《（江蘇專用）2020版高考物理新增分大一輪復(fù)習(xí) 第十章 交變電流 傳感器 第1講 交變電流的產(chǎn)生和描述課件.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（江蘇專用）2020版高考物理新增分大一輪復(fù)習(xí) 第十章 交變電流 傳感器 第1講 交變電流的產(chǎn)生和描述課件.ppt（73頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、,第十章交變電流傳感器,第1講交變電流的產(chǎn)生和描述,大一輪復(fù)習(xí)講義,NEIRONGSUOYIN,內(nèi)容索引,過好雙基關(guān),研透命題點,隨堂測試,回扣基礎(chǔ)知識 訓(xùn)練基礎(chǔ)題目,細(xì)研考綱和真題 分析突破命題點,隨堂檢測 檢測課堂學(xué)習(xí)效果,課時作業(yè),限時訓(xùn)練 練規(guī)范 練速度,過好雙基關(guān),一、正弦式交變電流,1.產(chǎn)生 線圈繞 方向的軸勻速轉(zhuǎn)動. 2.兩個特殊位置的特點 (1)線圈平面與中性面重合時，SB， ， 0，e0，i0，電流方向?qū)?. (2)線圈平面與中性面垂直時，SB，0， ，e最大，i最大，電流方向 .,垂直于磁場,最大,發(fā)生改變,最大,不改變,3.電流方向的改變 一個周期內(nèi)線圈中電流的方向改變

2、次. 4.交變電動勢的最大值 Em ，與轉(zhuǎn)軸位置無關(guān)，與線圈形狀無關(guān). 5.交變電動勢隨時間的變化規(guī)律 e .,兩,nBS,nBSsin t,自測1(多選)關(guān)于中性面，下列說法正確的是 A.線圈在轉(zhuǎn)動中經(jīng)中性面位置時，穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率 為零 B.線圈在轉(zhuǎn)動中經(jīng)中性面位置時，穿過線圈的磁通量為零，磁通量的變化率 最大 C.線圈每經(jīng)過一次中性面，感應(yīng)電流的方向就改變一次 D.線圈每轉(zhuǎn)動一周經(jīng)過中性面一次，所以線圈每轉(zhuǎn)動一周，感應(yīng)電流的方向 就改變一次,二、描述交變電流的物理量,1.周期和頻率 (1)周期T：交變電流完成1次周期性變化所需要的 ，單位是秒(s).表達(dá)式為 T .

3、(2)頻率f：交變電流在1 s內(nèi)完成 的次數(shù)，單位是 . (3)周期和頻率的關(guān)系： 2.交變電流的瞬時值、最大值、有效值和平均值 (1)瞬時值：交變電流 的值，是時間的函數(shù). (2)最大值：交變電流或電壓所能達(dá)到的最大的值.,時間,周期性變化,赫茲(Hz),某一時刻,(3)有效值：讓恒定電流和交變電流分別通過阻值相等的電阻，如果在交流的一個周期內(nèi)它們 相等，就可以把恒定電流的數(shù)值規(guī)定為這個交變電流的有效值. (4)正弦式交變電流的有效值與最大值之間的關(guān)系,(5)平均值：,產(chǎn)生的熱量,自測2(多選)圖1甲為交流發(fā)電機的原理圖，正方形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸OO勻速轉(zhuǎn)動，電流表為理想交流

4、電表，線圈中產(chǎn)生的交變電流隨時間的變化如圖乙所示，則 A.電流表的示數(shù)為10 A B.線圈轉(zhuǎn)動的角速度為50 rad/s C.0.01 s時線圈平面和磁場平行 D.0.01 s時通過線圈的磁通量變化率為0,圖1,研透命題點,1.交變電流的變化規(guī)律(線圈在中性面位置開始計時),命題點一交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律,2.交變電流瞬時值表達(dá)式的書寫 (1)確定正弦交變電流的峰值，根據(jù)已知圖象讀出或由公式EmnBS求出相應(yīng)峰值. (2)明確線圈的初始位置，找出對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式.如： 線圈從中性面位置開始轉(zhuǎn)動，則it圖象為正弦函數(shù)圖象，函數(shù)式為iImsin t. 線圈從垂直于中性面的位置開始轉(zhuǎn)動，則it圖象

