《物理新增分大一轮江苏专用课件：第十章 交变电流 传感器 第1讲 .pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理新增分大一轮江苏专用课件：第十章 交变电流 传感器 第1讲 .pptx（73页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第十章 交变电流 传感器 第1讲 交变电流的产生和描述 大一轮复习讲义 NEIRONGSUOYIN 内容索引 过好双基关 研透命题点 随堂测试 回扣基础知识 训练基础题目 细研考纲和真题 分析突破命题点 随堂检测 检测课堂学习效果 课时作业 限时训练 练规范 练速度 过好双基关 一 正弦式交变电流 1 产生 线圈绕 方向的轴匀速转动 2 两个特殊位置的特点 1 线圈平面与中性面重合时 S B 0 e 0 i 0 电流方向 将 2 线圈平面与中性面垂直时 S B 0 e最大 i最大 电流方 向 垂直于磁场 最大 发生改变 最大 不改变 3 电流方向的改变 一个周期内线圈中电流的方向改变 次 4
2、交变电动势的最大值 Em 与转轴位置无关 与线圈形状无关 5 交变电动势随时间的变化规律 e 两 nBS nBS sin t 自测测1 多选 关于中性面 下列说法正确的是 A 线圈在转动中经中性面位置时 穿过线圈的磁通量最大 磁通量的变化率 为零 B 线圈在转动中经中性面位置时 穿过线圈的磁通量为零 磁通量的变化率 最大 C 线圈每经过一次中性面 感应电流的方向就改变一次 D 线圈每转动一周经过中性面一次 所以线圈每转动一周 感应电流的方向 就改变一次 二 描述交变电流的物理量 1 周期和频率 1 周期T 交变电流完成1次周期性变化所需要的 单位是秒 s 表达式为 T 2 频率f 交变电流在1
3、 s内完成 的次数 单位是 3 周期和频率的关系 2 交变电流的瞬时值 最大值 有效值和平均值 1 瞬时值 交变电流 的值 是时间的函数 2 最大值 交变电流或电压所能达到的最大的值 时间 周期性变化赫兹 Hz 某一时刻 3 有效值 让恒定电流和交变电流分别通过阻值相等的电阻 如果在交流的 一个周期内它们 相等 就可以把恒定电流的数值规定为这个交变 电流的有效值 4 正弦式交变电流的有效值与最大值之间的关系 5 平均值 产生的热量 自测测2 多选 图1甲为交流发电机的原理图 正方形线圈在匀强磁场中绕垂直 于磁感线的轴OO 匀速转动 电流表为理想交流电表 线圈中产生的交变电流 随时间的变化如图乙
4、所示 则 A 电流表的示数为10 A B 线圈转动的角速度为50 rad s C 0 01 s时线圈平面和磁场平行 D 0 01 s时通过线圈的磁通量变化率为0 图1 研透命题点 1 交变电流的变化规律 线圈在中性面位置开始计时 命题点一 交变电流的产生及变化规律 规律 物理量 函数表达式图象 磁通量 mcos t BScos t 电动势e Emsin t nBS sin t 电压u Umsin t sin t 电流i Imsin t sin t 2 交变电流瞬时值表达式的书写 1 确定正弦交变电流的峰值 根据已知图象读出或由公式Em nBS 求出相应 峰值 2 明确线圈的初始位置 找出对应的
5、函数关系式 如 线圈从中性面位置开始转动 则i t图象为正弦函数图象 函数式为i Imsin t 线圈从垂直于中性面的位置开始转动 则i t图象为余弦函数图象 函数式 为i Imcos t 例1 如图2所示 矩形线圈边长为ab 20 cm ad 10 cm 匝数N 100匝 磁 场的磁感应强度B 0 01 T 当线圈以50 r s的转速从图示位置开始逆时针匀速转 动 求 1 线圈中感应电动势的瞬时值表达式 图2 解析 根据角速度与转速的关系 2 n 100 rad s 感应电动势的最大值Em NBS NB ab ad 2 V 6 28 V 2 从线圈开始转动计时 经0 01 s时感应电动势的瞬
