高考一轮物理复习选修32交变电流-传感器第1讲交变电流的产生和描述教科版省公开课金奖全国赛课一等奖微

第1讲

交变电流产生和描述届高考一轮物理复习课件选修3-2（教科版）1/45交变电流(1)定义：_____和_____都随时间做周期性改变电流．(2)图象：如图(a)、(b)、(c)、(d)所表示都属于交变电流．其中按正弦规律改变交变电流叫正弦交流电，如图(a)所表示．交变电流、交变电流图象

Ⅰ(考纲要求)1.大小方向2/45正弦交流电产生和图象(1)中性面①中性面：与磁场方向平行平面．②中性面与峰值面比较中性面峰值面含义线圈平面与磁场方向垂直线圈平面与磁场方向平行磁通量最大(BS)零磁通量改变率0最大感应电动势0最大(nBSω)电流方向发生改变方向不变2．3/45(2)产生：在匀强磁场里，线圈绕___________方向轴匀速转动．(3)图象：用以描述交流电随时间改变规律，假如线圈从中性面位置时开始计时，其图象为正弦曲线．如图(a)(e)、(f)所表示．垂直于磁场4/45周期和频率(1)周期(T)：交变电流完成___________改变(线圈转一周)(2)频率(f)：交变电流在1s内完成周期性改变_____．单位是赫兹(Hz)．(3)周期和频率关系：T＝__或f＝__

.正弦式交变电流函数表示式(线圈在中性面位置开始计时)(1)电动势e随时间改变规律：e＝_________.(2)负载两端电压u随时间改变规律：u＝_________.(3)电流i随时间改变规律：i＝________.其中ω等于线圈转动_______，Em＝______.正弦交变电流函数表示式、峰值和有效值Ⅰ(考纲要求)一次周期性次数1．2．EmsinωtUmsinωtImsinωt角速度nBSω5/45交变电流瞬时值、峰值、有效值(1)瞬时值：交变电流某一时刻值，是时间函数．(2)峰值：交变电流电流或电压所能到达最大值，也叫最大值．(3)有效值：跟交变电流热效应等效恒定电流值叫做交变电流有效值．对正弦交流电，其有效值和峰值3．6/457/45图中闭合线圈都在匀强磁场中绕虚线所表示固定转轴匀速转动，能产生正弦式交变电流是 (

)．答案

ABD1．8/45如图10－1－1甲所表示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向转轴OO′以恒定角速度ω转动，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈中产生交变电流按照图10－1－1乙所表示余弦规律改变，在t＝

时刻 (

)．图10－1－12．9/45A．线圈中电流最大B．穿过线圈磁通量为零C．线圈所受安培力为零D．穿过线圈磁通量改变率最大解析注意线圈转动过程中经过两个特殊位置(平行于磁感线和垂直于磁感线)时特点；磁通量、磁通量改变、答案

C10/45如图10－1－2所表示，矩形线框置于竖直向下磁场中，经过导线与灵敏电流表相连，线框在磁场中绕垂直于磁场方向转轴匀速转动，图中线框平面处于竖直面内．下述说法正确是 (

)．A．因为线框中产生是交变电流，所以电流表示数始

终为零B．线框经过图中位置瞬间，穿过线框磁通量最大C．线框经过图中位置瞬间，经过电流表电流瞬时值

最大D．若使线框转动角速度增大一倍，那么经过电流表

电流有效值也增大一倍3.图10－1－211/45解析本题考查电磁感应现象，基础题．线框在匀强磁场中匀速转动时，在中性面即线框与磁感线垂直时，磁通量最大感应电动势最小，而在题中图示位置线框与磁感应线平行时，磁通量最小感应电动势最大，A、B项错，C项对；电流有效值I＝

，现在其余量都不变，角速度增大一倍后，电流也增大一倍，D正确．答案

CD12/45某台家用柴油发电机正常工作时能够产生与我国照明电网相同交变电流．现在该发电机出现了故障，转子匀速转动时转速只能到达正常工作时二分之一，则它产生交变电动势随时间改变图象是 (

)．4．13/45解析线圈转速为正常时二分之一，据ω＝2πn＝知，周期变为正常时2倍，又据Em＝NBSω知，最大值变为正常时二分之一，结合我国电网交流电实际情况，知正确选项为B.答案

B14/45(·扬州模拟)一正弦式电流电压随时间改变规律如图10－1－3所表示．由图可知(

)．A．该交变电流电压瞬时值表示式

为u＝100sin25t(V)B．该交变电流频率为25HzC．该交变电流电压有效值为100VD．若将该交流电压加在阻值为R＝100Ω电阻两端，则

电阻消耗功率是50W5.图10－1－315/45答案

BD16/45(·北京海淀区一模)风速仪简易装置如图10－1－4甲所表示．在风力作用下，风杯带动与其固定在一起永磁铁转动，线圈中感应电流随风速改变而改变．风速为v1时，测得线圈中感应电流随时间改变关系如图10－1－4乙所表示；若风速变为v2，且v2>v1，则感应电流峰值Im和周期T改变情况是(