5、為余弦函數(shù)圖象，函數(shù)式為iImcos t.,例1如圖2所示，矩形線圈邊長為ab20 cm，ad10 cm，匝數(shù)N100匝，磁場的磁感應(yīng)強度B0.01 T.當(dāng)線圈以50 r/s的轉(zhuǎn)速從圖示位置開始逆時針勻速轉(zhuǎn)動.求： (1)線圈中感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式.,圖2,解析根據(jù)角速度與轉(zhuǎn)速的關(guān)系2n100 rad/s 感應(yīng)電動勢的最大值EmNBSNBabad2 V6.28 V,(2)從線圈開始轉(zhuǎn)動計時，經(jīng)0.01 s時感應(yīng)電動勢的瞬時值.,解析將t0.01 s代入感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式，得e3.14 V.,答案3.14 V,變式1(2018無錫市高三期末) 如圖3所示，單匝線圈在勻強磁場中繞垂直于磁

6、場方向的固定軸OO勻速轉(zhuǎn)動(按俯視沿逆時針的方向)，某時刻磁感線與線圈平面所成銳角為30，從此時開始計時，流過邊AC的電流隨時間變化的圖線是(以ACDEA為電流正方向),圖3,解析根據(jù)楞次定律可知，在開始時，產(chǎn)生的感應(yīng)電流沿CAEDC方向，為負(fù)值，當(dāng)轉(zhuǎn)到中性面時，感應(yīng)電流減小到零，電流方向發(fā)生改變，故D正確.,變式2(多選)(2018東臺創(chuàng)新學(xué)校月考)如圖4所示，圖線a是線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動時所產(chǎn)生的正弦式電動勢的圖象，當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，所產(chǎn)生的正弦式電動勢的圖象如圖線b所示.以下關(guān)于這兩個正弦式電動勢的說法正確的是 A.在圖中t0時刻穿過線圈的磁通量均為零 B.線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為32

7、 C.正弦式電動勢a的瞬時值表達(dá)式為u10sin 5t V D.正弦式電動勢b的最大值為5 V,圖4,解析t0時刻u0，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，磁通量變化率為零，而磁通量最大，故A錯誤； 由題圖可知，周期Ta0.4 s，Tb0.6 s，則線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比nanbTbTa32，故B正確；,1.計算交變電流有效值的方法 (1)計算有效值時要根據(jù)電流的熱效應(yīng)，抓住“三同”：“相同時間”內(nèi)“相同電阻”上產(chǎn)生“相同熱量”列式求解. (2)分段計算電熱并求和，得出一個周期內(nèi)產(chǎn)生的總熱量.,命題點二有效值的理解與計算,2.幾種典型的交變電流的有效值,例2(多選)(2018高考押題預(yù)測卷)如圖5所示，有下

8、列四種交變電流，圖中曲線均為正弦曲線的一部分，則下列說法正確的是,圖5,對方波交變電流來說，由于每時刻通過電阻R的電流大小都是Im，只是方向做周期性變化，而對于電流通過電阻發(fā)熱來說，它與電流的方向沒有關(guān)系，因此題圖丙交變電流的有效值就是Im，故C正確；,命題點三交流電的“四值”及應(yīng)用,交變電流的瞬時值、峰值、有效值和平均值的比較,例3(2018蘇錫常鎮(zhèn)一調(diào))無線充電技術(shù)的發(fā)展給用戶帶來了極大的方便，可應(yīng)用于手機、電腦、智能穿戴、智能家居、醫(yī)療設(shè)備、電動汽車等充電，如圖6甲所示為手機無線充電工作原理的示意圖，由送電線圈和受電線圈組成.已知受電線圈的匝數(shù)為n50匝，電阻r1.0 ，在它的c、d兩端

