2025版高考物理一輪復(fù)習(xí)第十一章交變電流傳感器1交變電流的產(chǎn)生和描述學(xué)案

PAGE1-交變電流的產(chǎn)生和描述必備學(xué)問(wèn)一、交變電流、交變電流的圖像1.交變電流:大小和方向隨時(shí)間做周期性變更的電流。最常見的交變電流是正弦式交變電流。2.正弦溝通電的產(chǎn)生和圖像:(1)產(chǎn)生:如圖所示,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,線圈繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),可產(chǎn)生正弦式交變電流。(2)中性面及其特點(diǎn)。①定義:與磁場(chǎng)方向垂直的平面。②特點(diǎn):a.線圈位于中性面時(shí),穿過(guò)線圈的磁通量最大,磁通量的變更率為零,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零。b.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周,兩次經(jīng)過(guò)中性面,線圈每經(jīng)過(guò)中性面一次,電流方向就變更一次。(3)圖像:用以描述溝通電隨時(shí)間變更的規(guī)律。線圈從中性面位置起先計(jì)時(shí),其圖像為正弦式曲線。二、描述交變電流的物理量1.周期和頻率:(1)周期T:交變電流完成一次周期性變更(線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周)所須要的時(shí)間,單位是秒(s)。公式T=2π(2)頻率f:交變電流在一秒內(nèi)完成周期性變更的次數(shù),單位是赫茲(Hz)。(3)周期和頻率的關(guān)系:T=1f或f=12.正弦交變電流的四值:(1)瞬時(shí)值:交變電流某一時(shí)刻的值,是時(shí)間的函數(shù)。(2)峰值:交變電流的電流或電壓所能達(dá)到的最大值。(3)有效值。①定義:讓溝通和直流通過(guò)相同阻值的電阻,假如它們?cè)谙嗤臅r(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等,就把這始終流的數(shù)值叫作這一溝通的有效值。②有效值和峰值的關(guān)系:E=Em2,U=Um(4)平均值:交變電流圖像中波形與橫軸所圍面積跟時(shí)間的比值。如圖所示是某交變電流的電壓隨時(shí)間的變更關(guān)系,則該溝通電:①周期是0.02s,頻率是50Hz。②電壓峰值是2202V,有效值是220V。③0.005s時(shí)的瞬時(shí)值是2202V,0.0075s時(shí)的瞬時(shí)值是220V。

基礎(chǔ)小題1.推斷下列題目的正誤。(1)交變電流的主要特征是電流的方向隨時(shí)間周期性變更。 ()(2)大小變更而方向不變的電流也叫交變電流。 ()(3)線圈經(jīng)過(guò)中性面時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大。 ()(4)在一個(gè)周期內(nèi),正弦溝通電的方向變更兩次。 ()(5)最大值和有效值之間的2倍關(guān)系只適用于正弦(余弦)溝通電。 ()(6)溝通電壓表及溝通電流表的讀數(shù)均為峰值。 ()提示:(1)√。據(jù)交變電流的定義可知,交變電流的方向隨時(shí)間發(fā)生周期性變更。(2)×。方向不變的電流為直流電。(3)×。據(jù)中性面的定義可知,此時(shí)穿過(guò)線圈的磁通量最大,而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小,為零。(4)√。線圈經(jīng)過(guò)中性面時(shí)方向變更一次,而一個(gè)周期內(nèi)線圈兩次經(jīng)過(guò)中性面。(5)√。有效值是依據(jù)電流的熱效應(yīng)定義的,只有正(余)弦溝通電才是2倍的關(guān)系。(6)×。溝通電的瞬時(shí)值是變更的,而電流表、電壓表的讀數(shù)均為有效值。2.圖中閉合線圈都在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞虛線所示的固定轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),不能產(chǎn)生正弦式交變電流的是 ()【解析】選C。一矩形線圈在垂直于磁場(chǎng)方向內(nèi)繞固定軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),線圈中能產(chǎn)生正弦式交變電流,因此B選項(xiàng)能產(chǎn)生;D選項(xiàng),雖然只有一半磁場(chǎng),仍能產(chǎn)生正弦式溝通電;當(dāng)矩形變成三角形線圈時(shí),仍能產(chǎn)生正弦式溝通電,故A能產(chǎn)生;由題意可知,C選項(xiàng)中矩形線圈雖然轉(zhuǎn)動(dòng),但穿過(guò)線圈的磁通量不變,所以沒(méi)有感應(yīng)電流出現(xiàn)。故選C。3.(教材改編題)如圖所示,一個(gè)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)動(dòng)軸與磁場(chǎng)方向垂直,產(chǎn)生交變電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的表達(dá)式為e=30sin100πt。下列說(shuō)法正確的是 ()A.線圈平面與磁場(chǎng)垂直時(shí),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大B.線圈平面與磁場(chǎng)平行時(shí),磁通量變更最快C.線圈產(chǎn)生交變電動(dòng)勢(shì)的有效值為30VD.線圈產(chǎn)生交變電動(dòng)勢(shì)的周期為0.01s【解析】選B。線圈平面與磁場(chǎng)垂直時(shí),磁通量最大,磁通量的變更率為零,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;線圈平面與磁場(chǎng)平行時(shí),磁通量為零,此時(shí)磁通量變更最快,選項(xiàng)B正確;線圈產(chǎn)生交變電動(dòng)勢(shì)的最大值為30V,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;線圈產(chǎn)生交變電動(dòng)勢(shì)的周期為T=2πω=2π100πs=0.02s,4.(2024·桂林模擬)如圖所示,OO′是磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的左邊界,也是一面積為S的n匝矩形金屬線框的對(duì)稱軸,若線框以角速度ω繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng),并從圖示位置(線框與磁感線平行)起先計(jì)時(shí),則 ()A.t=2πω時(shí)B.t=π2ω時(shí)C.線框中產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的最大值為nBSωD.線框中產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的有效值為24【解析】選D。當(dāng)t=2πω時(shí),即ωt=2π時(shí)線框中的感應(yīng)電