高考一輪物理復習選修32交變電流-傳感器第1講交變電流的產生和描述教科版省公開課金獎全國賽課一等獎微

第1講

交變電流產生和描述屆高考一輪物理復習課件選修3-2（教科版）1/45交變電流(1)定義：_____和_____都隨時間做周期性改變電流．(2)圖象：如圖(a)、(b)、(c)、(d)所表示都屬于交變電流．其中按正弦規(guī)律改變交變電流叫正弦交流電，如圖(a)所表示．交變電流、交變電流圖象

Ⅰ(考綱要求)1.大小方向2/45正弦交流電產生和圖象(1)中性面①中性面：與磁場方向平行平面．②中性面與峰值面比較中性面峰值面含義線圈平面與磁場方向垂直線圈平面與磁場方向平行磁通量最大(BS)零磁通量改變率0最大感應電動勢0最大(nBSω)電流方向發(fā)生改變方向不變2．3/45(2)產生：在勻強磁場里，線圈繞___________方向軸勻速轉動．(3)圖象：用以描述交流電隨時間改變規(guī)律，假如線圈從中性面位置時開始計時，其圖象為正弦曲線．如圖(a)(e)、(f)所表示．垂直于磁場4/45周期和頻率(1)周期(T)：交變電流完成___________改變(線圈轉一周)(2)頻率(f)：交變電流在1s內完成周期性改變_____．單位是赫茲(Hz)．(3)周期和頻率關系：T＝__或f＝__

.正弦式交變電流函數(shù)表示式(線圈在中性面位置開始計時)(1)電動勢e隨時間改變規(guī)律：e＝_________.(2)負載兩端電壓u隨時間改變規(guī)律：u＝_________.(3)電流i隨時間改變規(guī)律：i＝________.其中ω等于線圈轉動_______，Em＝______.正弦交變電流函數(shù)表示式、峰值和有效值Ⅰ(考綱要求)一次周期性次數(shù)1．2．EmsinωtUmsinωtImsinωt角速度nBSω5/45交變電流瞬時值、峰值、有效值(1)瞬時值：交變電流某一時刻值，是時間函數(shù)．(2)峰值：交變電流電流或電壓所能到達最大值，也叫最大值．(3)有效值：跟交變電流熱效應等效恒定電流值叫做交變電流有效值．對正弦交流電，其有效值和峰值3．6/457/45圖中閉合線圈都在勻強磁場中繞虛線所表示固定轉軸勻速轉動，能產生正弦式交變電流是 (

)．答案

ABD1．8/45如圖10－1－1甲所表示，一矩形閉合線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向轉軸OO′以恒定角速度ω轉動，從線圈平面與磁場方向平行時開始計時，線圈中產生交變電流按照圖10－1－1乙所表示余弦規(guī)律改變，在t＝

時刻 (

)．圖10－1－12．9/45A．線圈中電流最大B．穿過線圈磁通量為零C．線圈所受安培力為零D．穿過線圈磁通量改變率最大解析注意線圈轉動過程中經過兩個特殊位置(平行于磁感線和垂直于磁感線)時特點；磁通量、磁通量改變、答案

C10/45如圖10－1－2所表示，矩形線框置于豎直向下磁場中，經過導線與靈敏電流表相連，線框在磁場中繞垂直于磁場方向轉軸勻速轉動，圖中線框平面處于豎直面內．下述說法正確是 (

)．A．因為線框中產生是交變電流，所以電流表示數(shù)始

終為零B．線框經過圖中位置瞬間，穿過線框磁通量最大C．線框經過圖中位置瞬間，經過電流表電流瞬時值

最大D．若使線框轉動角速度增大一倍，那么經過電流表

電流有效值也增大一倍3.圖10－1－211/45解析本題考查電磁感應現(xiàn)象，基礎題．線框在勻強磁場中勻速轉動時，在中性面即線框與磁感線垂直時，磁通量最大感應電動勢最小，而在題中圖示位置線框與磁感應線平行時，磁通量最小感應電動勢最大，A、B項錯，C項對；電流有效值I＝