9、接一阻值R9.0 的電阻.設(shè)在受電線圈內(nèi)存在與線圈平面垂直的磁場，其磁通量隨時間按圖乙所示變化，可在受電線圈中產(chǎn)生電動勢最大值為20 V的正弦交流電，設(shè)磁場豎直向上為正.求：,圖6,(1)在t103 s時，受電線圈中產(chǎn)生電流的大小，并判斷c、d兩端哪端電勢高；,答案2.0 Ac端電勢高,解析由題圖乙知t103 s時受電線圈中產(chǎn)生的電動勢最大，為Em20 V,由楞次定律可以得到此時c端電勢高,(2)在一個周期內(nèi)，電阻R上產(chǎn)生的熱量；,電阻在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量QI2RT5.7102 J,答案5.7102 J,(3)從t1到t2時間內(nèi)，通過電阻R的電荷量.,答案2103 C,由題圖乙知，從t1到t

10、2時間內(nèi)，4104 Wb,變式3(多選)(2018海州高級中學(xué)4月模擬)如圖7所示，邊長abd、bcl的矩形線圈abcd與阻值為R的電阻組成閉合回路，線圈的匝數(shù)為n、總電阻為r，勻強磁場的左邊界OO恰好經(jīng)過ab、cd的中點，磁感應(yīng)強度大小為B.從圖示位置開始計時，線圈繞垂直于磁場的OO軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動，則下列說法中正確的是,圖7,隨堂測試,1.(2018東臺創(chuàng)新學(xué)校月考)關(guān)于線圈在勻強磁場中轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的交變電流，下列說法中正確的是 A.線圈平面每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電流的方向就改變一次，感應(yīng)電動勢的 方向不變 B.線圈每轉(zhuǎn)動一周，感應(yīng)電流的方向改變一次 C.線圈平面每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電動勢

11、和感應(yīng)電流的方向都改變一次 D.線圈每轉(zhuǎn)動一周，感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的方向都改變一次,雙基鞏固練,1,2,3,4,5,解析線圈平面每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的方向都改變一次，選項A錯誤，C正確； 線圈每轉(zhuǎn)動一周，感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的方向都改變兩次，選項B、D錯誤.,1,2,3,4,5,2.(2018東臺創(chuàng)新學(xué)校月考)小型交流發(fā)電機中，矩形金屬線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與時間呈正弦函數(shù)關(guān)系，如圖8所示.此線圈與一個R10 的電阻構(gòu)成閉合電路，不計電路的其他電阻，下列說法正確的是 A.交變電流的周期為0.125 s B.交變電流的頻率為8 Hz C.交變電流的有效值為

12、 A D.交變電流的最大值為4 A,1,2,3,4,5,圖8,1,2,3,4,5,3.(多選)在勻強磁場中，一個100匝的閉合矩形金屬線圈，繞與磁感線垂直的固定軸勻速轉(zhuǎn)動，穿過該線圈的磁通量隨時間按圖9所示正弦規(guī)律變化.設(shè)線圈總電阻為 2 ，則 A.t0時，線圈平面平行于磁感線 B.t1 s時，線圈中的電流改變方向 C.t1.5 s時，線圈中的感應(yīng)電動勢最大 D.一個周期內(nèi)，線圈產(chǎn)生的熱量為82 J,圖9,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,解析t0時，穿過線圈的磁通量為零，線圈平面平行于磁感線，故A正確； 每經(jīng)過一次中性面(線圈平面垂直于磁感線，磁通量有最大值)電流的方向改變一次，t1

13、s時，磁通量為零，線圈平面平行于磁感線，故B錯誤；,4.(2018丹陽中學(xué)模擬)在勻強磁場中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，如圖10甲所示，產(chǎn)生的交變電動勢隨時間變化規(guī)律的圖象如圖乙所示，已知發(fā)電機線圈內(nèi)阻為1 ，外接一只電阻為9 的燈泡，則 A.理想交流電壓表V的示數(shù)為20 V B.電路中的電流方向每秒改變5次 C.燈泡實際消耗的功率為36 W D.電動勢隨時間變化的瞬時值表達(dá)式為 e20cos 5t (V),圖10,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,5.(2018南京市、鹽城市一模)旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機通過磁極的旋轉(zhuǎn)使不動的線圈切割磁感線而產(chǎn)生感應(yīng)電流，