6、时值 解析 将t 0 01 s代入感应电动势的瞬时值表达式 得e 3 14 V 答案 3 14 V 变变式1 2018 无锡市高三期末 如图3所示 单匝线圈在匀强磁场 中绕垂直于磁场方向的固定轴OO 匀速转动 按俯视沿逆时针的方 向 某时刻磁感线与线圈平面所成锐角为30 从此时开始计时 流过边AC的电流随时间变化的图线是 以A C D E A为电 流正方向 图3 解析 根据楞次定律可知 在开始时 产生的感应电流沿CAEDC方向 为负值 当转到中性面时 感应电流减小到零 电流方向发生改变 故D正确 变变式2 多选 2018 东台创新学校月考 如图4所示 图线a是线圈在匀强磁场中 匀速转动时所产生
7、的正弦式电动势的图象 当调整线圈转速后 所产生的正弦 式电动势的图象如图线b所示 以下关于这两个正弦式电动势的说法正确的是 A 在图中t 0时刻穿过线圈的磁通量均为零 B 线圈先后两次转速之比为3 2 C 正弦式电动势a的瞬时值表达式为u 10sin 5 t V D 正弦式电动势b的最大值为5 V 图4 解析 t 0时刻u 0 根据法拉第电磁感应定律 磁通量变化率为零 而磁 通量最大 故A错误 由题图可知 周期Ta 0 4 s Tb 0 6 s 则线圈先后两次转速之比na nb Tb Ta 3 2 故B正确 1 计算交变电流有效值的方法 1 计算有效值时要根据电流的热效应 抓住 三同 相同时间
8、 内 相 同电阻 上产生 相同热量 列式求解 2 分段计算电热并求和 得出一个周期内产生的总热量 命题点二 有效值的理解与计算 2 几种典型的交变电流的有效值 电流图象有效值 正弦式 交变电流 正弦半波 电流 正弦单向 脉冲电流 矩形脉冲 电流 非对称性 交变电流 例2 多选 2018 高考押题预测卷 如图5所示 有下列四种交变电流 图中曲 线均为正弦曲线的一部分 则下列说法正确的是 图5 对方波交变电流来说 由于每时刻通过电阻R的电流大小都是Im 只是方向做周 期性变化 而对于电流通过电阻发热来说 它与电流的方向没有关系 因此题 图丙交变电流的有效值就是Im 故C正确 命题点三 交流电的 四
9、值 及应用 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 e Emsin t i Imsin t 计算线圈某时刻的受力 情况 峰值最大的瞬时值 Em nBS 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 适用于正 余 弦式 交变电流 1 计算与电流的热效应 有关的量 如电功 电功 率 电热等 2 电器设备铭牌上所标 的一般是有效值 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 计算通过电路横截面的 电荷量 例3 2018 苏锡常镇一调 无线充电技术的发展给
10、用户带来了极大的方便 可应用 于手机 电脑 智能穿戴 智能家居 医疗设备 电动汽车等充电 如图6甲所示 为手机无线充电工作原理的示意图 由送电线圈和受电线圈组成 已知受电线圈的 匝数为n 50匝 电阻r 1 0 在它的c d两端接一阻值R 9 0 的电阻 设在受 电线圈内存在与线圈平面垂直的磁场 其磁通量随时间按图乙所示变化 可在受 电线圈中产生电动势最大值为20 V的正弦交流电 设磁场竖直向上为正 求 图6 1 在t 10 3 s时 受电线圈中产生电流的大小 并判断c d两端哪端电势 高 答案 2 0 A c端电势高 解析 由题图乙知t 10 3 s时受电线圈中产生的电动势最大 为Em 20
11、 V 由楞次定律可以得到此时c端电势高 2 在一个周期内 电阻R上产生的热量 电阻在一个周期内产生的热量Q I2RT 5 7 10 2 J 答案 5 7 10 2 J 3 从t1到t2时间内 通过电阻R的电荷量 答案 2 10 3 C 由题图乙知 从t1到t2时间内 4 10 4 Wb 变变式3 多选 2018 海州高级中学4月模拟 如图7所示 边长ab d bc l的矩 形线圈abcd与阻值为R的电阻组成闭合回路 线圈的匝数为n 总电阻为r 匀强 磁场的左边界OO 恰好经过ab cd的中点 磁感应强度大小为B 从图示位置开始 计时 线圈绕垂直于磁场的OO 轴以角速度 匀速转动 则下列说法中正
