（优化方案）2016年高三物理大一轮复习 第十章　交变电流　传感器 第一节交变电流的产生和描述

（优化方案）2016年高三物理大一轮复习 第十章　交变电流　传感器 第一节交变电流的产生和描述内容摘要：

1、高中物理资源下载平台世昌的博客 交变电流、交变电流的图象2正弦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：传感器的简单使用说明：只限于单相理想变压器 热点视角1交变电流的四值计算以及变压器的原理和应用是高考考查的热点，题型以选择题为主2传感器在生产和科技中的应用越来越广泛，这使传感器的原理及应用在高考中出现的可能性有所增加3本章知识与生产、生活联系紧密，理论联系实际的题目出现的可能性较大，如涉及民生的远距离输电问题第一节交变电流的产生和描述一、交变电流的产生和变化规律1交变电流大小和方向随时间做周期性变化的电流2正弦交流电(1)产生：在匀强磁场里，线圈绕垂直于磁场方向的 2、轴匀速转动(2)中性面定义：与磁场方向垂直的平面特点：线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零线圈每经过中性面一次，电流的方向就改变一次(3)图象：用以描述交变电流随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置开始计时，其图象为正弦曲线1.(单选)关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流，下列说法中正确的是( )A线圈平面每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次，感应电动势的方向不变B线圈每转动一周，感应电流的方向改变一次C线圈平面每经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都改变一次D线圈每转动一周，感应电动势和感应电流的方向都改变一次答案：世昌的博客 、描述交变电 3、流的物理量1交变电流的周期和频率的关系：T 值和有效值(1)峰值：交变电流的峰值是它能达到的最大值(2)有效值：让交流与恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交流的一个周期内它们产生的热量相等，则这个恒定电流 I、恒定电压 U 就是这个交变电流的有效值(3)正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系I ，U ，E 均值： n v特别提示：通常所说交变电流、电压的数值，各种交流电器设备所标的额定电压和额定电流的数值，一般交流电表测量的数值，都是指有效值( 除非有特殊说明) 2.(单选)小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图所示此线圈与一个 R1 4、0 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 考点一交变电流的变化规律 1正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)函数 图象磁通量 teE t t t 世昌的博客 (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，电流方向不改单选)如图甲所示，一矩形线圈 置在匀强磁场中，并绕过 ab、点的轴 角速度 逆时针匀速转动若以线圈平面与磁场夹角 45时( 如图乙)为计时起点，并规定当电流自 a 流向 b 5、 时电流方向为正则下图所示的四幅图中正确的是()思路点拨 确定感应电流的变化图象，应从三个方面分析：(1)感应电流的方向，(2)感应电流的大小及变化趋势，(3)t0 时的大小和方向解析矩形线圈绕垂直于匀强磁场的转轴匀速转动产生正弦式交变电流，在开始计时(t0)时线圈达题图乙所示的位置，据右手定则判断电流为负方向，首先排除 A、B 选项若达题图甲所示的位置，感应电流为负向的峰值，可见 t0 的时刻交变电流处于负半周且再经 到达中性面位置，或者 0 ，瞬时表达式 iI t 0)，所以 0I 4，t .(24) 案D总结提升 解决交变电流图象问题的三点注意(1)只有当线圈从中性面位置开始计时，电流的 6、瞬时值表达式才是正弦形式，其变化规律与线圈的形状及转动轴处于线圈平面内的位置无关(2)注意峰值公式 Em的 S 为有效面积(3)在解决有关交变电流的图象问题时，应先把交变电流的图象与线圈的转动位置对应起来，再根据特殊位置求特征解1.