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1、高考调研 第十章 交变电流 传感器 高三物理 (新课标版 ) 第 1页 第十章 交变电流 传感器 高考调研 第十章 交变电流 传感器 高三物理 (新课标版 ) 第 2页 第 1单元 交流电的产生及描述 高考调研 第十章 交变电流 传感器 高三物理 (新课标版 ) 第 3页 考点及模型 的构建 探秘规律 升华技巧 突破压轴技压群雄 课时作业 高考调研 第十章 交变电流 传感器 高三物理 (新课标版 ) 第 4页 考点及模型的构建 高考调研 第十章 交变电流 传感器 高三物理 (新课标版 ) 第 5页 一 、 交流电 1 定义 强度和方向都随时间做周期性变化的电流 ， 其中按正弦规律变化的交流电叫
2、正弦交流电 【 名师点拨 】 广义上的交流电 ， 只要方向随时间做周期性变化的电流 ， 即称为交流电 如矩形波 (或方波 )交流电 以后所说交流电 ， 无特殊说明 一般指正弦交流电 但在选择题中要注意是否针对性地考查 “ 广义上的交流电 ” 与“ 正弦交流电 ” 的区别 高考调研 第十章 交变电流 传感器 高三物理 (新课标版 ) 第 6页 2 形成 由电荷的定向移动形成的 ， 正弦交流电中的自由电荷只有做简谐振动 ， 才能形成正弦交流电 【 例 1】 在螺线管中通以正弦交流电 ， 若从螺线管的轴心线方向入射一电子束 ， 则该电子束将做 ( ) A 变加速运动 B 匀速直线运动 C 简谐振动
3、D 匀速圆周运动 高考调研 第十章 交变电流 传感器 高三物理 (新课标版 ) 第 7页 【 解析 】 螺线管中通入正弦交流电 ， 产生与轴中心线平行的磁场 ， 射入的电子束的运动方向与磁场方向平行 ， 故电子不受洛伦兹力 电子束的合外力为零 ， 故做匀速直线运动 【 答案 】 B 高考调研 第十章 交变电流 传感器 高三物理 (新课标版 ) 第 8页 二 、 交流电的产生 1 产生条件 矩形线圈在匀强磁场中绕平行于磁感线的轴做匀速转动不产生交流电 绕垂直于磁感线的轴做匀速转动产生交流电 在匀强磁场中 ， 矩形线圈的转动轴不能与磁感线平行 ， 这种情况下 ， 线圈磁通量始终为零 ， 故不产生交
4、流电 本节我们讨论轴与磁感线垂直的情况 如右图所示 高考调研 第十章 交变电流 传感器 高三物理 (新课标版 ) 第 9页 2 各边作用 3 中性面 各边瞬时电动势及瞬时电流都为 0的位置 【 名师点拨 】 对 “ 中性面 ” 概念要注意不能从 “ 顾名思义 ” 的角度来理解 ， 它不是指某一面 ， 而是指线圈 “ 磁通量 ” 最大的位置 比如 “ 元电荷 ” 不是电荷而是电量 高考调研 第十章 交变电流 传感器 高三物理 (新课标版 ) 第 10页 4 交流电大小的变化规律 ( 重点 ) 利用平视图分析交流电的变化规律 如右图， a 代表 线， d 代表 线小圆圈代表横截面，由楞次定律可以判
5、断流经 a 面为指向 b ，经 c 从 d 流出经t 后， Bl v s Bl v t . 又 串联所以单匝的电动势为 2 Bl v s t 2 ( l 2)t B S s t . 当线圈为 n 匝时， e n B S t n t . 高考调研 第十章 交变电流 传感器 高三物理 (新课标版 ) 第 11页 【 例 2】 (2012安徽 )下图 1是交流发电机模型示意图 在磁感应强度为 有一矩形线圈 O转动 ， 由线圈引起的导线 O转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 图 2是线圈的主视图 ， 导线 已知 线圈以恒
6、定角速度 逆时针转动 (只考虑单匝线圈 ) 高考调研 第十章 交变电流 传感器 高三物理 (新课标版 ) 第 12页 高考调研 第十章 交变电流 传感器 高三物理 (新课标版 ) 第 13页 (1)线圈平面处于中性面位置时开始计时 ， 试推导 (2)线圈平面处于与中性面成 0夹角位置时开始计时 ， 如图 3所示 ， 试写出 (3)若线圈电阻为 r， 求线圈每转动一周电阻 (其他电阻均不计 ) 高考调研 第十章 交变电流 传感器 高三物理 (新课标版 ) 第 14页 【 解析 】 (1)从 0时刻起经过 线框转过角度 t， 线框的切割边线速度 v r， 得 切割速度为 两条边切割时产生感应电动势
