高考物理必考熱點(diǎn)分類集中營(yíng)5

1、2014高考物理必考熱點(diǎn)分類集中營(yíng)5基礎(chǔ)知識(shí)一交流電大小和方向都隨時(shí)間作周期性變化的電流，叫做交變電流。 其中按正弦規(guī)律變化的交變電流叫正弦式電流，正弦式電流產(chǎn)生于在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈里，線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流的方向改變兩次。二正弦交流電的變化規(guī)律 線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)1當(dāng)從圖122即中性面位置開始在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間而變的函數(shù)是正弦函數(shù)： 即 e=msint， iimsintt是從該位置經(jīng)t時(shí)間線框轉(zhuǎn)過的角度；t也是線速度v與磁感應(yīng)強(qiáng)度b的夾角；。是線框面與中性面的夾角2當(dāng)從圖位置開始計(jì)時(shí)： 則：e=mcost， iimcos

2、tt是線框在時(shí)間t轉(zhuǎn)過的角度；是線框與磁感應(yīng)強(qiáng)度b的夾角；此時(shí)v、b間夾角為（/2一t）3對(duì)于單匝矩形線圈來說em=2blv=bs； 對(duì)于n匝面積為s的線圈來說em=nbs。對(duì)于總電阻為r的閉合電路來說im=三幾個(gè)物理量1中性面：如圖所示的位置為中性面，對(duì)它進(jìn)行以下說明： （1）此位置過線框的磁通量最多 （2）此位置磁通量的變化率為零所以 e=msint=0， iimsint=0 （3）此位置是電流方向發(fā)生變化的位置，具體對(duì)應(yīng)圖中的t2，t4時(shí)刻，因而交流電完成一次全變化中線框兩次過中性面，電流的方向改變兩次，頻率為50hz的交流電每秒方向改變100次2交流電的最大值： mbs 當(dāng)為n匝時(shí)mn

3、bs （1）是勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，其單位一定為弧度秒，nad/s（注意rad是radian的縮寫，round/s為每秒轉(zhuǎn)數(shù)，單詞round是圓，回合） （2）最大值對(duì)應(yīng)的位置與中性面垂直，即線框面與磁感應(yīng)強(qiáng)度b在同一直線上 （3）最大值對(duì)應(yīng)圖中的t1、t2時(shí)刻，每周中出現(xiàn)兩次3瞬時(shí)值e=msint， iimsint代入時(shí)間即可求出不過寫瞬時(shí)值時(shí)，不要忘記寫單位，如m=220v，=100，則e=220sin100tv，不可忘記寫伏，電流同樣如此4有效值：為了度量交流電做功情況人們引入有效值，它是根據(jù)電流的熱效應(yīng)而定的就是分別用交流電，直流電通過相同阻值的電阻，在相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相同，則直流電的

4、值為交流電的有效值 （1）有效值跟最大值的關(guān)系m=u有效，im=i有效 （2）伏特表與安培表讀數(shù)為有效值 （3）用電器銘牌上標(biāo)明的電壓、電流值是指有效值5周期與頻率： 交流電完成一次全變化的時(shí)間為周期；每秒鐘完成全變化的次數(shù)叫交流電的頻率單位1/秒為赫茲（hz） 規(guī)律方法 一、關(guān)于交流電的變化規(guī)律【例1】如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度b=05t，邊長(zhǎng)l=10cm的正方形線圈abcd共100匝，線圈電阻r1，線圈繞垂直與磁感線的對(duì)稱軸oo/勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為2rads，外電路電阻r4，求： （1）轉(zhuǎn)動(dòng)過程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值 （2）由圖示位置（線圈平面與磁感線平行）轉(zhuǎn)過600時(shí)的即時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

5、（3）由圖示位置轉(zhuǎn)過600角時(shí)的過程中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) （4）交流電電表的示數(shù) （5）轉(zhuǎn)動(dòng)一周外力做的功 （6）周期內(nèi)通過r的電量為多少？解析：（1）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值，mnbs100050122v=314v （2）轉(zhuǎn)過600時(shí)的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：emcos600=31405 v157 v （3）通過600角過程中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：=n/t=26v （4）電壓表示數(shù)為外電路電壓的有效值： u=r=178 v （5）轉(zhuǎn)動(dòng)一周所做的功等于電流產(chǎn)生的熱量 wq（）2（r十r）t099j （6）周期內(nèi)通過電阻r的電量qtt00866 c 【例2】磁鐵在電器中有廣泛的應(yīng)用，如發(fā)電機(jī)，如圖所示。 已

