高考物理一轮第十章交变电流传感器第1节课时1交变电流的产生和描述正弦交变电流的产生及变化规律鲁科版.doc

高考物理一轮第十章交变电流传感器第1节课时1交变电流的产生和描述正弦交变电流的产生及变化规律鲁科版 考点强化正弦交变电流的产生及变化规律?1.考点精讲?2.典例剖析?3.规律方法?4.跟踪训练第十章交变电流传感器?5.真题演练?1.考点精讲1对中性面的理解 (1)中性面是与磁场方向垂直的平面，是假想的一个参考面 (2)线圈每经过中性面一次，电流方向就改变一次，线圈转动一周，两次经过中性面，所以电流的方向改变两次B ab中性面 (3)线圈平面与中性面重合时,SB,最大,e0,/t0,i0,电流方向将发生改变. (4)线圈平面与中性面垂直时,SB,0,/t最大,e最大,i最大,电流方向不改变.2正弦式交变电流的变化规律物理量函数图象磁通量电动势电压电流m costBScost eE m sintnBSsint uU m sintsint iI msintsint线圈由中性面位置开始计时的运动过程B ab3.交变电流瞬时值表达式书写的基本思路 (1)确定正弦式交变电流的峰值，根据已知图象或由公式E mnBS求出相应峰值 (2)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式若线圈从中性面位置开始转动，则it图象为正弦函数图象，函数表达式为iI msint.若线圈从垂直中性面位置开始转动，则it图象为余弦函数图象，函数表达式为iI mcost.4.电动机、发电机模型概述“电动机”模型和“发电机”模型是高考题中时常出现的题型，凡在安培力作用下在磁场中运动的通电导体均可看成电动机模型，在外力作用下在磁场中做切割磁感线运动的导体均可看成发电机模型，此模型综合考查了磁场力的作用、电磁感应、恒定电流、交变电流、能量转化与守恒等知识电动机发电机工作原理通电线圈在磁场中受到安培力而转动闭合线圈在磁场中受外力转动，产生感应电动势能量转化电能转化为机械能机械能转化为电能解题要点 (1)产生的感应电动势方向由右手定则判定 (1)受力由左手定则来判断 (2)能量关系P总P输出P热 (2)感应电动势大小由法拉第电磁感应定律计算 (3)实际功率P实际P额定 (3)注意感应电流的最大值、瞬时值、有效值和平均值的计算 (4)电压、电流关系UIR (4)转化中满足能量守恒 (2)模型特点?2.典例剖析【例例1】(多选)(xx山东卷，17)如图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场,为交流电流表.线圈绕垂直于磁场的水平轴OO沿逆时针方向匀速转动,从图示位置开始计时,产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示示.以下判断正确的是().A.电流表的示数为10A B.线圈转动的角速度为50rad/s C.0.01s时线圈平面与磁场方向平行D.0.02s时电阻R中电流的方向自右向左审题设疑 (1)由i-t图象可得出哪些描述线圈转动特征的物理量？ (2)电流表的示数与哪个物理量有关系？转解析审题导析1.理清线圈转动过程中某时刻所处位置与磁通量、磁通量的变化率、感应电动势、感应电流之间的大小关系.2.了解由交变电流图象可得到的物理量.【备选】(xx天津卷，4)在匀强磁场中，一矩形金属框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则()At0.005s时线框的磁通量变化率为零Bt0.01s时线框平面与中性面重合C线框产生的交变电动势有效值为311V D线框产生的交变电动势频率为100Hz解析由图象知，该交变电流电动势峰为值为311V，交变电为动势频率为f50Hz，C、D；错；t0.005时，e311V，磁通量变化最快，t0.01s时，e0，磁通量最大，线圈处于中性面位置，A错，B对答案B解析显隐E mT=1/f?3.规律方法反思总结 (1)解决此类问题的关键在于把线圈在匀强磁场中的具体位置与图象上的时刻对应好，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)由正弦式交变电流图象可直接、间接得到的信息由图象可读出交变电流的电压或电流的最大值，进而利用正弦式交变电流最大值与有效值的关系得到有效值。 期由图像可读出交变电流的变化周期T，然后计算得出角速度2T。 根据最大值、角速度等信息可以写出交变电流的瞬时值表达式。 (3)值交变电动势的最大值E mnBS，与转轴位置无关，与线圈形状无关。 