（三维设计）2016年高考物理一轮（广东专版+习题课件+高考题库+考点通关） 第十一章++交变电流++传感器

（三维设计）2016年高考物理一轮（广东专版+习题课件+高考题库+考点通关） 第十一章++交变电流++传感器内容摘要：

1、高中物理资源下载平台世昌的博客 交变电流传感器学习目标定位考 纲 下 载 考 情 上 线高考地位高考对本部分知识的考查主要以选择题的形式出现，但也出现过关于交变电流的计算题，试题的难度一般在中等偏下，分值在 610 变电流的图象()2正弦式交变电流的函数表达式、峰值和有效值()3理想变压器()4远距离输电()实验十一：象和有效值问题2变压器、电压、功率、电流关系及远距离输电第 1 单元 交变电流的产生及描述交变电流的产生及变化规律想一想线圈在匀强磁场中转动产生交变电流，线圈平面每转动一周，感应电流的方向改变几次。 线圈在什么位置，电流方向会发生改变。 提示：线圈每经过中性面一次，感应电流的方向就改 2、变一次，线圈平面每转动一周，经过两次中性面，故感应电流的方向改变两次。 记一记1交变电流(1)定义：强弱和方向都随时间做周期性变化的电流。 (2)图象：如图 1111(a)、(b) 、(c)、( d)所示都属于交变电流。 其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流，如图 1111(a) 所示。 高中物理资源下载平台世昌的博客 112正弦式电流的产生和图象(1)产生：在匀强磁场里，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。 (2)图象：用以描述交流电随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置时开始计时，其图象为正弦曲线。 如图 1111(a) 所示。 3正弦式电流的函数表达式若 n 匝面积为 S 的线圈以角速度 绕垂直 3、于磁场方向的轴匀速转动，从中性面开始计时，其函数形式为 et，用 Em示电动势最大值，则有 eE t。 其电流大小为 i tI t。 一试1一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图 1112 甲所示，则下列说法正确的是( )图 1112At0 时刻，线圈平面与中性面垂直Bts 时刻， 的变化率最大Cts 时刻，交流电动势达到最大D该线圈产生的交流电动势的图象如图乙所示解析：选 B由 t 图知，t 0 时， 最大，即线圈处于中性面位置，此时 e0，故 A、D 两项错误；由图知 Ts，在 ts 时， 0， 最大，e 最大，则 B 项 ts 时， 最大， 4、0，e 0，则 C 项错误。 一想有一个 10 匝的正方形线框，边长为 20 框总电阻为 1 ，线框绕 以 10 高中物理资源下载平台世昌的博客 ，如图 1113 所示，垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为。 则正弦式电流电动势和电流的峰值和有效值分别为多少。 图 1113提示：电动势的峰值 Em。 电动势的有效值 E V。 m A。 A。 一记1周期和频率(1)周期(T)：交变电流完成一次周期性变化( 线圈转一周)所需的时间，单位是秒 (s)，公式 T。 2(2)频率(f)：交变电流在 1 s 内完成周期性变化的次数，单位是赫兹(。 (3)周期和频率的关系：T 或 f。 1f 1效值交变电流的有效 5、值是根据电流的热效应规定的：让交流和恒定电流分别通过相同阻值的电阻，如果在交流的一个周期内它们产生的热量相等，而这个恒定电流是 I、电压是U，我们就把 I、U 叫做这个交流的有效值。 正弦式电流的有效值跟最大值之间的关系是：E 2 12 12试一试2小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场高中物理资源下载平台世昌的博客 14中匀速转动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图 1114 所示。 此线圈与一个 R10 的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻，下列说法正确的是( )A交变电流的周期为 变电流的频率为 8 变电流的有效值为 变电流的最大值为 4 C由图象可知交变电流的周期 Ts，频率 6、f 4 选项 A、变电流的有效值 I A A， ，故选项 C 正确；交变电流的最大值0210 2 A2 A，故选项 D 错误。 圈在中性面位置开始计时 )物理量 函数 图象磁通量 mtBS eE mtuU mt i Imt 个特殊位置的特点(1)线圈平面与中性面重合时，SB， 最大， 0，e0，i0，电流方向将发生世昌的博客。 (2)线圈平面与中性面垂直时，SB，0， 最大，e 最大，i 最大，电流方向不改书写交变电流瞬时值表达式的基本思路(1)确定正弦式交变电流的峰值，根据已知图象读出或由公式 Em出相应峰值。 (2)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式。 若线圈从中性面位置开始转动，则 it 7、 图象为正弦函数图象，函数式为 iI t。 若线圈从垂直中性面位置开始转动，则 it 图象为余弦函数图象，函数式为iI t。 例 1(2012安徽高考 )图 1115 甲是交流发电机模型示意图。 在磁感应强度为 一矩形线圈 绕线圈平面内垂直于磁感线的轴 动，由线圈引出的导线 别与两个跟线圈一起绕 动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻 R 形成闭合电路。 图乙是线圈的主视图，导线 别用它们的横截面来表示。 已知 度为 L1，度为 圈以恒定角速度 逆时针转动( 只考虑单匝线圈)。 图 1115(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导 8、 t 时刻整个线圈中的感应电动势 表达式；(2)线圈平面处于与中性面成 0 夹角位置时开始计时，如图丙所示，试写出 t 时刻整个线圈中的感应电动势 表达式；(3)若线圈电阻为 r，求线圈每转动一周电阻 R 上产生的焦耳热 (其他电阻均不计)。 解析 (1)矩形线圈 磁场中转动时，只有 割磁感线，且转动的半径为 r ，设 转动速度为 v，世昌的博客 ，导线 切割磁感线而产生的感应电动势均为L 1v由图可知 vv E 1t(2)当线圈由图丙位置开始运动时，在 t 时刻整个线圈的感应电动势为L 1t 0)(3)由闭合电路欧姆定律可知I 为线圈产生的电动势的有效值E 上产生的焦耳热为2于是 (r)答案 9、(1)e 1t(2)L 1t 0)(3)(r)交变电流瞬时值表达式求法(1)先求电动势的最大值 2)求出角速度 ， ；2T(3)明确从哪一位置开始计时，从而确定是正弦函数还是余弦函数；(4)写出瞬时值的表达式。 高中物理资源下载平台世昌的博客 “四值”的理解与应用交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较物理量 物理含义 重要关系 适用情况及说明瞬时值 交变电流某一时刻的值 eE t iI t 计算线圈某时刻的受力情况峰值 最大的瞬时值Emmr 讨论电容器的击穿电压有效值跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值EE m/ 2UU m/ 2II m/ 2(只适用于正弦式电流)(1)计算与电流的热效应 10、有关的量 (如电功、电功率、电热等)(2)电气设备“铭牌”上所标的一般是指有效值(3)保险丝的熔断电流为有效值平均值交变电流图象中图线与时间轴所夹的面积与时间的比值v 2多选(2014 肇庆二模 )一线圈在磁场中转动产生的正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示。 由图 1116 可知()图 1116A该交流电的电压瞬时值的表达式为 u1000t(V)Bs 末线圈处于中性面的位置C该交流电电压的有效值为 100 将该交流电压加在阻值为 R100 的电阻两端，则电阻消耗的功率为 50 W审题指导第一步：总体分析本题考查了有关交流电描述的基础知识，要求根据交流电图像正确求解最大值、有效值、周期、频率 11、、角速度等物理量，同时正确书写交流电的表达式。 第二步：各个击破(1)找出峰值、周期、辨识正余弦图线，从而得出瞬时值表达式；高中物理资源下载平台世昌的博客 (2)知道中性面的特点；(3)计算功率要用有效值。 解析 由图可知，T 410 2 s，故 f 25 2f50 s，所以其表达式1T为 u100 0t)V，故 A 正确；末感应电动势最大，而磁通量为零，线圈处于与中性面垂直的位置，故 B 错误；由图像可知交流电的最大值为 00 V，因此其有效值为：U50 V，故 C 错误；若将该交流电压加在阻值为 R100 的电阻两端，则电阻消2耗的功率 P 50 W，故 D 正确。 案 型概述“电动机”模型和“发电机”模型是高考题中时常出现的两种物理模型，凡在安培力作用下在磁场中运动的通电导体均可看做电动机模型，在外力作用下在磁场中做切割磁感线运动的导体均可看做发电机模型，此模型综合考查了磁场力的作用、电磁感应、恒定电流、交流电、能量转化与守恒等知识。 电动机 发电机工作原理通电线圈在磁场中受到安培力而转动闭合线圈在磁场中受外力转动，产生感应电动势能量转化 电能转化为机械能 机械能转化为电能解题要点(1)受力由左手定则来判断(2)能量关系：P 总。