6、知一臺(tái)單相發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子導(dǎo)線框共有n匝，線框長(zhǎng)為l1，寬為l2，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為, 磁極間的磁感應(yīng)強(qiáng)度為b。 導(dǎo)出發(fā)電機(jī)的瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)e的表達(dá)式?，F(xiàn)在知道有一種強(qiáng)永磁材料銨鐵硼，用它制成發(fā)電機(jī)的磁極時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度可以增大到原來的k倍，如果保持發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和尺寸，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，需產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)都不變，那么這時(shí)轉(zhuǎn)子上的導(dǎo)線框需要多少匝? (2002年，安徽)解：如圖所示，有v=l2/2二、表征交流電的物理量【例3】. 交流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子由bs的位置開始勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，與它并聯(lián)的電壓表的示數(shù)為14.1v，那么當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過30時(shí)交流電壓的即時(shí)值為v。 分析：電壓表的示數(shù)為交流電壓的有效值，由此可知最大值為um=u=

7、20v。而轉(zhuǎn)過30時(shí)刻的即時(shí)值為u=umcos30=17.3v。i/a3o t/s-60.2 0.3 0.5 0.6【例4】 通過某電阻的周期性交變電流的圖象如右。求該交流電的有效值i。 分析：該交流周期為t=0.3s，前t1=0.2s為恒定電流i1=3a，后t2=0.1s為恒定電流i2=-6a，因此這一個(gè)周期內(nèi)電流做的功可以求出來，根據(jù)有效值的定義，設(shè)有效值為i，根據(jù)定義有： i=3a【例5】如圖所示，（甲）和（乙）所示的電流最大值相等的方波交流電流和正弦交流電流，則這兩個(gè)電熱器的電功率之比papb= 解析：交流電流通過純電阻r時(shí)，電功率pi2r，i是交流電流的有效值交流電流的有效值i是交流

8、電流的最大值im的1/，這一結(jié)論是針對(duì)正弦交流電而言，至于方波交流電通過純電阻r時(shí)，每時(shí)每刻都有大小是im的電流通過，只是方向在作周期性的變化，而對(duì)于穩(wěn)恒電流通過電阻時(shí)的熱功率來說是跟電流的方向無關(guān)的，所以最大值為im的方波交流電通過純電阻的電功率等于電流強(qiáng)度是im的穩(wěn)恒電流通過純電阻的電功率由于 paim2rpbi2rim2r/2 所以，papb=21 答案：21 【例6】如圖表示一交變電流隨時(shí)間變化的圖象，此交變電流的有效值是（ ） a5a； b5a； c35a ；d35a 解析：嚴(yán)格按照有效值的定義，交變電流的有效值的大小等于在熱效應(yīng)方面與之等效（在相同時(shí)間內(nèi)通過相同的電阻所產(chǎn)生的熱量相

9、等）的直流的電流值可選擇一個(gè)周期（002 s）時(shí)間，根據(jù)焦耳定律，有： i2r002（4）2r001+（3）2r001 解之可得： i5 a 答案：b三、最大值、平均值和有效值的應(yīng)用1、正弦交變電流的電動(dòng)勢(shì)、電壓和電流都有最大值、有效值、即時(shí)值和平均值的區(qū)別。以電動(dòng)勢(shì)為例：最大值用em表示，有效值用e表示，即時(shí)值用e表示，平均值用表示。它們的關(guān)系為：e=em/，e=emsint。平均值不常用，必要時(shí)要用法拉第電磁感應(yīng)定律直接求：。切記。特別要注意，有效值和平均值是不同的兩個(gè)物理量，有效值是對(duì)能的平均結(jié)果，平均值是對(duì)時(shí)間的平均值。在一個(gè)周期內(nèi)的前半個(gè)周期內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值為最大值的2/倍，而一

10、個(gè)周期內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零。2、 我們求交流電做功時(shí)，用有效值，求通過某一電阻電量時(shí)一定要用電流的平均值交流電，在不同時(shí)間內(nèi)平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，平均電流不同考慮電容器的耐壓值時(shí)則要用最大值。3、 交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)規(guī)定的：讓交流和直流通過相同阻值的電阻，如果它們?cè)谙嗤臅r(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，就把這一直流的數(shù)值叫做這一交流的有效值。 只有正弦交變電流的有效值才一定是最大值的/2倍。通常所說的交變電流的電流、電壓；交流電表的讀數(shù)；交流電器的額定電壓、額定電流；保險(xiǎn)絲的熔斷電流等都指有效值。（3）生活中用的市電電壓為220v，其最大值為220v=311v（有時(shí)寫為310v），頻率為50hz，所以其電壓即時(shí)值的表達(dá)式為u=311sin314tv?！纠?】.交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子有n匝線圈，每匝線圈所圍面積為s，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為b，勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為，線圈內(nèi)電阻為r，外電路電阻為r。當(dāng)線圈由圖中實(shí)線位置勻速轉(zhuǎn)動(dòng)90到達(dá)虛線位置過程中，求：通過r的電荷量q為多少？r上產(chǎn)生電熱qr為多少？外力做的功w為多少？ 分析：由電流的定義，計(jì)算電荷量應(yīng)該用平均值：即，這里電流和電動(dòng)勢(shì)都