2025届高考物理一轮总复习第15单元热学热点练11气体实验定律与热力学第一定律的综合应用课件新人教版 (31)

这是一份2025届高考物理一轮总复习第15单元热学热点练11气体实验定律与热力学第一定律的综合应用课件新人教版 (31)，共33页。PPT课件主要包含了落实基础主干，突破命题视角，答案A，交变电流“四值”等内容，欢迎下载使用。

1.交变电流定义:大小和方向随时间做周期性变化的电流叫作交变电流。2.图像:用以描述交变电流随时间变化的规律,图a、b、c、d所示电流都属于交变电流,其中按正弦规律变化的交变电流叫作正弦式交变电流,简称正弦式电流,如图a所示。
3.描述交变电流的物理量(1)周期(T):交变电流完成一次周期性变化所需的时间。单位是秒(s),公式(2)频率(f):交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数。单位是赫兹(Hz)。
4.正弦式交变电流的产生和变化规律(1)产生:在匀强磁场中,线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动产生的电流是正弦式交变电流。(2)中性面:与磁感线垂直的平面称为中性面。(3)变化规律表达式(线圈从中性面位置开始计时)
(4)两个特殊位置的特点①线圈平面转到中性面时,S⊥B,Φ最大, =0,e=0,i=0,电流方向将发生改变。②线圈平面与中性面垂直时,S∥B,Φ=0, 最大,e最大,i最大,电流方向不改变。(5)一个周期内线圈中电流的方向改变两次。
[练一练]1.判断下列说法对错(1)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时,一定会产生正弦式交变电流。(　)(2)交流电压表和电流表测量的是交变电流的峰值。(　　)(3)交变电流的峰值总是有效值的 倍。(　　)(4)可以用平均值计算交变电流产生的热量。(　　)(5)求通过导体横截面的电荷量q=It,其中的I指的是有效值。(　　)
2.随着电子技术发展和应用的日趋广泛,无线话筒早已成为人们生活的一部分。实际上无线话筒是LC振荡电路在生活中的实际应用。某LC振荡电路某时刻磁场方向如图所示。判断下列说法对错。
(1)若只增加电容器C的电荷量,振荡电路的周期也会变大。(　　)(2)若磁场正在减弱,则电容器上极板带正电。(　　)(3)若电容器正在放电,则电容器上极板带正电。(　　)
3.(教材选择性必修第二册第50页演示改编)把发光颜色不同的两个二极管并联(该类二极管具有单向导电性,导通时发光),使两者正负极方向不同。当摇动如图所示的手摇发电机时,两个二极管交替发光,则流过其中一个二极管的电流是(　　)
A.交变电流B.直流电C.恒定电流D.涡流
考点一　交变电流的产生及规律
典例　交流发电机的示意图如图所示,当线圈ABCD绕垂直于磁场方向的转轴OO'匀速转动时,电路中产生的最大电流为Im,已知线圈转动的周期为T,下列说法正确的是(　　)A.图示位置磁通量最大且磁通量的变化率最大B.图示位置电流最大,方向为A→BC.从图示位置开始经过 ,电流方向将发生改变D.从图示位置计时,线圈中电流i随时间t变化的关系式为i=Imsin t
解析 题图示位置为中性面,磁通量最大,磁通量的变化率最小,电流最小,每经过一次中性面,电流方向就改变一次,故A、B、C错误;从题图示位置计时,线圈中电流i随时间t变化的关系式为 ,故D正确。
议题说法书写交变电流瞬时值表达式的基本思路1.求出角速度ω,ω= =2πf。2.确定正弦式交变电流的峰值,根据已知图像读出或由公式Em=NωBS求出相应峰值。3.明确线圈的初始位置,找出对应的函数关系式。例如:(1)线圈从中性面位置开始转动,则i-t图像为正弦函数图像,电流的瞬时值表达式为i=Imsin ωt。(2)线圈从垂直中性面位置开始转动,则i-t图像为余弦函数图像,电流的瞬时值表达式为i=Imcs ωt。
