā)電裝置產生的感應電動勢與時間的關系如圖所示，如果其他條件不變，僅使線圈轉速加倍，則交流電動勢的最大值和周期分別變?yōu)椋ǎ?br> A．400V，0.02sB．200V，0.02s
C．400V，0.08sD．200V，0.08s
4．一單匝線圈面積為S，在磁感強度為B的勻強磁場中，以角速度ω勻速轉動，其感應電動勢e＝εmsinωt，則下面判斷正確的是()
A.εm＝BSωB.ωt是線圈平面和中性面之間的夾角
C.εm＝nBSωD.ωt是線圈平面和磁場方向的夾角
5.如圖甲所示，單匝矩形線圈的一半放在具有理想邊界的勻強磁場中，線圈軸線OO′與磁場邊界重合。線圈從圖示位置開始勻速轉動，規(guī)定電流方向沿abcd為正方向。則線圈內感應電流隨時間變化的圖象應是（）

6.如圖所示的長直導線中通有交流電，則由t＝0開始的一個周期內，在線框abcd中產生的感應電流大小隨時間的變化是（）
A.先增后減B.先減后增
C.增→減→增→減D.減→增→減→增
7.矩形線框在勻強磁場內勻速轉動過程中，線框輸出的交流電壓隨時間變化的圖像如圖所示，下列說法中正確的是（）
（A）1s末線框平面垂直于磁場，通過線框的磁通量變化最快，
（B）2s末線框平面垂直于磁場，通過線框的磁通量最大，
（C）交流電壓的最大值為362V，頻率0.25Hz，
（D）交流電壓的有效值為362V，周期為4s。
8.如圖a所示，一矩形線圈abcd放置在勻強磁場中，并繞過ab、cd中點的軸OO′以角速度逆時針勻速轉動。若以線圈平面與磁場夾角時（如圖b）為計時起點，并規(guī)定當電流自a流向b時電流方向為正。則下列四幅圖中正確的是（）

9．如圖所示，在磁感強度B＝10T的勻強磁場中有一矩形線圈abcd,其電阻R＝10Ω，初始放置時線圈平面與磁感線平行，已知線圈ab＝15cm，ad＝10cm，線圈繞對稱軸OO’轉動，且轉速為50轉/秒。求：
(1)線圈得到的感應電動勢峰值是多大？
（2）如圖規(guī)定感應電流方向abcd為正方向，且開始時ab邊沿紙面向外的方向旋轉，寫出感應電流i的表達式。

相關知識

高考物理交變電流第一輪復習學案

第十章交變電流

本專題是電磁感應內容的繼續(xù)，當然也有它自身的特點，如交變電流的有效值、變壓器內容，前幾年的高考中，對產生正弦交流電的原理、正弦交流電的圈象、最大值與有效值、變壓器方面考得較多，并且都是選擇題．對于變壓器的要求進一步加強，近年高考中計算題中就考到了變壓器，隨著高考突出應用、理論聯系實際，預測今后在變壓器、遠距離輸電方面還會加強。
復習本章知識應重點抓好下列三個方面：
1、要注意區(qū)分瞬時值、有效值、最大值、平均值，瞬時值隨時間做周期性變化規(guī)律。
2、理想變壓器的有關間題，要掌握理想變壓器的輸入功率與輸出功率一定相等，輸出功率改變時輸入功率也一定改變．變壓器的變壓原理是電磁感應，對正弦交流電，當輸入電流過最大值時，輸出電流為零。
3、電能的輸送問題是與生產生活密切相關的問題，該內容的掌握要抓住“輸送一定的電功率”這一前提，即P=I送U送是定值。掌握這部分內容須理解送電電路圖，要注意電線電阻上的電壓不是升壓變壓器的輸出電壓，也不是降壓變壓器的輸入電壓或用戶得到電壓，在計算中要特別注意．
第一課時交變電流的產生及描述