12、确的是 图7 随堂测试 1 2018 东台创新学校月考 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 双基巩固练 12345 解析 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 选项A错误 C正确 线圈每转动一周 感应电动势和感应电流的方向都改变两次 选项B D错 误 12345 2 2018 东台创新学校月考
13、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8所示 此线圈与一个R 10 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0 125 s B 交变电流的频率为8 Hz C 交变电流的有效值为 A D 交变电流的最大值为4 A 12345 图8 12345 3 多选 在匀强磁场中 一个100匝的闭合矩形金属线圈 绕与磁感线垂直的固 定轴匀速转动 穿过该线圈的磁通量随时间按图9所示正弦规律变化 设线圈总 电阻为 2 则 A t 0时 线圈平面平行于磁感线 B t 1 s时 线圈中的电流改变方向 C t 1 5 s时
14、线圈中的感应电动势最大 D 一个周期内 线圈产生的热量为8 2 J 图9 12345 12345 解析 t 0时 穿过线圈的磁通量为零 线圈平面平行于磁感线 故A正确 每经过一次中性面 线圈平面垂直于磁感线 磁通量有最大值 电流的方向改变 一次 t 1 s时 磁通量为零 线圈平面平行于磁感线 故B错误 4 2018 丹阳中学模拟 在匀强磁场中 一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴 匀速转动 如图10甲所示 产生的交变电动势随时间变化规律的图象如图乙所 示 已知发电机线圈内阻为1 外接一只电阻为9 的灯泡 则 A 理想交流电压表V的示数为20 V B 电路中的电流方向每秒改变5次 C 灯泡实际消耗
15、的功率为36 W D 电动势随时间变化的瞬时值表达式为 e 20cos 5 t V 图10 12345 12345 12345 5 2018 南京市 盐城市一模 旋转磁极式发电机通过磁极的旋转使不动的线圈 切割磁感线而产生感应电流 其原理示意图可简化为图11所示 固定不动的单 匝矩形线圈abcd 的电阻为r 外电阻为R 磁场绕垂直于磁场的转轴OO 匀速 转动 角速度为 图中的电压表为理想电表 示数为U 求 1 发电机线圈内阻消耗的功率 图11 12345 2 从图示位置开始计时 t 0时 通过外电阻R的电流大小及方向 12345 3 从图示位置开始计时 t 时 穿过矩形线圈abcd的磁通量 1
16、2345 解析 最大感应电动势Emax BS BS 课时作业 双基巩固练 123456789101112 解析 电动势的最大值Em 50 V A错误 123456789101112 2 2018 江苏百校12月大联考 某一电子设备所加正弦交流电的电压随时间的变 化规律如图1所示 则 A 交流电的频率为50 Hz B 交流电压的有效值为100 V C 交流电压瞬时值表达式为u 100cos 25t V D 此交流电压不可以直接加在耐压值为80 V的电容器两端 图1 123456789101112 123456789101112 4 一正弦交变电流的电压随时间变化的规律如图2所示 由图可知 图2 A 该交变电流的电压的瞬时值表达式为u 100sin 25 t V B 该交变电流的频率为4 Hz C 该交变电流的电压的有效值为100 V D 若将该交变电压加在阻值为R 100 的电 阻两端 则电阻消耗的功率是50 W 123456789101112 123456789101112 5 多选 如图3甲所示是小型交流发电机的示意图 两磁极N S间的磁场可视为 水平方向的匀强磁场 为理想交流电流表