14、其原理示意圖可簡化為圖11所示，固定不動的單匝矩形線圈abcd 的電阻為r，外電阻為R，磁場繞垂直于磁場的轉(zhuǎn)軸OO勻速轉(zhuǎn)動，角速度為.圖中的電壓表為理想電表，示數(shù)為U.求： (1)發(fā)電機線圈內(nèi)阻消耗的功率；,圖11,1,2,3,4,5,(2)從圖示位置開始計時，t0時，通過外電阻R的電流大小及方向；,1,2,3,4,5,(3)從圖示位置開始計時，t 時，穿過矩形線圈abcd的磁通量.,1,2,3,4,5,解析最大感應(yīng)電動勢EmaxBS BS,課時作業(yè),雙基鞏固練,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,解析電動勢的最大值Em50 V，A錯誤；,1,2,3,4,5,6,7,8,9,

15、10,11,12,2.(2018江蘇百校12月大聯(lián)考)某一電子設(shè)備所加正弦交流電的電壓隨時間的變化規(guī)律如圖1所示，則 A.交流電的頻率為50 Hz B.交流電壓的有效值為100 V C.交流電壓瞬時值表達(dá)式為u100cos 25t (V) D.此交流電壓不可以直接加在耐壓值為80 V的電容器兩端,圖1,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,4.一正弦交變電流的電壓隨時間變化的規(guī)律如圖2所示，由圖可知,圖2,A.該交變電流的電壓的瞬時值表達(dá)式為u 100sin 25t (V) B.該交變電流的頻率為4 Hz C.該交變電流的電

16、壓的有效值為100 V D.若將該交變電壓加在阻值為R100 的電 阻兩端，則電阻消耗的功率是50 W,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,5.(多選)如圖3甲所示是小型交流發(fā)電機的示意圖，兩磁極N、S間的磁場可視為水平方向的勻強磁場， 為理想交流電流表.線圈繞垂直于磁場的水平軸OO 沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，從圖示位置開始計時，產(chǎn)生的交變電流隨時間變化的圖象如圖乙所示.以下判斷正確的是,圖3,A.電流表的示數(shù)為10 A B.線圈轉(zhuǎn)動的角速度為50 rad/s C.0.01 s時線圈平面與磁場方向平行 D.0.02 s時電阻R

17、中電流的方向自右向左,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,6.如圖4甲所示為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機的原理圖，其矩形線圈在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，繞垂直于磁場方向的固定軸OO勻速轉(zhuǎn)動，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)和電刷與R10 的電阻連接，與電阻R并聯(lián)的交流電壓表為理想電壓表，示數(shù)是10 V.圖乙是矩形線圈中磁通量隨時間t變化的圖象，則,圖4,A.電阻R上的電功率為20 W B.t0.02 s時，R兩端的電壓瞬時值為零 C.R兩端的電壓u隨時間t變化的規(guī)律是 u14.1cos 100t (V) D.通過R的電流i隨時間t變化的規(guī)律是 i14.1cos 50t (A),1,2,3,4

18、,5,6,7,8,9,10,11,12,線圈從垂直于中性面開始轉(zhuǎn)動，R兩端的電壓u隨時間t變化的規(guī)律是u 14.1cos 100t (V)，選項C正確；,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,7.(多選)(2018高郵中學(xué)階段檢測)如圖5所示，甲、乙為兩種電壓的波形，其中圖甲所示的電壓按正弦規(guī)律變化，圖乙所示的電壓波形是正弦函數(shù)圖象的一部分.下列說法正確的是 A.圖甲、圖乙均表示交變電流 B.圖甲所示電壓的瞬時值表達(dá)式為u20sin 100t (V) C.圖乙所示電壓的有效值為20 V D.圖乙所示電壓的有效值為10 V,圖5,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,1

19、2,解析根據(jù)交變電流的定義，題圖甲、題圖乙均表示交變電流，選項A正確；,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,8.如圖6所示為一交流電壓隨時間變化的圖象.每個周期的前三分之一周期內(nèi)電壓按正弦規(guī)律變化，后三分之二周期內(nèi)電壓恒定.根據(jù)圖中數(shù)據(jù)可得，此交流電壓的有效值為,圖6,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,9.(2018鹽城中學(xué)階段性測試)如圖7所示，N匝矩形導(dǎo)線框以角速度繞對稱軸OO勻速轉(zhuǎn)動，線框面積為S，線框電阻、電感均不計，在OO左側(cè)有磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，外電路接有電阻R和理想交流電流表 ，那么可以確定的是,圖7,綜合提升練,1,2,3,4,5,6