7、 两边产生的感应电动势在闭合电路中环形同向 ， 有 E 所以 E2)道理同上问 ， 只是有个初相位： E t 0) 高考调研 第十章 交变电流 传感器 高三物理 (新课标版 ) 第 15页 ( 3) 线圈转动一周，此为正 ( 余 ) 弦交流电： E m l 2 ， E 有效 22 l 2 闭合电路的有效电流 I E 有效R 总， R 上的功率 P T 2，转动一周电流在 R 上做功 W R R r 2 高考调研 第十章 交变电流 传感器 高三物理 (新课标版 ) 第 16页 【答案】 ( 1) e 1 l 2 t ( 2) e 2 l 2 si n( t 0 ) ( 3) R R r 2 高考
8、调研 第十章 交变电流 传感器 高三物理 (新课标版 ) 第 17页 探秘规律升 华技巧 高考调研 第十章 交变电流 传感器 高三物理 (新课标版 ) 第 18页 一、对 E m n 的理解及应用 记住 E m n 的表达式，便于讨论 n 、 B 、 S 、 等量发生变化时， E m 、 I m 的变化其中 I m n R. 高考调研 第十章 交变电流 传感器 高三物理 (新课标版 ) 第 19页 【 例 1】 某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如图所示 ， 如果其他条件不变 ， 使线圈的转速加倍 ， 则交流电动势的最大值和周期分别为 ( ) A 400 V,s B 200 V,s C
9、400 V,s D 200 V,s 高考调研 第十章 交变电流 传感器 高三物理 (新课标版 ) 第 20页 【解析】 由图读出原来交流电动势的最大值 100 V ，周期 T s ，根据感应电动势最大值的表达式 得知， 成正比，则线圈的转速变为原来的两倍，感应电动势最大值变为原来的两倍，为 2 00 V 由公式 T2分析可知，线圈的转速变为原来的两倍，周期为原来的一半，即 T s. 高考调研 第十章 交变电流 传感器 高三物理 (新课标版 ) 第 21页 【 答案 】 B 【 学法指导 】 利用 e 如转速的变化不仅影响 同时也影响 ， 这种类型问题是高考考查的热点 ， 高考曾在不同年份中多次
10、涉及 应引起大家足够的重视 高考调研 第十章 交变电流 传感器 高三物理 (新课标版 ) 第 22页 二 、 中性面的特征 线圈转到中性面具有： 最大 ， e 0， i 0， 此处电流方向改变 ， 每一周期线圈两次经中性面 【 例 2】 一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动 当线圈通过中性面位置时 ( ) A 线圈平面与磁感线方向平行 ， 此时通过线圈的磁通量为零 B 通过线圈磁通量的变化率达最大值 C 因为线圈内无感应电流产生 所以穿过线圈的磁通量为零 D 此位置前后的感应电流方向相反 高考调研 第十章 交变电流 传感器 高三物理 (新课标版 ) 第 23页 【 答案 】 D 【 学法指导 】 如
11、果从中性面开始计时 ， 单相发电机中的 e， i、 其图线为正弦曲线 在 1周期内 ， 其方向改变两次 ， 两次达最大值 ， 数值有两次为零 ， 线圈 2次经过中性面 可以用下图图象表示： 高考调研 第十章 交变电流 传感器 高三物理 (新课标版 ) 第 24页 由法拉第电磁感应定律可知 E n t，即 E 为 的变化率通过上面四个图象的斜率讨论变化率，可以加深理解为什么 为最大值时有 e 0. 高考调研 第十章 交变电流 传感器 高三物理 (新课标版 ) 第 25页 突破压轴技 压群雄 高考调研 第十章 交变电流 传感器 高三物理 (新课标版 ) 第 26页 几种常见情况交流电的产生与变化 一 、 磁场全充满式 【 例 1】 如图所示 ， 交流发电机的矩形线圈 50 30 匝数 N 100， 线圈电阻 r， 外电阻 R 的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴 速转动 ， 转速 n 50 r/ 高考调研 第十章 交变电流 传感器 高三物理 (新课标版 ) 第 27页 (1)产生感应电动势的最大值； (2)若从图示位置开始计时 ， 写出感应电流随时间变化的函数表达式 【 解析 】 (1)根据角速度与转速的关系 ， 得 2n 100 s 感 应 电 动 势 的 最 大 值 为 100 100 V 75 V 高考调研 第十章 交变电流