，現(xiàn)在其余量都不變，角速度增大一倍后，電流也增大一倍，D正確．答案

CD12/45某臺家用柴油發(fā)電機正常工作時能夠產生與我國照明電網相同交變電流．現(xiàn)在該發(fā)電機出現(xiàn)了故障，轉子勻速轉動時轉速只能到達正常工作時二分之一，則它產生交變電動勢隨時間改變圖象是 (

)．4．13/45解析線圈轉速為正常時二分之一，據(jù)ω＝2πn＝知，周期變?yōu)檎r2倍，又據(jù)Em＝NBSω知，最大值變?yōu)檎r二分之一，結合我國電網交流電實際情況，知正確選項為B.答案

B14/45(·揚州模擬)一正弦式電流電壓隨時間改變規(guī)律如圖10－1－3所表示．由圖可知(

)．A．該交變電流電壓瞬時值表示式

為u＝100sin25t(V)B．該交變電流頻率為25HzC．該交變電流電壓有效值為100VD．若將該交流電壓加在阻值為R＝100Ω電阻兩端，則

電阻消耗功率是50W5.圖10－1－315/45答案

BD16/45(·北京海淀區(qū)一模)風速儀簡易裝置如圖10－1－4甲所表示．在風力作用下，風杯帶動與其固定在一起永磁鐵轉動，線圈中感應電流隨風速改變而改變．風速為v1時，測得線圈中感應電流隨時間改變關系如圖10－1－4乙所表示；若風速變?yōu)関2，且v2>v1，則感應電流峰值Im和周期T改變情況是(

)．6．圖10－1－417/45A．Im變大，T變小B．Im變大，T不變C．Im變小，T變小D．Im不變，T變大解析因為線圈和永磁鐵不變，風速增大時，轉速增大，磁感應強度改變率增大，故感應電動勢增大，感應電流增大；轉速增大，周期變小，故A正確．答案

A18/45(線圈在中性面位置開始計時)考點一正弦式電流改變規(guī)律及應用規(guī)律物理量函數(shù)圖象磁通量Φ＝Φm·cosωt＝BScosωt電動勢e＝Em·sinωt＝nBSωsinωt1.19/45規(guī)律物理量函數(shù)圖象電壓u＝Um·sinωt＝sinωt電流i＝Im·sinωt＝sinωt20/45如圖10－1－5(a)所表示，一矩形線圈abcd放置在勻強磁場中，并繞過ab、cd中點軸OO′以角速度ω逆時針勻速轉動．若以線圈平面與磁場夾角θ＝45°時如圖10－1－5(b)為計時起點，并要求當電流自a流向b時電流方向為正．則以下四幅圖中正確是 (

)．【典例1】圖10－1－521/45解析t＝0時線圈中感應電流方向c→b→a→d為負．經過時，線圈平面與磁場垂直，線圈中瞬時電流為零，所以D正確，A、B、C錯誤．答案

D22/45——關于交變電流圖象題目分為兩類一類是給出圖象，求解相關物理量；另一類是經過計算，將結果用圖象表示出來.23/45如圖10－1－6所表示，圖線a是線圈在勻強磁場中勻速轉動時所產生正弦交流電圖象，當調整線圈轉速后，所產生正弦交流電圖象如圖線b所表示，以下關于這兩個正弦交流電說法正確是 (

)．A．在圖中t＝0時刻穿過線圈磁通量均為零B．線圈先后兩次轉速之比為3∶2C．交流電a瞬時值為u＝10sin5πt(V)【變式1】圖10－1－624/45解析由圖可知t＝0時刻時感應電動勢為零，穿過線圈磁通量最大，選項A錯誤；由圖可知Ta＝0.4s，Tb＝0.6s，線圈先后兩次轉速之比na∶nb＝Tb∶Ta＝3∶2，選項B正答案

BCD25/45考點二對交變電流“四值”比較和了解26/4527/45如圖10－1－7所表示，N＝50匝矩形線圈abcd，ab邊長l1＝20cm，ad邊長l2＝25cm，放在磁感應強度B＝0.4T勻強磁場中，外力使線圈繞垂直于磁感線且經過線圈中線OO′軸以n＝3000r/min轉速勻速轉動，線圈電阻r＝1Ω，外電路電阻R＝9Ω，t＝0時，線圈平面與磁感線平行，ab邊正轉出紙外、cd邊轉入紙里．(1)在圖中標出t＝0時感應電流方向；(2)寫出感應電動勢瞬時值表示式；(3)線圈轉一圈外力做多少功？(4)從圖示位置轉過90°過程中流過電阻R電荷量是多少？【典例2】圖10－1－728/45解析