变式练(2023浙江金华一模)学了发电机的原理后,小明所在的研究小组设计了如下的方案,绕有n匝、边长为L的正方形金属线圈以ω的角速度匀速转动,某时刻线圈刚好转至OO',与水平线MN所决定的平面,磁感应强度为B,磁场方向水平向右,如图所示。线圈(电阻不计)外部连有阻值为R的电阻,则(　　)
考点二　交变电流有效值的理解与计算
1.定义交变电流I交、恒定电流I直分别通过同一电阻R,在电流的一个周期内产生的焦耳热分别为Q交、Q直,若Q交=Q直,则交变电流的有效值I=I直。(直流有效值也可以这样算)2.有效值的理解(1)交流电流表、交流电压表的示数是指有效值;(2)用电器铭牌上标的值(如额定电压、额定电流等)指的均是有效值;(3)保险丝的熔断电流对应交变电流的有效值;(4)“交变电流的最大值是有效值的 倍”适用于正(余)弦式交变电流。
典例　(多选)一交变电流的i-t图像如图所示,则对于该交变电流,下列说法正确的是(　　)
A.该交变电流的周期为0.02 sB.该交变电流的最大值为4 AC.该交变电流的有效值为2 AD.该交变电流通过10 Ω的电阻时热功率为60 W
议题说法求解交变电流有效值的方法(1)结论法(2)有效值定义法(非正、余弦式交变电流)计算时要抓住“三同”,即“相同时间”内“相同电阻”上产生“相同热量”,列式求解时注意时间取一个周期。
考点三　交变电流“四值”的理解和应用
典例　(多选)发电机的示意图如图甲所示,边长为L的正方形金属框,在磁感应强度为B的匀强磁场中以恒定角速度绕OO'轴转动,阻值为R的电阻两端的电压如图乙所示。其他电阻不计,图乙中的Um为已知量。则金属框转动一周(　　)
A.框内电流方向不变B.电动势的最大值为Um
变式练(2023浙江台州三校联考)交流发电机内部结构图如图甲所示,匝数为N的矩形线圈位置不变,磁体绕轴转动后,线圈中生成正弦式交变电流如图乙所示,其电动势峰值为Em,周期为T,回路总电阻为R,则在0~ 时间内通过矩形线圈某一截面的电荷量为(　　)
考点四　电容器和电感线圈对交变电流的影响
1.电容器对交变电流的阻碍作用(1)电容器接到交流电源两端时,交替地进行充电和放电,电路中就有了电流,表现为交流“通过”了电容器。实际上,自由电荷并没有通过两极板间的绝缘介质。(2)电容器在电路中的作用:通交流,隔直流;通高频,阻低频。2.电感线圈对交变电流的阻碍作用(1)电感线圈的感抗是由变化的电流在线圈中产生的感应电动势引起的,与制成线圈导体的电阻无关。感抗是表征电感线圈对交变电流的阻碍作用的大小的物理量。(2)电感线圈在电路中的作用:通直流,阻交流;通低频,阻高频。
总结提升1.交变电流通过电感线圈时,由于电流时刻在变化,在线圈中就会产生自感电动势,而自感电动势总是阻碍原电流的变化,故电感线圈对交变电流产生阻碍作用。2.线圈的自感系数越大,交变电流的频率越高,线圈的感抗就越大。
典例　(多选)在如图所示的电路中,L1、L2、L3是三盏相同的灯泡。当a、b两端接6 V交流电压时,三盏灯的发光情况相同。若将a、b两端接6 V直流电压时,稳定后观察到的现象是(　　)A.L3比L2先亮B.L1不亮,L2、L3的亮度相同C.L1不亮,L2比L3亮D.L1不亮,L3比L2亮
解析 三支路电压相等,当通交变电流时,电感的感抗和电容的容抗都会对交变电流产生影响,而电阻所在支路对电流的阻碍作用不变,当通入直流电时,对电阻没有影响,L3亮度不变,电容器不能通直流,所以L1不亮,对线圈,阻碍减小,L2比L3亮。故选A、C。
议题说法电容器对交变电流的阻碍作用——容抗,表达式 ,与电容器自身的性质有关,还与交变电流的频率有关。电感线圈对交变电流的阻碍作用——感抗,表达式XL=2πfL,与电感线圈自身的性质有关,还与交变电流的频率有关。
变式练(多选)在如图所示的电路中,L为电感线圈,R为灯泡的电阻,电流表内阻为零,电压表内阻无限大,交流电源的电压u=220 sin 100πt V。若保持电源电压有效值不变,只将电源频率改为100 Hz,下列说法正确的有(　　)
A.电流表示数增大B.电压表示数增大C.灯泡变暗D.灯泡变亮