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2019-2020年高中物理二輪總復(fù)習(xí) 交變電流、電磁場(chǎng)和電磁波教案 xx年命題特點(diǎn) 對(duì)本部分內(nèi)容的考查呈現(xiàn)以下特點(diǎn)： 1.考查范圍相對(duì)穩(wěn)定，高考中復(fù)出率較高的是交流電的產(chǎn)生及其描述，單相變壓器的變壓比和變流比及變壓器的電壓、電流、功率的決定因素以及電磁波的基礎(chǔ)知識(shí)等. 2.考查方式上有對(duì)本專題知識(shí)的單獨(dú)考查，也有與力學(xué)、電學(xué)其他知識(shí)結(jié)合的綜合考查，特別是帶電粒子在加的交變電壓的平行板電容器中的運(yùn)動(dòng)問題. 3.以選擇題形式出現(xiàn). 應(yīng)試高分瓶頸 在這部分試題中，考生容易出現(xiàn)的問題主要是比對(duì)變壓器的原理和使用理法解不夠，導(dǎo)致不會(huì)分析、處理含有變壓的問題，結(jié)果出現(xiàn)錯(cuò)誤而丟分, 搞清楚變壓器的電壓、電流和電功率之間的決定關(guān)系是關(guān)鍵. 命題點(diǎn)1 交變電流的描述 命題點(diǎn)2 變壓器、遠(yuǎn)距離輸電 命題點(diǎn)3 電磁場(chǎng)、電磁波和示波器的使用 命題點(diǎn)1 交變電流的描述 本類考題解答錦囊 解答“交變電流的描述”一類試題，主要了解以下幾點(diǎn)： 1.描述交變電流一般有兩種方法：分式法和圖象法． 2.根據(jù)公式或圖象，分析交變電流產(chǎn)生的物理過程，掌握線圈平面經(jīng)過中性面或垂直于中性面時(shí)，穿過線圈的磁通量、磁通量的變化率以及感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的特點(diǎn)：根據(jù)公式的圖象，能求出交變電流的瞬時(shí)值、最大值、有效值、平均值、周期和頻率等物理量，理解它們的物理意義，掌握它們之間的區(qū)別和聯(lián)系：根據(jù)交變電流的表達(dá)式能畫出它的圖象，或根據(jù)圖象寫出它的表達(dá)式． Ⅰ 高考最新熱門題 1 (典型例題)曾經(jīng)流行過一種向自行車車頭燈供電的小型交發(fā)電機(jī)，圖26—1—1為其結(jié)構(gòu)示意圖．圖中N、S是一對(duì)固定的磁極，abcd為固定在轉(zhuǎn)軸上的矩形線框，轉(zhuǎn)軸過bc邊中點(diǎn)與ab邊平行．它的一端有一半徑ro=1.0cm的摩擦小輪,小輪與自行車車輪的邊緣相接觸，如圖26-1-2所示．當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，因摩擦而帶動(dòng)小輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使線框在磁極間轉(zhuǎn)動(dòng)．設(shè)線框由N=800匝導(dǎo)線圈組成，每匝線圈的面積S=10cm2，磁級(jí)間的磁場(chǎng)可視作勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感強(qiáng)度B=0.010T，自行車車輪的半徑R1=35CHI，小齒輪的半徑R2=4.0 cm，大齒輪的半徑R3=10.0cm圖26—1—2．現(xiàn)從靜止開始使大齒輪加速轉(zhuǎn)動(dòng)，問大齒輪的角速度為多大才能使發(fā)電機(jī)輸出電壓的有效值U=3.2V?(假定摩擦小輪與自行車輪之間無相對(duì)滑動(dòng)) 命題目的與解題技巧：考查正弦交流電的產(chǎn)生與圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)的綜合應(yīng)用，考查考生聯(lián)系實(shí)際分析問題和解決問題的能力．解題關(guān)鍵是找中間聯(lián)系量． [解析] 設(shè)摩擦小輪、車輪、小齒輪、大齒輪的角速度分別為ω1、ω2、ω3、ω4，其中ω2=ω3.當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)線框中產(chǎn)生正弦交流電，其電動(dòng)勢(shì)最大值為Em=NBSω，又Em=所以NBSω1=① 由于摩擦小輪和車輪邊緣線速度相同，大齒輪和小齒輪邊緣線速度相同，所以r0ω1=ω2R1,R3ω4=R2ω3 , ω2=ω3．解得ω1=RR3ω2/R2r0 ②． 由①②聯(lián)立得ω4= [答案] ω=3.2rad/s 2 (典型例題)磁鐵在電器中有廣泛 的應(yīng)用，如發(fā)電機(jī)．