2018高考物理大一轮复习 第11章 交变电流 传感器教学案

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1、第11章交变电流传感器第1节　交变电流的产生及描述一、交变电流的产生和变化规律1．交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化的电流．2．正弦交流电(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．(2)中性面①定义：与磁场垂直的平面．②特点：线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零．线圈每经过中性面一次，电流的方向就改变一次．(3)变化规律(线圈在中性面位置开始计时)①电动势(e)：e＝Emsinωt.②电压(u)：u＝Umsin_ωt.③电流(i)：i＝Imsin_ωt.(

2、4)图象(如图所示)二、描述交变电流的物理量1．交变电流的周期和频率的关系：T＝.2．峰值和有效值(1)峰值：交变电流的峰值是它能达到的最大值．(2)有效值：让交变电流与恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交流的一个周期内它们产生的热量相等，则这个恒定电流I、恒定电压U就是这个交变电流的有效值．(3)正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系I＝，U＝，E＝.3．平均值：＝n.[自我诊断]1．判断正误(1)交变电流的主要特征是电流的方向随时间周期性变化．(√)(2)大小变化而方向不变的电流也叫交变电流．(×)(3)线圈

3、经过中性面时产生的感应电动势最大．(×)(4)在一个周期内，正弦交流电的方向改变两次．(√)(5)最大值和有效值之间的倍关系只适用于正弦(余弦)交流电．(√)(6)交流电压表及交流电流表的读数均为峰值．(×)2．矩形线圈的面积为S，匝数为n，在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω匀速转动．当转到线圈平面与磁场垂直的图示位置时(　　)A．线圈中的电动势为nBSωB．线圈中的电动势为0C．穿过线圈的磁通量为0D．穿过线圈的磁通量变化率最大解析：选B.图示时刻线框的四边都不切割磁感线，不产生感应电动

4、势，即线圈中的电动势为0，故选项A错误，选项B正确；图示时刻线框与磁场垂直，磁通量最大，为Φ＝BS，故选项C错误；图示位置线圈中的电动势为0，根据法拉第电磁感应定律E＝n可知穿过线圈的磁通量变化率为0，故选项D错误．3．(多选)某小型发电机产生的交变电动势为e＝50sin100πt(V)．对此电动势，下列表述正确的有(　　)A．最大值是50V　B．频率是100HzC．有效值是25VD．周期是0.02s解析：选CD.由e＝Emsinωt＝50sin100πt(V)可知，Em＝50V，E有效＝＝25V，ω＝100πrad

5、/s，T＝＝0.02s，f＝50Hz，C、D正确．4．一个小型电热器若接在输出电压为10V的直流电源上，消耗电功率为P；若把它接在某个正弦交流电源上，其消耗的电功率为.如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为(　　)A．5VB．5VC．10VD．10V解析：选C.电热器接到直流电源上，由功率表达式P＝可知，P＝＝.当其接到交流电源时，有＝，则U2＝U1，U2为正弦交流电的有效值，则此交流电的最大值Um＝U2＝10V，C正确．5．某手摇交流发电机，其线圈绕垂直于匀强磁场方向的轴(位于线圈平面内)匀速转动，产生

6、的交变电流i随时间t变化的图象如图，由图象可知(　　)A．该交变电流频率是0.4HzB．该交变电流有效值是0.8AC．该交变电流瞬时值表达式是i＝0.8sin(5πt)AD．t＝0.1s时穿过线圈平面的磁通量最大解析：选C.根据电流随时间变化的图象知，交流电的周期为0.4s，故交流电的频率为2.5Hz，A错误；交变电流的最大值为0.8A，有效值为0.4A，B错误；把ω＝＝5πrad/s代入正弦式交变电流的瞬时值表达式得i＝0.8sin(5πt)A，C正确；t＝0.1s时，电流最大，此时穿过线圈平面的磁通量为零，D错误

7、．考点一　正弦交变电流的产生与瞬时值表达式1．正弦式交变电流的变化规律及对应图象(线圈在中性面位置开始计时)函数图象磁通量Φ＝Φm·cosωt＝BScosωt电动势e＝Em·sinωt＝nBSωsinωt电压u＝Um·sinωt＝sinωt电流i＝Im·sinωt＝sinωt2.两个特殊位置的特点(1)线圈平面与中性面重合时，S⊥B，Φ最大，＝0，e＝0，i＝0，电流方向发生改变．(2)线圈平面与中性面垂直时，S∥B，Φ＝0，最大，e最大，i最大，电流方向不改变．考向1：正弦交变电流的产生(1)解决此类问题的关键在于

8、把线圈在匀强磁场中的具体位置与转动的时刻对应好，也就是电流的变化规律与线圈在磁场中转动的具体情境对应好．(2)交变电动势的最大值Em＝nBSω，与转轴位置无关，与线圈形状无关．[典例1]　如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时(　　)A．线圈绕P1转动时