（新课改省份专用）2020版高考物理一轮复习 第十一章 第1节 交变电流的产生及描述学案（含解析）

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1、交变电流　传感器新课程标准核心知识提炼1.通过实验，认识交变电流。能用公式和图像描述正弦交变电流。2.通过实验，探究并了解变压器原、副线圈电压与匝数的关系。了解从变电站到用户的输电过程，知道远距离输电时用高电压的道理。3.了解发电机和电动机工作过程中的能量转化。认识电磁学在人类生活和社会发展中的作用。4.知道非电学量转化成电学量的技术意义。5.通过实验，了解常见传感器的工作原理。会利用传感器设计并制作简单的自动控制装置。6.列举传感器在生产生活中的应用。交变电流的产生与描述变压器的工作原理远距离输电发电机和电动机工作

2、过程中的能量转化常见传感器的工作原理实验：探究变压器电压与线圈匝数的关系实验：利用传感器设计并制作简单的自动控制装置第1节　交变电流的产生及描述一、交变电流、交变电流的图像1．交变电流大小和方向都随时间做周期性变化的电流。2．正弦式交变电流的产生和图像(1)产生：在匀强磁场里，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。[注1][注2](2)图像：线圈从中性面位置开始计时，如图甲、乙、丙所示。二、正弦式交变电流的函数表达式、峰值和有效值1．周期和频率(1)周期(T)：交变电流完成一次周期性变化(线圈转一周)所需的时间，单位是秒

3、(s)，公式T＝。(2)频率(f)：交变电流在1s内完成周期性变化的次数。单位是赫兹(Hz)。(3)周期和频率的关系：T＝。2．交变电流的瞬时值、峰值和有效值(1)瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数。如e＝Emsinωt。(2)峰值：交变电流的电流或电压所能达到的最大值。(3)有效值：让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在一个周期内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值。E＝，U＝，I＝。[注3]【注解释疑】[注1]只有转轴和磁场垂直时，才产生正弦交流电。[注2]在磁场中与B垂直的位置为中

4、性面，Φ最大，I感＝0，线圈转一周两次经过中性面，电流方向改变两次。[注3]只有正(余)弦交流电的有效值和峰值之间是E＝的关系，其他交流电不是。[深化理解](1)正弦交流电的产生：中性面垂直于磁场方向，线圈平面平行于磁场方向时电动势最大：Em＝nBSω。①线圈从中性面开始转动：e＝Emsinωt。②线圈从平行于磁场方向开始转动：e＝Emcosωt。(2)正弦交变电流的有效值与最大值的关系，对整个波形、半个波形、甚至个波形都成立。(3)非正弦交流电的有效值利用等效法求解，即：I2Rt等于一个周期内产生的总热量。[基础自

5、测]一、判断题(1)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，一定会产生正弦式交变电流。(×)(2)线圈在磁场中转动的过程中穿过线圈的磁通量最大时，产生的感应电动势也最大。(×)(3)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动经过中性面时，线圈中的感应电动势为零，电流方向发生改变。(√)(4)交流电气设备上所标的电压和电流值是交变电流的有效值。(√)(5)交流电压表和电流表测量的是交流电的峰值。(×)二、选择题1.如图所示，KLMN是一个竖直的矩形导线框，全部处于磁感应强度为B的水平方向的匀强磁场中，线框面积为S，MN边水平，线框绕某竖直固

6、定轴以角速度ω匀速转动。在MN边与磁场方向的夹角达到30°的时刻(图示位置)，导线框中产生的瞬时电动势e的大小和线框此时电流的方向分别为(已知线框按俯视的逆时针方向转动)(　　)A.BSω，电流方向为KNMLKB.BSω，电流方向为KNMLKC.BSω，电流方向为KLMNKD.BSω，电流方向为KLMNK解析：选B　MN边与磁场方向成30°时，感应电动势为e＝Emcosωt＝BSωcos30°＝BSω。由右手定则可知电流方向为KNMLK。2．[人教版选修3－2P34T3改编]如图所示，单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动

7、，设磁感应强度为0.01T，线圈边长AB为20cm，宽AD为10cm，转速n为50r/s，则线圈转动时感应电动势的最大值为(　　)A．1×10－2V　　　　　　B．3.14×10－2VC．2×10－2VD．6.28×10－2V解析：选D　感应电动势最大值Em＝BSω＝BS·2πn＝6.28×10－2V。3．[沪科版选修3－2P59T4改编]如图为某正弦式交变电流的图像，则该电流的瞬时值表达式为(　　)A．i＝10sin(100πt)AB．i＝10sin(10πt)AC．i＝20sin(50πt)AD．i＝20sin(

8、100πt)A解析：选D　由题图可知T＝0.02s，则ω＝＝100πrad/s。当t＝0.0025s时，i＝14.14A，代入i＝Imsinωt得Im＝20A。所以电流的瞬时值表达式为i＝20sin(100πt)A。4．[鲁科版选修3－2P61T1]两只相同的电阻，分别通以正弦波形的交流电和方波形的交流电，两种交流电的最大值相等，且周期相等(如