【教學要求】
1．知道交變電流，能用函數表達式和圖像描述交變電流；
2．了解表征交變電流的物理量；
3．了解電容器和電感器對交變電流的作用。
【知識再現】
一、交變電流的產生：
閉合矩形線圈在磁場中繞垂直于場強方向的軸轉動產生的電流隨時間作周期性變化，稱交變電流．當閉合線圈由中性面位置（圖中O1O2位置）開始在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉動時，線圈中產生的感應電動勢隨時間而變的函數是正弦函數：，其中
這就是正弦交變電流。
二、交變電流的變化規(guī)律
1、從線圈轉至中性面開始計時，
若從轉至平行磁感線開始計時，
2、最大值：；Em與轉軸的所在位置及線圈形狀無關。
3、線圈轉至中性面時,電流方向發(fā)生,線圈轉動一周，電流方向改變兩次。
三.表征正弦交變電流的物理量．
1、交變電流的最大值：Em＝nBSω
2、交變電流的有效值：交變電流的有效值是根據電流的規(guī)定的．
3、交變電流的周期和頻率
①周期T：交變電流完成一次周期性變化（線圈轉一周）所需的時間．
②頻率f：交變電流在1s內完成變化的次數。
知識點一什么是交流電
交流電是大小和方向隨時間作周期性變化的電流。
【應用1】下列圖示的電流屬于交流電的有哪些？
導示:根據交流電的定義可以知道，圖C的電流大小和方向隨時間作周期性變化，所以是交流電，其他ABD為直流電。
知識點二正弦交流電的產生
【應用2】面積為S的兩個完全相同的單匝金屬線圈分別放置在如圖甲、乙所示的磁場中。甲圖中是磁感應強度為B0的勻強磁場，線圈在磁場中以周期T繞OO′軸作勻速轉動，乙圖中的磁場的變化規(guī)律為B＝B0cost，從圖示時刻起計時，則（）
A．兩線圈中磁通量變化規(guī)律均為φ＝B0Scost
B．兩線圈中感應電動勢達到最大值的時刻不同
C．兩線圈中產生的交流電流的有效值不同
D．從此刻起，T/4時間內流過線圈截面的電量相同
導示:選擇AD。圖中介紹了產生交流電的兩種方式，一種是線圈在磁場中轉動（動生），另一種是通過線圈的磁場在變化（感生）。對甲圖，線圈從中性面開始計時，磁通量隨時間成全余弦規(guī)律變化；對乙圖磁通量ф=BS=B0Scost。所以兩種情況下產生的交流電是相同的。
知識點三表征交流電強弱的物理量
1、交變電流的最大值（Im和Um）；它是交變電流在一個周期內所能達到的最大數值，可以用來表示交變電流的電流強弱或電壓高低。電容器的耐壓值是交流的最大值。
2、交變電流的有效值是根據電流的熱效應規(guī)定的：讓交流和直流通過相同阻值的電阻，如果它們在相同的時間內產生的熱量相等，就把這一直流的數值叫做這一交流電的有效值。
正弦式交變電流的有效值與其相應的最大值間的關系為：
注意：通常所說的交變電流的電流、電壓；交流電表的讀數；交流電器的額定電壓、額定電流、保險絲的熔斷電流等都是指有效值。求解交流電產生的熱量問題時,必須用有效值。
3、交變電流瞬時值是指某一時刻的電流值，是時間的函數，不同時刻，瞬時值不同。
4、交變電流平均值：E=n△ф/△t。若計算通過電路某一截面的電量,需用電流的平均值。
【應用3】（07年1月北京市崇文區(qū)期末統(tǒng)一練習3．）如圖甲所示電路，電阻R的阻值為50Ω，在ab間加上圖乙所示的正弦交流電，則下面說法中錯誤的是（）
A．交流電壓的有效值為100V
B．電流表示數為2A
C．產生該交流電的線圈在磁場中轉動的角速度為3.14rad/s
D．如果產生該交流電的線圈轉速提高一倍，則電流表的示數也增大一倍
導示：選擇：C。根據圖乙可以知道，電壓的最大值為：Em=100V，則有效值為E=Em/=100V，A正確；交流電流表的讀數為有效值I=E/R=2A，B正確；由圖知交流電的周期T=0.02s，則角速度
ω=2π/T=100πrad/s，故C錯；如果產生該交流電的線圈轉速提高一倍，交流電壓的最大值（Em=NBSω）也提高一倍，故電流表的示數也增大一倍，D正確。
類型一求交流電的有效值
【例1】多數同學家里都有調光臺燈、調速電風扇．過去是用變壓器來實現上述調節(jié)的，缺點是成本高，體積大，效率低，且不能任意調節(jié)燈的亮度或風扇的轉速．現在的調光臺燈、調整電風扇是用可控硅電子元件來實現調節(jié)的．如圖所示為一個經過雙向可控硅電子元件調節(jié)后加在電燈上的電壓，即在正弦交流電的每一個半周期中，前面的1/4被截去，從而改變了電燈上的電壓，那么現在電燈上的電壓為（）
A．UmB、C、D、
導示：選擇C。根據交流電的定義式可以得：
，所以電燈上的電壓U=。
類型二交流電的圖象有應用
【例2】2007年理綜寧夏卷17、一正弦交流電的電壓隨時間變化的規(guī)律如圖所示。由圖可知（）
A．該交流電的電壓瞬時值的表達式為
u＝100sin(25t)V
B．該交流電的頻率為25Hz
C．該交流電的電壓的有效值為100
D．若將該交流電壓加在阻值R＝100Ω的電阻兩端，則電阻消耗的功率時50W
導示:選擇BD。從圖象可以直接讀出交流電壓的峰值是100V，周期T=4×10-2s。因此交流電的電壓瞬時值的表達式為u＝100sin(50πt)V，A錯；頻率f=1/T=25Hz，B正確；交流電的電壓的有效值為U=100/=50，C錯；功率P=U2/R=50W，D正確。
類型三電感器和電容器對交流電的影響
電感對交變電流有阻礙作用。交變電流通過電感線圈時，線圈中產生自感電動勢，阻礙電流的變化，形成了對電流的阻礙作用，這種阻礙作用叫感抗。實驗表明：線圈的自感系數越大，交變電流的頻率越高，線圈的感抗越大，所以，電感線圈在交流電路中有“通直流、阻交流、通低頻、阻高頻”的特性。
電容對交變電流也有阻礙作用。電容器接到交流電路中后，交替產生充電和放電，使電路中有交變電流，似乎電流“通過”了電容器，由于電荷在電路中定向移動受到電容器極板上積聚電荷的反抗，因此產生對交變電流的阻礙作用，這種阻礙作用叫容抗。實驗表明：電容越大，交變電流的頻率越高，線圈的容抗越小。所以，電容在交流電路中有“通交流、隔直流”“通高頻、阻低頻”的特性。
【例3】(07年廣東省汕尾市調研測試3、)如圖所示電路中，如果交流電的電壓不變而頻率降低，則三盞電燈的亮度變化情況是（）
A、三盞電燈的亮度都不變；
B、L1的亮度變亮，L2的亮度變暗，L3的亮度不變；
C、L2的亮度變亮，L1的亮度變暗，L3的亮度不變；
D、L1的亮度變亮，L3的亮度變暗，L2的亮度不變。
導示:選擇B。如果交流電的電壓不變而頻率降低，則L的感抗變小，C的容抗變大，L1變亮、L2變暗；而L3亮度不變。
1．（2007理綜北京卷17．）電阻R1、R2與交流電源按照圖1方式連接，R1=10Ω，R2=20Ω。合上開關S后，通過電阻R1的正弦交變電流i隨時間t變化的情況如圖2所示。則()
A．通過R1的電流有效值是1.2A
B．R1兩端的電壓有效值是6V
C．通過R2的電流最大值是1.2A
D．R2兩端的電壓最大值是6V

