《龙门亮剑高三物理一轮复习交变电流传感器第1单元交变电流的产生和描述》由会员分享，可在线阅读，更多相关《龙门亮剑高三物理一轮复习交变电流传感器第1单元交变电流的产生和描述（55页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、考点速查考点速查考向解读考向解读1.交交变电流、交流、交变电流的流的图象象2.正弦交正弦交变电流流的函数表达式、的函数表达式、峰峰值和有效和有效值1.本内容是本内容是电磁感磁感应知知识的的应用和延伸，在解决交用和延伸，在解决交变电流的流的产生生过程、程、变压器的原器的原理、理、电能的能的输送方法等送方法等问题时都要用到都要用到电磁感磁感应、电路路等知等知识，因此，本，因此，本单元是前元是前面知面知识的的综合运用合运用考点速查考点速查考向解读考向解读3.理想理想变压器器4.远距离距离输电实验十一：十一：传感器的感器的简单使使用用2.纵观近几年的高考近几年的高考试卷，卷，纯粹的粹的交交变电流、流、
2、电磁磁场和和电磁波的磁波的题目目较少，大多是将交少，大多是将交变电流的知流的知识和和电磁感磁感应一章相一章相结合而形成合而形成综合合题，交，交变电流的知流的知识仅仅是是其中的一个其中的一个环节而而电磁磁场和和电磁波磁波则偏重于理偏重于理论联系系实际3.本章考本章考查的的题型以型以选择题为主，主，考考查的重点是交的重点是交变电流的流的产生、生、交交变电流的流的“四四值”和和变压器的器的计算算问题.第第1 1单元交变电流的产生和描述单元交变电流的产生和描述一、交变电流的产生一、交变电流的产生1交变电流：大小和交变电流：大小和_都随时间做都随时间做_变化的电流叫做交变电流变化的电流叫做交变电流2正弦
3、交变电流的产生正弦交变电流的产生将线圈置于将线圈置于_，并绕垂直于磁，并绕垂直于磁感线的轴感线的轴_，线圈中就会产生正，线圈中就会产生正弦交变电流弦交变电流方向方向周期性周期性匀强磁场中匀强磁场中匀速转动匀速转动3中性面中性面(1)定义：与磁场方向定义：与磁场方向_的平面的平面(2)特点特点线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量_，磁通量的变化率为，磁通量的变化率为_，感应电动，感应电动势为势为_线圈转动一周，两次经过线圈转动一周，两次经过_，线圈，线圈每经过每经过_，电流的方向就改变一次，电流的方向就改变一次垂直垂直最大最大零零零零中性面中性面中性面中性面NBS
4、Imsin_t某一时刻某一时刻热效应热效应相等相等3周期和频率：描述交变电流变化周期和频率：描述交变电流变化_的物理量的物理量(1)周期：完成周期：完成_变化所需变化所需的时间的时间(2)频率：在频率：在1 s内完成周期性变化的内完成周期性变化的_快慢快慢一次周期性一次周期性次数次数正弦式电流的变化规律正弦式电流的变化规律1正弦式电流的变化规律正弦式电流的变化规律(线圈在中性面线圈在中性面位置开始计时位置开始计时)函数函数图象象磁通量磁通量mcos tBScos t电动势eEmsin tnBSsin t 规律律物理量物理量函数函数图象象 规律律物理量物理量2.对中性面的理解对中性面的理解(1)
5、中性面是与磁场方向垂直的平面，是假中性面是与磁场方向垂直的平面，是假想的参考面想的参考面(2)线圈平面位于中性面时，穿过线圈平面线圈平面位于中性面时，穿过线圈平面的磁通量最大，而磁通量的变化率为零，的磁通量最大，而磁通量的变化率为零，产生的感应电动势为零产生的感应电动势为零(3)线圈平面与中性面垂直时，穿过线圈平线圈平面与中性面垂直时，穿过线圈平面的磁通量为零，但磁通量的变化率最大，面的磁通量为零，但磁通量的变化率最大，产生的感应电动势最大产生的感应电动势最大(4)线圈每经过中性面一次电流方向就改变线圈每经过中性面一次电流方向就改变一次，线圈转动一周，两次经过中性面，一次，线圈转动一周，两次经
6、过中性面，所以电流的方向改变两次所以电流的方向改变两次3交变电流瞬时值表达式的书写根本思路交变电流瞬时值表达式的书写根本思路(1)确定正弦交变电流的峰值，根据图象或确定正弦交变电流的峰值，根据图象或由公式由公式EmnBS求出相应峰值求出相应峰值(2)明确线圈的初始位置，找出对应的函数明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式关系式如：如：线圈从中性面开始转动，那么线圈从中性面开始转动，那么it图图象为正弦函数图象，函数式为象为正弦函数图象，函数式为iImsin t.线圈从垂直中性面开始转动，那么线圈从垂直中性面开始转动，那么it图图象为余弦函数图象，函数式为象为余弦函数图象，函数式为iImcos