如圖26—1—3所示，已知一臺(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ω，磁極間的磁感應(yīng)強(qiáng)度為且試導(dǎo)出發(fā)電機(jī)的瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)E的表達(dá)式．現(xiàn)在知道有一種強(qiáng)永磁材料釹鐵硼，用它制成發(fā)電機(jī)的磁極時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度可增大到原來的k倍．如果保持發(fā)電機(jī)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)能都不變，那么這時(shí)轉(zhuǎn)子上的導(dǎo)線框需要多少匝? 3 (典型例題)26—1—4是一臺(tái)發(fā)電機(jī)定子中的磁場(chǎng)分布圖，其中N、S是永久磁鐵的兩個(gè)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．磁極與鐵芯之間的縫隙中形成方向沿圓柱半徑、大小近似均勻的磁場(chǎng)，磁感強(qiáng)度B=0.05T圖26—1—5是該發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的示意圖(虛線表示定子的鐵芯M)．矩形線框abcd可繞過ad、cb邊的中點(diǎn)并與圖26—1—4的鐵芯M共軸的固定轉(zhuǎn)軸00旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)過程中，線框的ab、cd邊始終處在圖26-1-4所示的縫隙內(nèi)的磁場(chǎng)中．已知ab邊長(zhǎng)l1=25.0cm，ad邊長(zhǎng)l2=10.0cm，線框共有N=8匝導(dǎo)線，轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω=250rad／s．將發(fā)電機(jī)的輸出端接入圖中的裝置K后，裝置K能使交流電變成直流電，而不改變其電壓的大?。绷麟姷囊粋€(gè)輸出端與一可變電阻R相連，可變電阻的另一端P是直流電的正極，直流電的另一個(gè)輸出端Q是它的負(fù)極． 圖26-1-6是可用于測(cè)量阿伏加德羅常數(shù)的裝置示意圖，其中A、B是兩塊純銅片，插在CuSO4稀溶液中，銅片與引出導(dǎo)線相連，引出端分別為x、y. I．現(xiàn)把直流電的正、負(fù)極與兩銅片的引線端相連，調(diào)節(jié)R，使CuSO4溶液中產(chǎn)生I=0.21 A的電流，假設(shè)發(fā)電機(jī)的內(nèi)阻可忽略不計(jì)，兩銅片間的電阻r是恒定的． (1)求每匝線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大??； (2)求可變電阻R與A、B間電阻r之和． Ⅱ．(1)當(dāng)以I=0.21 A的電流電解60min后，測(cè)得銅片A的質(zhì)量增加了0.25g，則圖3裝置的x端應(yīng)與直流電的________極相連，它是電解池的______極． (2)電解后銅片B的質(zhì)量______(填“增加”、“減小”或“不變”)． Ⅱ 題點(diǎn)經(jīng)典類型題 1 (典型例題)如圖26—1—7所示，線圈的面積是0.05 m2，共100匝，線圈電阻為1Ω，外接電阻R=9Ω，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=，當(dāng)線圈以300r／min的轉(zhuǎn)速勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)，求： (1)若從線圈處于中性面開始計(jì)時(shí)，寫出線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式； (2)線圈轉(zhuǎn)了時(shí)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值為多少? 