2．（鹽城市2007—2008學年度第一次調研考試.1）一根電阻絲接入100V的恒定電流電路中，在lmin內產生的熱量為Q，同樣的電阻絲接入正弦交變電流的電路中，在2min內產生的熱量也為Q，則該交流電壓的峰值是（）
A、141.4VB、100V
C、70.7VD、50V

3．07學年南京市期末質量調研5．兩個相同的L1和L2，接到如圖所示的電路中，燈L1與電容器串聯，燈L2與電感線圈串聯，當、處接電壓最大值Um、頻率為的正弦交流電源時，兩燈都發(fā)光，且亮度相同。更換一個新的正弦交流電源后，燈L1的亮度高于燈L2的亮度，新電源的電壓最大值和頻率可能是（）
A．最大值仍為Um，而頻率大于
B．最大值仍為Um，而頻率小于
C．最大值大于Um，而頻率仍為
D．最大值小于Um，而頻率仍為

答案：1、B2、B3、A

高考物理第一輪考綱知識復習:交變電流的產生與描述

第1節(jié)交變電流的產生與描述
【高考目標導航】
1.交變電流、交變電流的圖像
2.正弦交變電流的函數表達式、峰值和有效值
3.理想變壓器
4.遠距離輸電
實驗十一：傳感器的簡單使用
【考綱知識梳理】
一、交變電流的產生和變化規(guī)律
1、交變電流：大小和方向都隨時間作周期性變化的電流叫做交變電流，簡稱交流電。
2、正弦式電流；隨時間按正弦規(guī)律變化的電流叫做正弦式電流，正弦式電流的圖象是正弦曲線，我國市用的交變電流都是正弦式電流
3、中性面：中性面的特點是，線圈位于中性面時，穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率為零，感應電動勢為零；線圈經過中性面時，內部的電流方向要發(fā)生改變。
4、正弦式交流電的產生和變化規(guī)律
（1）產生過程
（2）規(guī)律
函數形式：N匝面積為S的線圈以角速率ω轉動，從某次經過中性面開始計時，則e=NBSωsinωt，用Em表示峰值NBSω，則e=Emsinωt，電流。
二、描述交變電流的物理量
1、周期和頻率
交變電流的周期和頻率都是描述交變電流變化快慢的物理量。
（1）周期T：交變電流完成一次周期性變化所需的時間，單位是秒（S），周期越大，交變電流變化越慢，在一個周期內，交變電流的方向變化2次。
（2）頻率f:交變電流在1s內完成周期性變化的次數，單位是赫茲，符號為Hz，頻率越大，交變電流變化越快。
（3）關系：
2、瞬時值、最大值、有效值和平均值
（1）感應電動勢瞬時值表達式：
若從中性面開始，感應電動勢的瞬時值表達式：
（伏）。
感應電流瞬時值表達式：（安）
若從線圈平面與磁力線平行開始計時，則感應電動勢瞬時值表達式為：
（伏）。
感應電流瞬時值表達式：（安）
在計算通電導體或線圈所受的安培力時，應用瞬時值。
（2）交變電流的最大值（以交變電動勢為例）。
——交變電動勢最大值：當線圈轉到穿過線圈的磁通量為0的位置時，取得此值。應強調指出的是，與線形狀無關，與轉軸位置無關，其表達式為。在考慮交流電路中電容器耐壓值時，應采用最大值。
（3）交變電流的有效值
①有效值是根據電流的熱效應來規(guī)定的，在周期的整數倍時間內（一般交變電流周期較短，如市電周期僅為0，02s，因而對于我們所考察的較長時間來說，基本上均可視為周期的整數倍），如果交變電流與某恒定電流流過相同電阻時其熱效應相同，則將該恒定電流的數值叫做該交變電流的有效值。注意：這是在三個相同下的等效。
②正弦交流電的有效值與最大值之間的關系為：。
上述關系式只適用于線圈在勻強磁場中相對做勻速轉動時產生的正弦交變電流，對于用其他方式產生的其他交變電流，其有效值與最大值間的關系一般與此不同，其它形式的交流電按熱效應相同進行計算，利用分階段計算效變電流一個周期內在某電阻上產生的熱量，然后令其與直流電在相同時間內在同一電阻上產生的熱量相等，此時直流電的值為交變電流的有效值。這是根據有效值的定義作具體分析。
③一般交變電流表直接測出的是交變電流的有效值，一般用電器銘牌上直接標出的是交變電流的有效值，一般不作任何說明而指出的交變電流的數值都是指有效值。
（4）交變電流的平均值
①交變電流圖象中圖象與t軸所圍成的面積與時間的比值叫做交變電流的平均值，
②平均值是利用來進行計算的，計算電量時只能用平均值，