7、 t. 在交变电流的产生过程中，在交变电流的产生过程中，要特别注意两个特殊位置的不同特点：要特别注意两个特殊位置的不同特点：(1)线圈平面与中性面重合时，线圈平面与中性面重合时，SB，最最大，大，/t0，e0，i0，电流方向将，电流方向将发生改变发生改变(2)线圈平面与中性面垂直时，线圈平面与中性面垂直时，SB，0，/t最大，最大，e最大，最大，i最大，电流方向不最大，电流方向不改变改变 (2021年高考宁夏理综年高考宁夏理综)如以下图甲如以下图甲所示，一矩形线圈所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，放置在匀强磁场中，并绕过并绕过ab、cd中点的轴中点的轴OO以角速度以角速度逆时逆时针匀速
8、转动假设以线圈平面与磁场夹角针匀速转动假设以线圈平面与磁场夹角45时时(如图乙如图乙)为计时起点，并规定当电为计时起点，并规定当电流自流自a流向流向b时电流方向为正那么以下四时电流方向为正那么以下四幅图中正确的选项是幅图中正确的选项是()【思维通道思维通道】确定感应电流的变化确定感应电流的变化图象，应从三个方面分析图象，应从三个方面分析(1)感应电流感应电流的方向的方向(2)感应电流的大小感应电流的大小(3)感应电流大小的变化趋势从而排感应电流大小的变化趋势从而排除错误选项，确定正确选项除错误选项，确定正确选项【解析】矩形线圈在匀强磁场中绕【解析】矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴转动时
9、，产生的垂直于磁场方向的轴转动时，产生的电流按正弦规律变化，由于电流按正弦规律变化，由于t0时，时，线圈的转动方向如图乙，由右手定那线圈的转动方向如图乙，由右手定那么判断可得，此时么判断可得，此时ad中电流方向为由中电流方向为由a到到d，线圈中电流方向为，线圈中电流方向为adcba，与规定的电流正方向，与规定的电流正方向相反，电流为负值又因为此时相反，电流为负值又因为此时ad、bc两边的切割速度方向与磁场方向成两边的切割速度方向与磁场方向成45夹角，夹角，【答案答案】D (1)此题以矩形线圈在磁此题以矩形线圈在磁场中转动为背景，主要考查学生对交场中转动为背景，主要考查学生对交流发电机发电过程的
10、理解和用图象描流发电机发电过程的理解和用图象描述交变电流的能力，同时考查学生对述交变电流的能力，同时考查学生对楞次定律或右手定那么和法拉第电磁楞次定律或右手定那么和法拉第电磁感应定律的应用感应定律的应用(2)交变电流的产生过程中，要注意线交变电流的产生过程中，要注意线圈的两个特殊位置：圈的两个特殊位置：中性面中性面垂垂直中性面直中性面 一只矩形线圈在匀强磁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，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穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如以下图甲所示，那么以下说法正确如以下图甲所示，那么以下说法正确的选项是的选项是()At0时刻
11、，线圈平面与中性面垂直时刻，线圈平面与中性面垂直Bt0.01 s时刻，时刻，的变化率最大的变化率最大Ct0.02 s时刻，交流电动势到达最时刻，交流电动势到达最大大D该线圈相应产生的交流电动势的图该线圈相应产生的交流电动势的图象如图乙所示象如图乙所示【答案答案】B对交变电流的对交变电流的“四值的四值的比较和理解比较和理解物理量物理量物理含物理含义 重要关系重要关系适用情况适用情况及及说明明瞬瞬时值交交变电流流某一某一时刻刻的的值eEmsin t iImsin t计算算线圈圈某某时刻的刻的受力情况受力情况1交变电流的瞬时值、峰值、有效值、交变电流的瞬时值、峰值、有效值、平均值的比较平均值的比较2
12、.对交变电流有效值的理解对交变电流有效值的理解交变电流的有效值是根据电流的热效应交变电流的有效值是根据电流的热效应(电流通过电阻生热电流通过电阻生热)进行定义的，所以进行定义的，所以进行有效值计算时，要紧扣电流通过电进行有效值计算时，要紧扣电流通过电阻生热阻生热(或热功率或热功率)进行计算注意进行计算注意“三同三同：即：即“相同电阻，相同电阻，“相同时间内产相同时间内产生生“相同热量计算时相同热量计算时“相同时间要相同时间要取周期的整数倍，一般取一个周期取周期的整数倍，一般取一个周期注意：在交流电路中，电压表、电流注意：在交流电路中，电压表、电流表等电工仪表的示数均为交变电流的表等电工仪表的示