(1)線圈感應電流方向為adcba(圖略)．(2)線圈角速度ω＝2πn＝100πrad/s圖示位置感應電動勢最大，其大小為Em＝NBl1l2ω代入數(shù)據(jù)得Em≈314V電動勢表示式e＝Emcosωt＝314cos100πtV.29/45答案

(1)adcba圖略(2)e＝314cos100πtV

(3)98.6J

(4)0.1C30/45電阻為1Ω矩形線圈繞垂直于磁場方向軸，在勻強磁場中勻速轉動，產生交變電動勢隨時間改變圖象如圖10－1－8所表示．現(xiàn)把交流電加在電阻為9Ω電熱絲上，以下判斷正確是 (

)．A．線圈轉動角速度ω＝100rad/sB．在t＝0.01s時刻，穿過線圈磁通量最大C．電熱絲兩端電壓U＝100VD．電熱絲此時發(fā)燒功率P＝1800W【變式2】圖10－1－831/45答案

D32/45(·皖南八校聯(lián)考)如圖10－1－9所表示，圖甲和圖乙分別表示正弦脈沖波和方波交變電流與時間改變關系．若使這兩種電流分別經過兩個完全相同電阻，則經過1min時間，兩電阻消耗電功之比W甲∶W乙為(

)．

【典例3】圖10－1－933/45A．1∶ B．1∶2C．1∶3 D．1∶6答案

C34/45——求交變電流有效值“三同”標準交變電流有效值是依據(jù)電流經過電阻時產生熱效應定義，即讓交變電流和直流電經過相同電阻,在相同時間里若產生熱量相同，則交變電流（電壓）有效值就等于這個直流電流（電壓）值，即求解交變電流有效值問題必須在相同電阻、相同時間、相同熱量“三同”標準下求解.35/45一個邊長為6cm正方形金屬線框置于勻強磁場中，線框平面與磁場垂直，電阻為0.36Ω.磁感應強度B隨時間t改變關系如圖10－1－10所表示，則線框中感應電流有效值為 (

)．【變式3】圖10－1－1036/4537/45于是可作出i隨時間改變圖象如圖所表示．由有效值定義，Q直＝Q交，I12Rt1＋I22Rt2＝I2Rt，12×107－10R＋18×10－10R＝5RI2，I＝×10－5A，故B選項正確．答案

B38/45(1)模型概述

“電動機”模型和“發(fā)電機”模型是高考題中時常出現(xiàn)凡在安培力作用下于磁場中運動通電導體均可看作電動機模型，在外力作用下于磁場中做切割磁感線運動導體均可看作發(fā)電機模型，此模型綜合考查了磁場力作用、電磁感應、恒定電流、交流電、能量轉化與守恒等知識．

13.“電動機、發(fā)電機”模型39/45(2)模型特點電動機發(fā)電機工作原理通電線圈在磁場中受到安培力而轉動閉合線圈在磁場中受外力轉動，產生感應電動勢能量轉化電能轉化為機械能機械能轉化為電能解題關鍵點①受力由左手定則來判斷②能量關系：P總＝P輸出＋P熱③實際功率：P實際≤P額定④電壓、電流關系：U>IR①產生感應電動勢方向由右手定則判定②感應電動勢大小由法拉第電磁感應定律計算③注意感應電流最大值、瞬時值、有效值和平均值計算④能量轉化中滿足守恒形象比喻左手抓著電動機右手抓著發(fā)電機40/45如圖10－1－11所表示為電動機簡化模型，線圈abcd可繞軸O1O2自由轉動．當線圈中通入如圖所表示電流時，順著O1O2方向看去，線圈將 (

)．A．順時針轉動B．逆時針轉動C．依然保持靜止D．既可能順時針轉動，也可能逆時針轉動【例1】圖10－1－1141/45解析在題中圖示位置，由左手定則能夠判斷，ab邊受到安培力向上，cd