【要點名師透析】
一、正弦式電流的變化規(guī)律
1.正弦式電流的變化規(guī)律(線圈在中性面位置開始計時)
2.兩個特殊位置的特點
(1)線圈平面與中性面重合時,S⊥B,Φ最大,=0,e=0,i=0,電流方向將發(fā)生改變.
(2)線圈平面與中性面垂直時,S∥B,Φ=0,最大,e最大,i最大,電流方向不改變.
3.書寫交變電流瞬時值表達式的基本思路
(1)確定正弦交變電流的峰值，根據已知圖象讀出或由公式Em=nBSω求出相應峰值.
(2)明確線圈的初始位置，找出對應的函數關系式.
如：①線圈從中性面位置開始轉動，則i-t圖象為正弦函數圖象，函數式為i=Imsinωt.
②線圈從垂直中性面位置開始轉動，則i-t圖象為余弦函數圖象，函數式為i=Imcosωt.
【例1】如圖(a)所示，一矩形線圈abcd放置在勻強磁場中，并繞過ab、cd中點的軸OO′以角速度ω逆時針勻速轉動.若以線圈平面與磁場夾角θ=45°時［如圖(b)］為計時起點，并規(guī)定當電流自a流向b時電流方向為正.則下列四幅圖中正確的是()
【答案】選D.
【詳解】t=0時，由右手定則得，此時ad中電流方向為由a到d，與規(guī)定的正方向相反，電流為負值.又因為此時ad、bc兩邊的切割速度方向與磁場方向成45°夾角，由E=2Blv⊥，可得E=2×Blv=Em，故電流是最大值的，A、B均錯.線圈在接下來45°的轉動過程中，ad、bc兩邊的切割速度越來越小，所以感應電動勢應減小，感應電流應減小，因此C錯D正確.
二、交變電流“四值”的理解與應用
【例2】(16分)一個電阻為r、邊長為L的正方形線圈abcd共N匝,線圈在磁感應強度為B的勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸OO′以如圖所示的角速度ω勻速轉動,外電路電阻為R.
(1)在圖中標出此刻線圈感應電流的方向.
(2)線圈轉動過程中感應電動勢的最大值有多大?
(3)線圈平面與磁感線夾角為60°時的感應電動勢為多大?
(4)設發(fā)電機由柴油機帶動,其他能量損失不計,線圈轉一周,柴油機做多少功?
(5)從圖示位置開始,線圈轉過60°的過程中通過R的電量是多少?
(6)圖中電流表和電壓表的示數各是多少?
【答案】(1)由右手定則可判定電流的方向沿dcba.(2分)
(2)Em=NBSω=NBωL2(2分)
(3)線圈平面與B成60°角時的瞬時感應電動勢
e=Emcos60°=NBωL2.(2分)
(4)電動勢的有效值E=(1分)
電流的有效值I=,柴油機做的功轉化為電能,線圈轉一周柴油機做的功
W=EIt=t==(2分)
三、幾種典型交變電流有效值的計算問題
1.計算交流電有效值應注意的幾個問題
(1)計算有效值時要注意根據電流的熱效應,抓住“三同”:“相同時間”內“相同電阻”上產生“相同熱量”列式求解.
(2)利用兩類公式Q=I2Rt和Q=t可分別求得電流有效值和電壓有效值.
(3)若圖象部分是正弦(或余弦)交流電,其中的和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I=Im/,U=Um/求解.
2.幾種典型的交變電流
【例3】兩個完全相同的電熱器，分別通過如圖a和b所示的電流最大值相等的方波交變電流和正弦交變電流，則這兩個電熱器的電功率之比Pa∶Pb等于多少？
【答案】2∶1
【詳解】有效值與最大值關系I=是僅對正弦交變電流適用，即對于b圖才有Ib=，Pb=R=R，對于a圖的方波交變電流來說，由于每時刻通過電阻R的電流都是Im，只是方向做周期性變化，而對于電流通過電阻發(fā)熱來說，它與電流方向是沒有關系的.因此從熱效應來說,a圖交變電流與電流是Im的恒定電流是等效的，也可以說a圖交變電流有效值就是Im.因此Ia=Im，Pa=R=R.所以Pa∶Pb=1∶=2∶1.
【感悟高考真題】
1.（20xx安徽高考T19）如圖所示的區(qū)域內有垂直于紙面的勻強磁場，磁感應強度為B。電阻為R、半徑為L、圓心角為45°的扇形閉合導線框繞垂直于紙面的O軸以角速度ω勻速轉動（O軸位于磁場邊界）。則線框內產生的感應電流的有效值為
A.B.C.D.