(单选)矩形线圈 如图所示的磁场中以恒定的角速度 绕 转动，磁场方向垂直纸面向里，其中 左侧高中物理资源下载平台世昌的博客 在 t0 时刻线圈平面与纸面重合，且 正在向纸外转动规定图示箭头方向为电流正方向，则线圈中电流随时间变化的关系图线应是()解析：选 圈能够产生的最大感应电动势 所以线圈在左侧磁场中产生的感应电动势最大值是右侧磁场中最大值的 2 倍，再利用楞次定 7、律分析感应电流方向，可知选项 A 正确考点二交流电有效值的求解 1正弦式交流电有效值的求解利用 I ，U ，E 计算正弦式交流电有效值的求解交变电流的有效值是根据电流的热效应(电流通过电阻生热) 进行定义的，所以进行有效值计算时，要紧扣电流通过电阻生热(或热功率) 进行计算注意 “三同”：即“相同电阻” ， “相同时间”内产生“相同热量” 计算时“相同时间”要取周期的整数倍，一般取一个周期(单选)(2015沈阳质检)如图所示为一交流电压随时间变化的图象每个周期内，前三分之一周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定根据图中数据可得，此交流电压的有效值为( )A B8 V D3 3解析根据电 8、流的热效应有 2 T，解得 0 以(6 19 V2R 22 V，C 项正确15答案C解题技巧 (1)要取一个周期的时间计算电热；(2)分段处理：曲线为正弦的部分用 I 代替，恒定的部分有效值即为瞬时 中物理资源下载平台世昌的博客 2.(单选)(2015江西九所重点中学联考)如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为 、半径为L、圆心角为 45的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的 O 轴以角速度 匀速转动( O 轴位于磁场边界)则线框内产生的感应电流的有效值为()A. ，各点的平均速度v ，导线框进磁场和出磁场时有感应电流产生，由法拉第电磁感应定律和有效值的定 ， I 2得 I ，故 D 正 9、确，A、B、C 错误2R 变电流的“四值”的比较 物理含义 重要关系 适用情况瞬时值 交变电流某一时刻的 值 eE t 计算线圈某一时刻的受 力情况峰值 最大的瞬时值Emr 确定用电器的耐压值， 电容器的击穿电压有效值 跟交变电流的热效应 等效的恒定电流值E )计算与电流热效应相关的量(如功率、热量)(2)交流电表的测量值(3)电器设备标注的额定电压、额定电流(4)保险丝的熔断电流平均值交变电流图象中图线与时间轴所夹面积与时间的比值r 计算通过电路截面的电 荷量如图所示，线圈 面积是 100 匝，线圈电阻为 1 ，外接电阻 R9 ，匀强磁场的磁感应强度 B T，当线圈以1300 r/转速匀速旋 10、转时问：(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；(2)线圈转过 s 时电动势的瞬时值多大。 130(3)电路中，电压表和电流表的示数各是多少。 (4)从中性面开始计时，经 s 通过电阻 R 的电荷量是多少。 130解析(1)eE tf 中物理资源下载平台世昌的博客 100 1 30060 (230060t)5010t V.(2)当 t s 时，e 50V10130)(3)电动势的有效值为 E V02电流表示数 I Ar 1电压表示数 U V .(4) s 内线圈转过的角度 t 2 0060 130 3该过程中， ， ， r E q C r r 10019 1 14答案( 11、1)e5010t V(2)(3)A(4) 法总结 书写交变电流瞬时值表达式的基本思路(1)求出角速度 ， 2f )确定正弦交变电流的峰值，根据已知图象读出或由公式 Em出相应峰值(3)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式线圈从中性面位置开始转动，则 it 图象为正弦函数图象，函数式为 iI t.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 单选)(2013高考福建卷)如图，实验室一台手摇交流发电机，内阻r，外接 R的电阻闭合开关 S，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势 e10 0t(V)，则( )2A该交变电流的频率为 10 电动势的有效值为 10 V 2C外接电阻 R 所消耗的电功率为 10 路中理想交流电流表 A 的示数为 解析：选 D.因 e10 0t(V)，故 10 s，f 5 项 A 错误；2210 V，故其有效值 E 10 V，选项 B 错误；交流电表的示数及功率的计算均要2此电路中 A 表的示数 I ，选项 D 正确；外接电阻 R 所消耗功率I 2R9 W9 W ，选项 C 错误高中物理资源下载平台世昌的博客。