13、数均为交变电流的有效值在没有具体说明的情况下，有效值在没有具体说明的情况下，所给出的交变电流的电压、电流指的所给出的交变电流的电压、电流指的是有效值是有效值 (15分分)如右如右图所示，匀强磁场图所示，匀强磁场B0.1 T，所用矩形，所用矩形线圈的匝数线圈的匝数N100，边长，边长ab0.2 m，bc0.5 m，以角速，以角速度度100 rad/s绕绕OO轴匀速转动当轴匀速转动当线圈平面通过中性面线圈平面通过中性面时开始计时，试求：时开始计时，试求：(1)线圈圈产生的感生的感应电动势的峰的峰值；(2)线圈中感圈中感应电动势的瞬的瞬时值表达式；表达式；(3)由由t0至至t 过程中的平均程中的平均
14、电动势值【解析解析】(1)因线圈在匀强磁场中绕因线圈在匀强磁场中绕OO轴轴匀速转动匀速转动所以所以EmNBS (2分分)又又Sabbc所以所以EmNBabbc1000.10.20.5100 V314 V (3分分)(2)由于线圈平面通过中性面开始计时，所由于线圈平面通过中性面开始计时，所以交流电瞬时值表达式以交流电瞬时值表达式eEmsin t314sin 100t V (3分分)【答案答案】(1)314 V(2)e314sin 100t V(3)200 V (1)中性面是交流电产生中性面是交流电产生过程中的重要位置，由中性面开始计过程中的重要位置，由中性面开始计时和其他位置开始计时计算交流电表
15、时和其他位置开始计时计算交流电表达式不同达式不同(2)交流电路中，电流表、电压表测量交流电路中，电流表、电压表测量的都是交流电的有效值的都是交流电的有效值(3)交流电路中，欧姆定律、焦耳定律交流电路中，欧姆定律、焦耳定律同样适用同样适用 (2021年崇文年崇文模拟模拟)如右图所示，一个边如右图所示，一个边长长L10 cm，匝数，匝数N100匝的正方形线圈匝的正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴感线的对称轴OO匀速转匀速转动，磁感应强度动，磁感应强度B0.50 T，角速度，角速度10 rad/s，外电路电阻外电路电阻R4.0 ，线，线圈内阻圈内阻r1.0 .
16、(1)求线圈转动的周期和感应电动势的最大求线圈转动的周期和感应电动势的最大值；值；(2)写出线圈由图中所示位置开始计时时，写出线圈由图中所示位置开始计时时，感应电动势的瞬时表达式；感应电动势的瞬时表达式；(3)求交流电压表的示数求交流电压表的示数1矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的转轴匀速转动，产生的交流电动势的最的转轴匀速转动，产生的交流电动势的最大值为大值为Em.设设t0时线圈平面与磁场平行，时线圈平面与磁场平行，当线圈的匝数增加一倍，转速也增大一倍，当线圈的匝数增加一倍，转速也增大一倍，其他条件不变时，交流电的电动势为其他条件不变时，交流电的电动势为(
17、)Ae2Emsin 2t Be4Emsin 2tCeEmcos 2t De4Emcos 2t【解析解析】产生电动势的最大值产生电动势的最大值EmNBS2n；n为转速为转速当当N2N；n2n时，时，2Em4Em，所以交流电的电动势的表达式为所以交流电的电动势的表达式为e4Emcos 2t.【答案答案】D 2一正弦交流电的电压随时间变化的规一正弦交流电的电压随时间变化的规律如以下图所示由图可知律如以下图所示由图可知()【答案答案】BD3电阻电阻R1、R2与交流电源按照如以下图甲与交流电源按照如以下图甲所示方式连接，所示方式连接，R110 ，R220 .合上合上开关开关S后，通过电阻后，通过电阻R2
18、的正弦交变电流的正弦交变电流i随随时间时间t变化的情况如图乙所示那么变化的情况如图乙所示那么()【答案答案】B4(2021年高考福建理综年高考福建理综)一台小型发电一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如以下图甲所示发电机线圈内阻图象如以下图甲所示发电机线圈内阻为为5.0 ，那么外接一只电阻为，那么外接一只电阻为95.0 的的灯炮，如图乙所示，那么灯炮，如图乙所示，那么()【答案答案】D(1)电压表的读数；电压表的读数；(2)电阻电阻R上的电功率上的电功率【解析解析】电压表读数是指有效值，把线圈电压表读数是指有效值，把线圈作为电源，电压表的读数又指路端电压计作为电源，电压表的读数又指路端电压计算电功率只能用有效值算电功率只能用有效值(1)线圈在磁场中转动产生的感应电动势的最线圈在磁场中转动产生的感应电动势的最大值为：大值为：EmnBS【答案答案】(1)101.5 V(2)1 152 W知能提升测试点击进入链接