【答案】選D.
【詳解】線框進入磁場和穿出磁場產生感應電動勢均為,產生感應電動勢的時間均為,由一個周期產生的電熱,,選D.
2.（20xx天津理綜T4）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1所示。產生的交變電動勢的圖象如圖2所示，則
A.=0.005s時線框的磁通量變化率為零
B.=0.01s時線框平面與中性面重合
C.線框產生的交變電動勢有效值為311V
D.線框產生的交變電動勢頻率為100HZ
【答案】選B．
【詳解】由圖2可知該正弦交變電流的電壓最大值為311v，周期等于0.02s，因此，根據正弦交變電流的最大值與有效值之間的關系式得知選項C錯誤，又，則頻率為，選項D錯誤，當t=0.005s時，，取得最大值，穿過線圈的磁通量變化率最大，選項A錯誤，當t=0.01s時，交變電壓及電流方向發(fā)生改變，電壓值最小等于零，線框平面與中性面重合，選項B正確。
3.（20xx廣東卷）19.圖7是某種正弦式交變電壓的波形圖，由圖可確定該電壓的
A.周期是0.01S
B.最大值是311V
C.有效值是220V
D.表達式為U=220sin100πt（V）
答案：BC
解析：交流電考察
由圖知：最大值Um=311V有效值周期T=0.02s表達式選BC。
4.（09天津9）（1）如圖所示，單匝矩形閉合導線框abcd全部處于磁感應強度為B的水平勻強磁場中，線框面積為S，電阻為R。線框繞與cd邊重合的豎直固定轉軸以角速度勻速轉動，線框中感應電流的有效值I=。線框從中性面開始轉過的過程中，通過導線橫截面的電荷量q=。
答案：（1），
解析：本題考查交變流電的產生和最大值、有效值、平均值的關系及交變電流中有關電荷量的計算等知識。
電動勢的最大值，電動勢的有效值，電流的有效值；。
5.（09福建16）一臺小型發(fā)電機產生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖象如圖甲所示。已知發(fā)電機線圈內阻為5.0，則外接一只電阻為95.0的燈泡，如圖乙所示，則（D）
A.電壓表○v的示數為220v
B.電路中的電流方向每秒鐘改變50次
C.燈泡實際消耗的功率為484w
D.發(fā)電機線圈內阻每秒鐘產生的焦耳熱為24.2J
解析：電壓表示數為燈泡兩端電壓的有效值,由圖像知電動勢的最大值Em=V，有效值E=220V，燈泡兩端電壓，A錯；由圖像知T=0.02S，一個周期內電流方向變化兩次，可知1s內電流方向變化100次，B錯；燈泡的實際功率,C錯；電流的有效值，發(fā)電機線圈內阻每秒鐘產生的焦耳熱為，D對。
【考點模擬演練】
1.下面關于交變電流的說法中正確的是()
A.交流電器設備上所標的電壓和電流值是交流的最大值
B.用交流電流表和電壓表測定的讀數值是交流的瞬時值
C.給定的交流數值，在沒有特別說明的情況下都是指有效值
D.對同一電阻且時間相同，則跟交流有相同的熱效應的直流的數值是交流的有效值
【答案】選C、D.
【詳解】交流電器設備上所標值及交流電表的測定值均為有效值，故A、B錯；根據有效值的定義，D正確；通常情況，如果沒有特別說明，給出的交流值均為有效值，故C正確.
2.(20xx泉州模擬)如圖所示,面積均為S的線圈均繞其對稱軸或中心軸在勻強磁場B中以角速度ω勻速轉動,能產生正弦交變電動勢e=BSωsinωt的圖是()
【答案】選A.
【詳解】線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸(軸在線圈所在平面內)勻速轉動,產生的正弦交變電動勢為e=BSωsinωt,由這一原則判斷,A圖中感應電動勢為e=BSωsinωt;B圖中的轉動軸不在線圈所在平面內;C、D圖轉動軸與磁場方向平行,而不是垂直.
3.矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的轉軸勻速轉動，產生的交流電動勢的最大值為Em.設t=0時線圈平面與磁場平行，當線圈的匝數增加一倍，轉速也增大一倍，其他條件不變時，交流電的電動勢為()
A.e=2Emsin2ωtB.e=4Emsin2ωt
C.e=Emsin2ωtD.e=4Emcos2ωt
【答案】選D.
【詳解】t=0時，線圈平面與磁場平行，此時磁通量為零，感應電動勢達最大值，所以它應為余弦函數.當線圈的匝數和轉速未增加時，e=Emcosωt當線圈的匝數和轉速增加后，N′=2N,ω′=2ω感應電動勢的最大值Em′=N′BSω′=4NBSω=4Em
4.某交變電流表串聯一電阻構成交變電壓表，總電阻R=2kΩ，然后將改裝的電表接到u=311sin100πtV的交流電源上，則()
A.通過電流表電流的瞬時值為0.11sin100πtA
B.作為改裝的電壓表，其兩端電壓的瞬時值為311sin100πtV
C.電流表的示數為0.11A
D.作為改裝的電壓表，其示數應為311V
所以e′=4Emcos2ωt.故正確答案為D.
【答案】選B、C.
【詳解】交流電表接入交變電流電路后，其示數均為有效值，但通過的電流還是交變電流的瞬時值，兩端的電壓也是瞬時值，電壓的最大值是311V，有效值是220V；電流最大值是A=0.156A，而有效值為0.11A，故選B、C.
5．電阻R1、R2與交流電源按照圖所示甲方式連接，R1＝10Ω，R2＝20Ω.合上開關S后，通過電阻R2的正弦交變電流i隨時間t變化的情況如圖乙所示．則()
A．通過R1的電流有效值是1.2A
B．R1兩端的電壓有效值是6V
C．通過R2的電流最大值是1.22A
D．R2兩端的電壓最大值是62V
【答案】B
【詳解】由i－t圖象可知，電流最大值Im＝0.62A，有效值I＝Im2＝0.6A，因R1與R2串聯，則I1＝I＝0.6A，U1＝IR1＝6V，I2m＝Im＝0.62A，U2m＝ImR2＝122V，故A、C、D錯，B正確．
6.如圖所示，圖甲和圖乙分別表示正弦脈沖波和方波的交變電流與時間的變化關系．若使這兩種電流分別通過兩個完全相同的電阻，則經過1min的時間，兩電阻消耗的電功之比W甲∶W乙為()
A．1∶2B．1∶2
C．1∶3D．1∶6
【答案】C
【詳解】電功的計算，I要用有效值計算，圖甲中，由有效值的定義得122R×2×10－2＋0＋122R×2×10－2＝I12R×6×10－2，解得I1＝33A；圖乙中，I的值不變I2＝1A，由W＝UIt＝I2Rt可以得到W甲∶W乙＝1∶3.
7．如圖所示，一單匝閉合線框在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的轉軸勻速轉動，在轉動過程中，線框中的最大磁通量為Φm，最大感應電動勢為Em，下列說法正確的是()
A．當磁通量為零時，感應電動勢也為零
B．當磁通量減小時，感應電動勢在減小
C．當磁通量等于0.5Φm時，感應電動勢等于0.5Em
D．角速度ω等于EmΦm
【答案】D
【詳解】當磁通量為零時，線圈處在和中性面垂直的位置，此時感應電動勢最大，A錯誤；當磁通量減小時感應電動勢反而在增大，B錯誤；當磁通量等于0.5Φm時，線圈平面和磁場方向夾角為30°或150°，此時感應電動勢的大小e＝BSωsin60°＝32Em，C錯誤；根據BSω＝Φmω＝Em判斷D正確．
8．將阻值為5Ω的電阻接到內阻不計的交流電源上，電源電動勢隨時間變化的規(guī)律如圖所示．下列說法正確的是
()
A．電路中交變電流的頻率為0.25Hz
B．通過電阻的電流為2A
C．電阻消耗的電功率為2.5W
D．用交流電壓表測得電阻兩端的電壓是5V
【答案】C
【詳解】由周期與頻率的關系f＝1T知，f＝14×10－2Hz＝25Hz；電壓的有效值U＝Um2＝52V＝522V，通過電阻的電流I＝UR＝22A，電阻消耗的電功率為P＝U2R＝2．5W，交流電壓表所測電壓為有效值．故選C.
9．如圖(甲)所示，為電熱毯的電路圖，電熱絲接在u＝311sin100πtV的電源上，電熱毯被加熱到一定溫度后，通過裝置P使輸入電壓變?yōu)閳D(乙)所示的波形，從而進入保溫狀態(tài)，若電熱絲電阻保持不變，此時交流電壓表的讀數是
()