【变式训练11】交变电流的产生过程(xx四川成都新津中学考试)一一圈闭合矩形线圈abcd绕垂直于磁感线的固定轴OO匀速转动，线圈平面位于如图甲所示的匀强磁场中。 通过线圈内的磁通量随时间的变化规律如图乙所示。 下列说法正确的是()At 1、t3时刻通过线圈的磁通量变化率最大Bt 2、t4时刻线圈中感应电流方向改变Ct 1、t3时刻线圈中感应电流方向改变Dt 2、t4时刻线圈中感应电动势最小解析t 1、t3时刻磁通量最大，磁通量的变化率为零，这两个时刻感应电流方向改变，t 2、t4时刻感应项电动势最大，选项A、B、D错误，C正确。 答案C解析显隐【变式练训练2】图象信息的应用(xx陕西宝鸡质检)如图示示,图线a是是线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的正弦式交变电流的图象,当调整线圈转速后,所产生的正弦式交变线电流的图象如图线b所示。 以下关于这两个正弦式交变电流的说法中正确的是()A线圈先后两次转速之比为12B交变电流a的电压瞬时值u10sin0.4t(V)C交变电流b的电压最大值为203V D在图中t0时刻穿过线圈的磁通量为零转解析?4.跟踪训练【跟踪训练】矩形线框在匀强磁场内匀速转动过程中，线框输出的交流电压随时间变化的图象如图所示，下列说法中正确的是是().A.交流电压的有效值为362V B.交流电压的最大值为362V,频率为0.25Hz C.2s末线框平面垂直于磁场,通过线框的磁通量最大D.1s末线框平面垂直于磁场,通过线框的磁通量变化最快解析由题中中u-t图象知知,U m=362V，f=0.25Hz,B正确；有为效值则为36V,A错误；2s末,线框产生的感应电动势为零,所所以此时线框平面垂直于磁场,C正确；1s末,线框产生的感应电动势最大,此时线框平面平行于磁场,通过线框的磁通量变化最快,D错误.答案BC解析显隐【跟踪训练】如图甲为示，将阻值为R5的电阻接到内阻不计的正弦交变电源上,电流随时间变化的规律如图乙所示，电流表串联在电路中测量电流的大小.对此,下列说法正确的是()A电阻R两端电压变化规律的函数表达式为u2.5sin(200t)V B电阻R消耗的电功率为1.25W C如图丙所示，若此交变电流由一矩形线框在匀强磁场中匀速转为动产生，当线圈的转速提升一倍时，电流表的示数为1A D这一交变电流与图丁所示电流比较，其有效值之比为12转解析注意此问图形有效值的求法【跟踪训练】(多选)如图示,在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周为期为T，转轴O1O2垂直于磁场方向,线圈电阻为2。 从线圈平面与磁场方向平行时开始计时,线圈转过60角时的感应电流为1A。 那么()A线圈消耗的电功率为4W B线圈中感应电流的有效值为2A C任意时刻线圈中的感应电动势为e4cos2Tt D任意时刻穿过线圈的磁通量为Tsin2Tt转解析解析度线圈转动角速度2T，线圈平面从与磁场方向平行开过始计时，当转过60角时，电流的瞬时值表达式为iI mcos601A得得I m2A，正弦交变电流有效值II m22A，B项错；率线圈消耗的功率PI2R4W，A项正确；由欧姆定律可知，感值应电动势最大值E mI mR4V为，所以瞬时值表达式为e4cos2Tt，C项正确；通过线圈的磁通量msintmsin2Tt，值由感应电动势的最大值E mBSm2T得得mEm T2，代入上式得Em T2sin2Tt2Tsin2Tt，D项错。 答案AC转原题?5.真题演练【真题】(xx福建理综)如图实验室一台手摇交流发电机，阻内阻r1.0，接外接R9.0关的电阻闭合开关S，当发电机转子以某一转速匀速转动时，势产生的电动势e102sin10t V，则则()A.该交变电流的频率为10Hz B.该电动势的有效值为102V C.外接电阻R所消耗的电功率为10W D.电路中理想交流电流表为的示数为1.0A解析本题考查交变电流的规律及有效值解题关键是要从表达式入手，利用最大值求有效值，由利用角速度求频率由e102sin10t V，为可知频率为5Hz，为有效值为10V，流电路中电流I1A，阻电阻R上消耗的电功率PI2R9WD选项正确答案D解析显隐【真题】(多选)(xx天津卷，7)如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，线产生的交变电动势图象如图乙中曲线a、b所示，则则()A次两次t0时刻线圈平面均与中性面重合B线曲线a、b对应的线圈转速之比为23C线曲线a表示的交变电动势频率为25Hz