2011届龙门亮剑高三物理一轮复习：交变电流传感器 第1单元交变电流的产生和描述

1、考点速查考向解读1.交变电流、交变电流的图象2.正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值1.本内容是电磁感应知识的应用和延伸，在解决交变电流的产生过程、变压器的原理、电能的输送方法等问题时都要用到电磁感应、电路等知识，因此，本单元是前面知识的综合运用考点速查考向解读3.理想变压器4.远距离输电实验十一：传感器的简单使用2.纵观近几年的高考试卷，纯粹的交变电流、电磁场和电磁波的题目较少，大多是将交变电流的知识和电磁感应一章相结合而形成综合题，交变电流的知识仅仅是其中的一个环节而电磁场和电磁波则偏重于理论联系实际3.本章考查的题型以选择题为主，考查的重点是交变电流的产生、交变电流的“四值”和变压器的

2、计算问题.第1单元交变电流的产生和描述一、交变电流的产生1交变电流：大小和_都随时间做_变化的电流叫做交变电流2正弦交变电流的产生将线圈置于_，并绕垂直于磁感线的轴_，线圈中就会产生正弦交变电流方向周期性匀强磁场中匀速转动3中性面(1)定义：与磁场方向_的平面(2)特点线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量_，磁通量的变化率为_，感应电动势为_线圈转动一周，两次经过_，线圈每经过_，电流的方向就改变一次垂直最大零零中性面中性面NBSImsin_t某一时刻热效应相等3周期和频率：描述交变电流变化_的物理量(1)周期：完成_变化所需的时间(2)频率：在1 s内完成周期性变化的_快慢一次周期性次数正弦式

3、电流的变化规律1正弦式电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)函数图象磁通量mcos tBScos t电动势eEmsin tnBSsin t 规律物理量函数图象 规律物理量2.对中性面的理解(1)中性面是与磁场方向垂直的平面，是假想的参考面(2)线圈平面位于中性面时，穿过线圈平面的磁通量最大，而磁通量的变化率为零，产生的感应电动势为零(3)线圈平面与中性面垂直时，穿过线圈平面的磁通量为零，但磁通量的变化率最大，产生的感应电动势最大(4)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3交变电流瞬时值表达式的书写根本思路(1)确定正弦交变电流的峰值，

4、根据图象或由公式EmnBS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如：线圈从中性面开始转动，那么it图象为正弦函数图象，函数式为iImsin t.线圈从垂直中性面开始转动，那么it图象为余弦函数图象，函数式为iImcos t. 在交变电流的产生过程中，要特别注意两个特殊位置的不同特点：(1)线圈平面与中性面重合时，SB，最大，/t0，e0，i0，电流方向将发生改变(2)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 (2021年高考宁夏理综)如以下图甲所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴OO以角速度逆时针匀速转动假设以

5、线圈平面与磁场夹角45时(如图乙)为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正那么以下四幅图中正确的选项是()【思维通道】确定感应电流的变化图象，应从三个方面分析(1)感应电流的方向(2)感应电流的大小(3)感应电流大小的变化趋势从而排除错误选项，确定正确选项【解析】矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴转动时，产生的电流按正弦规律变化，由于t0时，线圈的转动方向如图乙，由右手定那么判断可得，此时ad中电流方向为由a到d，线圈中电流方向为adcba，与规定的电流正方向相反，电流为负值又因为此时ad、bc两边的切割速度方向与磁场方向成45夹角，【答案】D (1)此题以矩形线圈在磁场中转动为

6、背景，主要考查学生对交流发电机发电过程的理解和用图象描述交变电流的能力，同时考查学生对楞次定律或右手定那么和法拉第电磁感应定律的应用(2)交变电流的产生过程中，要注意线圈的两个特殊位置：中性面垂直中性面 一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如以下图甲所示，那么以下说法正确的选项是()At0时刻，线圈平面与中性面垂直Bt0.01 s时刻，的变化率最大Ct0.02 s时刻，交流电动势到达最大D该线圈相应产生的交流电动势的图象如图乙所示【答案】B对交变电流的“四值的比较和理解物理量物理含义重要关系适用情况及说明瞬时值交变电流某一时刻的值eEmsin t

7、 iImsin t计算线圈某时刻的受力情况1交变电流的瞬时值、峰值、有效值、平均值的比较2.对交变电流有效值的理解交变电流的有效值是根据电流的热效应(电流通过电阻生热)进行定义的，所以进行有效值计算时，要紧扣电流通过电阻生热(或热功率)进行计算注意“三同：即“相同电阻，“相同时间内产生“相同热量计算时“相同时间要取周期的整数倍，一般取一个周期注意：在交流电路中，电压表、电流表等电工仪表的示数均为交变电流的有效值在没有具体说明的情况下，所给出的交变电流的电压、电流指的是有效值 (15分)如右图所示，匀强磁场B0.1 T，所用矩形线圈的匝数N100，边长ab0.2 m，bc0.5 m，以角速度10

8、0 rad/s绕OO轴匀速转动当线圈平面通过中性面时开始计时，试求：(1)线圈产生的感应电动势的峰值；(2)线圈中感应电动势的瞬时值表达式；(3)由t0至t 过程中的平均电动势值【解析】(1)因线圈在匀强磁场中绕OO轴匀速转动所以EmNBS (2分)又Sabbc所以EmNBabbc1000.10.20.5100 V314 V (3分)(2)由于线圈平面通过中性面开始计时，所以交流电瞬时值表达式eEmsin t314sin 100t V (3分)【答案】(1)314 V(2)e314sin 100t V(3)200 V (1)中性面是交流电产生过程中的重要位置，由中性面开始计时和其他位置开始计时

9、计算交流电表达式不同(2)交流电路中，电流表、电压表测量的都是交流电的有效值(3)交流电路中，欧姆定律、焦耳定律同样适用 (2021年崇文模拟)如右图所示，一个边长L10 cm，匝数N100匝的正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO匀速转动，磁感应强度B0.50 T，角速度10 rad/s，外电路电阻R4.0 ，线圈内阻r1.0 .(1)求线圈转动的周期和感应电动势的最大值；(2)写出线圈由图中所示位置开始计时时，感应电动势的瞬时表达式；(3)求交流电压表的示数1矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的转轴匀速转动，产生的交流电动势的最大值为Em.设t0时线圈平面与磁场平行，当线

10、圈的匝数增加一倍，转速也增大一倍，其他条件不变时，交流电的电动势为()Ae2Emsin 2t Be4Emsin 2tCeEmcos 2t De4Emcos 2t【解析】产生电动势的最大值EmNBS2n；n为转速当N2N；n2n时，2Em4Em，所以交流电的电动势的表达式为e4Emcos 2t.【答案】D 2一正弦交流电的电压随时间变化的规律如以下图所示由图可知()【答案】BD3电阻R1、R2与交流电源按照如以下图甲所示方式连接，R110 ，R220 .合上开关S后，通过电阻R2的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图乙所示那么()【答案】B4(2021年高考福建理综)一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如以下图甲所示发电机线圈内阻为5.0 ，那么外接一只电