A．110VB．156V
C．220VD．311V
【答案】B
解析：○V測的是交流電壓的有效值，設為U，則有：U2RT＝311/22RT2，解得U＝155.5V，故B正確．
10．一只矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉動，穿過線圈的磁通量隨時間變化的圖象如圖甲所示，則下列說法正確的是()
A．t＝0時刻，線圈平面與中性面垂直
B．t＝0.01s時刻，Φ的變化率最大
C．t＝0.02s時刻，交流電動勢達到最大
D．該線圈產生的交流電動勢的圖象如圖乙所示
【答案】B
【詳解】由Φt圖知，t＝0時，Φ最大，即線圈處于中性面位置，此時e＝0，故A、D兩項錯誤；由圖知T＝0.04s，在t＝0.01s時，Φ＝0，ΔΦΔt最大，e最大，則B項正確；在t＝0.02s時，Φ最大，ΔΦΔt＝0，e＝0，則C項錯誤．
11．(16分)一矩形線圈abcd放置在如圖所示的有理想邊界的勻強磁場中(OO′的左邊有勻強磁場，右邊沒有)，線圈的兩端接一只燈泡．已知線圈的匝數n＝100，電阻r＝1.0Ω，ab邊長L1＝0.5m，ad邊長L2＝0.3m，小燈泡的電阻R＝9.0Ω，磁場的磁感應強度B＝1.0×10－2T．線圈以理想邊界OO′為軸以角速度ω＝200rad/s按如圖10－1－22所示的方向勻速轉動(OO′軸離ab邊距離為23L2)，以如圖所示位置為計時起點．求：
(1)在0～T4的時間內，通過小燈泡的電荷量；
(2)畫出感應電動勢隨時間變化的圖象(以abcda方向為正方向，至少畫出一個完整的周期)；
(3)小燈泡消耗的電功率．
【詳解】(1)通過小燈泡的電荷量
q＝IΔt＝ER總Δt＝nΔΦR總＝nBL123L2R＋r＝0.01C.
(2)ab邊在磁場里切割磁感線時最大感應電動勢為
E1＝nBL123L2ω，
代入數據得E1＝20V.
cd邊在磁場里切割磁感線時最大感應電動勢為
E2＝nBL113L2ω，
代入數據得E2＝10V.
圖象如圖所示．
(3)設線圈的感應電動勢的有效值為U，則
2022RT2＋1022RT2＝U2RT，
得U2＝125V2，
則小燈泡消耗的電功率P＝(UR總)2R，
代入數據得P＝11.25W.
12．如圖所示，一個被x軸與曲線方程y＝0.2sin10π3x(m)所圍的空間中存在著勻強磁場．磁場方向垂直紙面向里，磁感應強度B＝0.2T．正方形金屬線框的邊長是L＝0.2m，電阻是R＝0.1Ω，它的一邊與x軸重合，在拉力F的作用下，以v＝10m/s的速度水平向右勻速運動．試求：
(1)拉力F的最大功率是多少？
(2)拉力F要做多少功才能把線框拉過磁場區(qū)？
(3)有位同學在老師的幫助下算出了曲線與x軸所圍的面積為0.12πm2.請你再幫他算出線框右邊框通過磁場區(qū)域的過程中通過線框某一截面的電荷量．(結果保留兩位有效數字)
答案：(1)1.6W(2)4.8×10－2J(3)7.6×10－2C
解析：(1)當線框的一條豎直邊運動到x＝0.15m處時，線圈的感應電動勢最大．
Em＝BLv＝0.2×0.2×10V＝0.4V
根據歐姆定律可得最大電流為Im＝EmR＝4A
所以拉力F的最大值為Fm＝ImLB＝0.16N
拉力F最大功率為Pm＝Fmv＝0.16×10W＝1.6W.
(2)把線框拉過磁場區(qū)域時，因為有效切割長度是按正弦規(guī)律變化的，所以，線框中的電流也是按正弦規(guī)律變化的(有一段時間線框中沒有電流)．
電動勢的有效值是E＝Em2＝0.22V
通電時間為t＝0.3×210s＝0.06s
拉力做功W＝E2Rt＝0.048J＝4.8×10－2J.
(3)通過線框截面的電荷量
q＝IΔt，而I＝ΔΦRΔt，所以q＝ΔΦR
當磁場全部進入線框內部時，通過線框截面的電荷量最多，qm＝BΔSR＝0.2×0.120.1×πC＝7.6×10－2C.