命題目的與解題分析：正弦式交流的描述問題，寫線圈中的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)關(guān)鍵有兩點(diǎn)：一是線圈轉(zhuǎn)動(dòng)角速度；二是計(jì)算出線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值. [解析] (1)解速度ω=10Em=NBSω=100 0.05 10π=50 V，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值e=Emsinωt =50sin10πt(V). (2)當(dāng)t=1／30s時(shí)，e=50sin10 [答案] (1) e=50sin10πt(V) (2) e= 2 (典型例題)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，所產(chǎn)生的交變電流的波形如圖26—1—8實(shí)線所示，可知 A.在t1時(shí)刻穿過線圈的磁通量達(dá)到峰值 B．在t2時(shí)刻穿過線圈的磁通量達(dá)到峰值 C在t3時(shí)刻穿過線圈的磁通量的變化達(dá)到峰值 D.在t4時(shí)刻穿過線圈的磁通量的變化達(dá)到峰值 3 (典型例題)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)圖象如圖26—1—9所示，則 A.交變電流的頻率是 B．當(dāng)t=0時(shí)，線圈平面與磁感線垂直 C當(dāng)t=0.5s時(shí)，e有最大值 D.交流電的周期是0.5 s 4 (典型例題)如圖26—1—10(甲)為某型號(hào)電熱毯的電路圖，將電熱絲接在u=156sin120πt(V)的電源上，電熱毯被加熱到一定溫度后，由于P的作用使輸入的正弦交流電僅有半個(gè)周期能夠通過，即電壓變?yōu)閳D(乙)所示波形，從而進(jìn)人保溫狀態(tài)，則此時(shí)交流電壓表的讀數(shù)是 A．156 V B．110 V C．78 V D．55 V 5 (典型例題)如圖26—1—11所示交變電壓瞬時(shí)值u=30，當(dāng)t=600s時(shí)圖中交流電壓表示數(shù)為_______V Ⅲ 新高考命題方向預(yù)測(cè) 1 如圖26—1—12所示，一矩形線框面積為s匝數(shù)為N，內(nèi)阻為r，繞00軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)從圖示位置轉(zhuǎn)過90過程中，下列說法正確的是 A．通過電阻的電量為 A． 通過電阻的電量 C.外力做的功為 D．外力做的功為 2 如圖26—1—13所示，矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的對(duì)稱軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈共100匝，轉(zhuǎn)速為，在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中穿過線圈的磁通量的最大值為0.03 Wb，則線圈平面轉(zhuǎn)到與磁感線平行時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為多少?當(dāng)線圈平面與中性面夾角為時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為多少? 3 如圖26—1—14所示，一半徑為r=10cm的圓形線圈共100匝，在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞垂直于磁場(chǎng)方向的中心軸線00’以n=600r／min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至中性面位置(圖中位置)時(shí)開始計(jì)時(shí)． (1)寫出線圈內(nèi)所產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式； (2)求線圈從圖示位置經(jīng)1/60s時(shí)的電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值； (3)求線圈從圖示位置經(jīng)1／60 s時(shí)間內(nèi)的電動(dòng)勢(shì)的平均值； 4 如圖26—1—15為一交流電的U-t圖形． (1)寫出交流電壓瞬時(shí)值的表達(dá)式； (2)將此電壓加在如圖26—1—16所示的回旋加速器上，給氘核加速，那么必須給加速器加磁感應(yīng)強(qiáng)度為多大的磁場(chǎng)?(氘核質(zhì)量取3.310-27kg)． (3)使氘核獲得20Mev的最大能量，需多長(zhǎng)時(shí)間?(設(shè)核正好在電壓達(dá)到峰值時(shí)通過D型盒的狹縫) (4)D型盒的最小半徑為多少米?(計(jì)算結(jié)果都保留兩位有效數(shù)字)