20、,7,8,9,10,11,12,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,10.(多選)如圖8，M為半圓形導(dǎo)線框，圓心為OM；N是圓心角為直角的扇形導(dǎo)線框，圓心為ON；兩導(dǎo)線框在同一豎直面(紙面)內(nèi)，兩圓弧半徑相等；過直線OMON的水平面上方有一勻強磁場，磁場方向垂直于紙面向里.現(xiàn)使線框M、N在t0時從圖示位置開始，分別繞垂直于紙面且過OM和ON的軸，以相同的周期T逆時針勻速轉(zhuǎn)動，則,圖8,A.兩導(dǎo)線框中均會產(chǎn)生正弦交流電 B.兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的周期都等于T C.在t 時，兩導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相等 D.兩導(dǎo)線框的電阻相等時，兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的有 效值也相等,1,2,3,4

21、,5,6,7,8,9,10,11,12,解析兩導(dǎo)線框進(jìn)入磁場過程中，勻速轉(zhuǎn)動切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的大小不變，選項A錯誤； 導(dǎo)線框的轉(zhuǎn)動周期為T，則感應(yīng)電流的周期也為T，選項B正確；,在一個周期內(nèi)，M導(dǎo)線框中一直有感應(yīng)電流，N導(dǎo)線框中只有一半時間內(nèi)有感應(yīng)電流，所以兩導(dǎo)線框的電阻相等時，感應(yīng)電流的有效值不相等，選項D錯誤.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,11.(2018泰州中學(xué)等綜合評估)某研究性學(xué)習(xí)小組進(jìn)行地磁發(fā)電實驗，匝數(shù)為n、面積為S的矩形金屬線框可繞東西方向的水平軸轉(zhuǎn)動，金屬線框與微電流傳感器組成一個回路，回路的總電阻為R.使線框繞軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動，數(shù)字實驗系

22、統(tǒng)實時顯示回路中的電流i隨時間t變化的關(guān)系，如圖9所示.當(dāng)線框平面和豎直方向的夾角為時，電流達(dá)到最大值Im.求： (1)該處地磁場的磁感應(yīng)強度大小B及地磁場方向與水 平面間的夾角；,圖9,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,解析線框轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值EmnBS 由閉合電路歐姆定律得EmImR,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,(2)線框轉(zhuǎn)動一周時間內(nèi)回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q；,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,(3)線框轉(zhuǎn)動時穿過線框的磁通量變化率的最大值( )m；線框從磁通量變化率 最大位置開始轉(zhuǎn)過60的過程中，通過導(dǎo)線的電荷

23、量q.,其中BSsin 60,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,12.(2018南通市等七市三模)如圖10所示，水平導(dǎo)體棒ab質(zhì)量為m、長為L、電阻為R0，其兩個端點分別搭接在豎直平行放置的兩光滑金屬圓環(huán)上，兩圓環(huán)半徑均為r、電阻不計.阻值為R的電阻用導(dǎo)線與圓環(huán)相連接，理想交流電壓表V接在電阻兩端.整個空間有磁感應(yīng)強度大小為B、方向豎直向下的勻強磁場，導(dǎo)體棒ab在外力F作用下以角速度繞兩圓環(huán)的中心軸OO勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生正弦交流電.已知重力加速度為g.求： (1)導(dǎo)體棒ab沿圓環(huán)運動過程中受到的安培力最 大值Fm；,圖10,答案見解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,

24、11,12,解析導(dǎo)體棒ab產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動勢 EmBLvBLr,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,(2)電壓表的示數(shù)U和導(dǎo)體棒從環(huán)的最低點運動到與環(huán)心等高處過程中通過電阻R的電荷量q；,答案見解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,電壓表的示數(shù)UIR,導(dǎo)體棒從環(huán)的最低點運動到與環(huán)心等高處過程中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢,磁通量的變化量BLr,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,(3)導(dǎo)體棒ab從環(huán)的最低點運動半周到最高點的過程中外力F做的功W.,答案見解析,由動能定理有WW安mg2r0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,