高考物理第一輪磁場對電流的作用專項復習

一名合格的教師要充分考慮學習的趣味性，高中教師要準備好教案，這是每個高中教師都不可缺少的。教案可以保證學生們在上課時能夠更好的聽課，幫助高中教師營造一個良好的教學氛圍。您知道高中教案應該要怎么下筆嗎？小編特地為大家精心收集和整理了“高考物理第一輪磁場對電流的作用專項復習”，大家不妨來參考。希望您能喜歡！

第三課時：磁場對電流的作用習題課
1、導線框放置在光滑水平面上，在其中放一個矩形線圈，通以順時針方向電流，線圈三個邊平行于線框的三個邊，且邊間距離相等，A端接電池的正極，B接負極，則矩形線圈的運動情況是：（）
A、靜止不動B、向左平動C、向右平動D、轉動
2、如圖所示，在玻璃皿的中心放一個圓柱形電極，沿邊緣內壁放一個圓環(huán)形電極，把它們分別與電池的兩極相連，然后在玻璃皿中放入導電液體，如鹽水．如果把玻璃皿放在磁場中，如圖所示，將會發(fā)生的現象是（）
A、沒有什么現象B、液體會向玻璃皿中間流動
C、液體會順時針流動D、液體會逆時針流動
3、長L的直導線ab放在相互平行的金屬導軌上，導軌寬為d，通過ab的電流強度為I，勻強磁場的磁感應強度為B，方向垂直紙面向里，ab與導軌的夾角為θ，則ab所受的磁場力的大小為：（）
A、BILB、BIdC、D、
4、如圖所示,一位于XY平面內的矩形通電線圈只能繞OX軸轉動,線圈的四個邊分別與X、Y軸平行.線圈中電流方向如圖.當空間加上如下所述的哪種磁場時,線圈會轉動起來?（）
A、方向沿X軸的恒定磁場B、方向沿Y軸的恒定磁場
C、方向沿Z軸的恒定磁場D、方向沿Z軸的變化磁場
5、如圖所示，條形磁鐵放在光滑斜面上，用平行于斜面的輕彈簧拉住而平衡．A為水平放置的導線的截面．導線中無電流時，磁鐵對斜面的壓力為N1；當導線中有電流通過時，磁鐵對斜面的壓力為N2，此時彈簧的伸長量減小，則（）
A．N1＜N2A中電流方向向外
B．N1=N2A中電流方向向外
C．N1N2A中電流方向向內
D．N1N2A中電流方向向外
6．如圖11.2-1所示，一金屬直桿MN兩端接有導線，懸掛于線圈上方，MN與線圈軸線均處于豎直平面內，為使MN垂直紙面向外運動，可以
A．將a、c端接在電源正極，b、d端接在電源負極
B．將b、d端接在電源正極，a、c端接在電源負極
C．將a、d端接在電源正極，b、c端接在電源負極
D．將a、c端接交流電源的一端，b、d端接在交流電源的另一端
7．條形磁鐵放在水平桌面上，它的上方靠近S極一側懸掛一根與它垂直的導電棒，如圖11.2-12所示(圖中只畫出棒的截面圖)．在棒中通以垂直紙面向里的電流的瞬間，可能產生的情況是
A．磁鐵對桌面的壓力減小B．磁鐵對桌面的壓力增大
C．磁鐵受到向左的摩擦力D．磁鐵受到向右的摩擦力
8．如圖11.2-13所示，把一重力不計的通電直導線水平放在蹄形磁鐵磁極的正上方，導線可以自由轉動，當導線通入圖示方向電流I時，導線的運動情況是（從上往下看）（）
A．順時針方向轉動，同時下降B．順時針方向轉動，同時上升
C．逆時針方向轉動，同時下降D．逆時針方向轉動，同時上升
9．一通電細桿置于傾斜的導軌上，桿與導軌間有摩擦，當有電流時直桿恰好在導軌上靜止．圖11.2-16是它的四個側視圖，標出了四種可能的磁場方向，其中直桿與導軌間的摩擦力可能為零的是()

10、如圖所示，原來靜止的圓形通電線圈通以逆時針方向的電流I，在其直徑AB上靠近B點放一根垂直于線圈平面的固定不動的長直導線，通過如圖所示的方向的電流I′，在磁場力作用下圓線圈將（）
A、向左運動B、向右運動C、以直徑AB為軸運動D、靜止不動
13、在傾角為θ的光滑斜面上放置有一通有電流I，長為L，質量為m的導體棒，如圖，（1）欲使棒靜止在斜面上，外加磁場的磁感應強度B的最小值為多大?沿什么方向?（2）欲使棒靜止在斜面上，且對斜面無壓力，應加勻強磁場B的值為多大?沿什么方向?（3）欲使棒能靜止在斜面上，外加磁場的方向應在什么范圍內?請在圖中畫出。

11、在傾角=30°的斜面上，固定一金屬框，寬l=0.25m，接入電動勢E=12V、內阻不計的電池．垂直框面放有一根質量m=0.2kg的金屬棒ab，它與框架的動摩擦因數為，整個裝置放在磁感應強度B＝0.8T的垂直框面向上的勻強磁場中（如圖11.2-５）．當調節(jié)滑動變阻器R的阻值在什么范圍內時，可使金屬棒靜止在框架上？（設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，框架與棒的電阻不計，g＝10m/s2）

高考物理第一輪洛侖茲力專項復習

第五課時：洛侖茲力習題課
1、一束帶電粒子沿著水平方向平行地飛過靜止的小磁針的正上方，這時小磁針的南極向西偏轉，則這束帶電粒子可能是：（）
A、由北向南飛行的正離子束B、由南向北飛行的正離子束
C、由北向南飛行的負離子束D、由南向北飛行的負離子束
2、具有相同速度的質子、氘核和α粒子垂直飛入同一勻強磁場中，則：（）
A、它們的動能之比是1：2：4，軌道半徑之比是1：2：2
B、它們的向心力大小之比是1：1：2，回轉周期之比是1：2：4
C、磁感應強度增大，則這些粒子所受的洛侖茲力增大，動能也將增大
D、磁感應強度增大，它們軌道半徑減小，周期也變小
3、如圖，與紙面垂直的平面AA的上、下兩側分別為磁感應強度為B和2B的勻強磁場，其方向均垂直于紙面向外，假設最初有帶電量+q的粒子以速度V處下而上垂直射達界面AA某處，則應：（）
A、此粒子將反復穿過界面，其軌跡為半徑不等的一系列半圓
B、該粒子的運動周期為
C、粒子每一個周期沿AA方向有一段位移，其大小為粒子在下方磁場內圓軌道的半徑
D、一個周期內粒子沿AA方向運動的平均速度為
4、一個帶電粒子，沿垂直于磁場的方向射入一勻強磁場，粒子的一段徑跡如圖，徑跡上的每一小段都可近似看作圓弧，由于帶電粒子使沿途的空氣電離，粒子的能量逐漸減小，則可知：（）
A、粒子方向從a到b，帶正電B、粒子從b到a，帶正電
C、粒子從b到a，帶負電D、粒子從b到a，帶負電
5、兩條平行直線MM與NN之間，有一勻強磁場，兩個同種帶電粒子以不同的速率V1及V2分別從O點沿OX軸正方向射入，當速率為V1的粒子到達a點時，其方向與NN垂直，當速率為V2的粒子到達b點時，其方向與NN成60°角，設兩粒子從O到達a點及b點的時間分別為t1和t2，則有：（）
A、t1：t2=3：2；V1：V2=1：2B、t1：t2=3：1；V1：V2=1：
C、t1：t2=2：1；V1：V2=1：D、t1：t2=3：2；V1：V2=1：
6、兩個粒子帶電量相等，在同一磁場中只受磁場力作勻速圓周運動，則有：（）
A、若速率相等，則半徑必相等B、若質量相等，則周期必相等
C、若動量大小相等，則半徑必相等D、若動能相等，則周期必相等
7、如圖所示不同元素的二價離子經加速后豎直向下射入由正交的勻強電場和勻強磁場組成的粒子速度選擇器，恰好都能沿直線穿過，然后垂直于磁感線進入速度選擇器下方另一個勻強磁場，偏轉半周后分別打在熒屏上的M、N兩點．下列說法中不正確的有（）
A．這兩種二價離子一定都是負離子
B．速度選擇器中的勻強磁場方向垂直于紙面向里
C．打在M、N兩點的離子的質量之比為OM：ON
D．打在M、N兩點的離子在下面的磁場中經歷的時間相等
8、質譜儀是一種測定帶電粒子質量和分析同位素的重要工具，它的構造原理如圖所示．離子源S產生的帶電量為q的某種正離子，離子產生出來時速度很小，可以看做是靜止的．離子產生出來后經過電壓U加速后形成離子束流，然后垂直于磁場方向、進人磁感應強度為B的勻強磁場，沿著半圓周運動而達到記錄它的照相底片P上．實驗測得：它在P上的位置到入口處a的距離為l，離子束流的電流強度為I．回答下列問題：
（1）t秒內射到照相底片P上的離子的數目為___________
（2）單位時間穿過入口處S1離子束流的能量為__________
（3）試證明這種離子的質量為m=qB2a2/8U

9、如圖所示為一回旋加速器的示意圖，已知D形盒的半徑為R，中心O處放有質量為m、帶電量為q的正離子源，若磁感應強度大小為B，求：
（l）加在D形盒間的高頻電源的頻率。
（2）離子加速后的最大能量；
（3）離子在第n次通過窄縫前后的速度和半徑之比。

10、帶電量為+q的粒子，由靜止經一電場加速，而進入一個半徑為r的圓形區(qū)域的勻強磁場，從勻強磁場穿出后打在屏上的P點，已知PD：OD=：1，勻強磁場電壓為U，勻強磁場的磁感應強度為B，則粒子的質量為多大?粒子在磁場中運動的時間為多少?