)．6．图10－1－417/45A．Im变大，T变小B．Im变大，T不变C．Im变小，T变小D．Im不变，T变大解析因为线圈和永磁铁不变，风速增大时，转速增大，磁感应强度改变率增大，故感应电动势增大，感应电流增大；转速增大，周期变小，故A正确．答案

A18/45(线圈在中性面位置开始计时)考点一正弦式电流改变规律及应用规律物理量函数图象磁通量Φ＝Φm·cosωt＝BScosωt电动势e＝Em·sinωt＝nBSωsinωt1.19/45规律物理量函数图象电压u＝Um·sinωt＝sinωt电流i＝Im·sinωt＝sinωt20/45如图10－1－5(a)所表示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点轴OO′以角速度ω逆时针匀速转动．若以线圈平面与磁场夹角θ＝45°时如图10－1－5(b)为计时起点，并要求当电流自a流向b时电流方向为正．则以下四幅图中正确是 (

)．【典例1】图10－1－521/45解析t＝0时线圈中感应电流方向c→b→a→d为负．经过时，线圈平面与磁场垂直，线圈中瞬时电流为零，所以D正确，A、B、C错误．答案

D22/45——关于交变电流图象题目分为两类一类是给出图象，求解相关物理量；另一类是经过计算，将结果用图象表示出来.23/45如图10－1－6所表示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电图象，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电图象如图线b所表示，以下关于这两个正弦交流电说法正确是 (

)．A．在图中t＝0时刻穿过线圈磁通量均为零B．线圈先后两次转速之比为3∶2C．交流电a瞬时值为u＝10sin5πt(V)【变式1】图10－1－624/45解析由图可知t＝0时刻时感应电动势为零，穿过线圈磁通量最大，选项A错误；由图可知Ta＝0.4s，Tb＝0.6s，线圈先后两次转速之比na∶nb＝Tb∶Ta＝3∶2，选项B正答案

BCD25/45考点二对交变电流“四值”比较和了解26/4527/45如图10－1－7所表示，N＝50匝矩形线圈abcd，ab边长l1＝20cm，ad边长l2＝25cm，放在磁感应强度B＝0.4T匀强磁场中，外力使线圈绕垂直于磁感线且经过线圈中线OO′轴以n＝3000r/min转速匀速转动，线圈电阻r＝1Ω，外电路电阻R＝9Ω，t＝0时，线圈平面与磁感线平行，ab边正转出纸外、cd边转入纸里．(1)在图中标出t＝0时感应电流方向；(2)写出感应电动势瞬时值表示式；(3)线圈转一圈外力做多少功？(4)从图示位置转过90°过程中流过电阻R电荷量是多少？【典例2】图10－1－728/45解析

(1)线圈感应电流方向为adcba(图略)．(2)线圈角速度ω＝2πn＝100πrad/s图示位置感应电动势最大，其大小为Em＝NBl1l2ω代入数据得Em≈314V电动势表示式e＝Emcosωt＝314cos100πtV.29/45答案

(1)adcba图略(2)e＝314cos100πtV

(3)98.6J

(4)0.1C30/45电阻为1Ω矩形线圈绕垂直于磁场方向轴，在匀强磁场中匀速转动，产生交变电动势随时间改变图象如图10－1－8所表示．现把交流电加在电阻为9Ω电热丝上，以下判断正确是 (

)．A．线圈转动角速度ω＝100rad/sB．在t＝0.01s时刻，穿过线圈磁通量最大C．电热丝两端电压U＝100VD．电热丝此时发烧功率P＝1800W【变式2】图10－1－831/45答案

D32/45(·皖南八校联考)如图10－1－9所表示，图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波交变电流与时间改变关系．若使这两种电流分别经过两个完全相同电阻，则经过1min时间，两电阻消耗电功之比W甲∶W乙为(

)．

【典例3】图10－1－933/45A．1∶ B．1∶2C．1∶3 D．1∶6答案

C34/45——求交变电流有效值“三同”标准交变电流有效值是依据电流经过电阻时产生热效应定义，即让交变电流和直流电经过相同电阻,在相同时间里若产生热量相同，则交变电流（电压）有效值就等于这个直流电流（电压）值，即求解交变电流有效值问题必须在相同电阻、相同时间、相同热量“三同”标准下求解.35/45一个边长为6cm正方形金属线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，电阻为0.36Ω.磁感应强度B随时间t改变关系如图10－1－10所表示，则线框中感应电流有效值为 (

)．【变式3】图10－1－1036/4537/45于是可作出i随时间改变图象如图所表示．由有效值定义，Q直＝Q交，I12Rt1＋I22Rt2＝I2Rt，12×107－10R＋18×10－10R＝5RI2，I＝×10－5A，故B选项正确．答案

B38/45(1)模型概述

“电动机”模型和“发电机”模型是高考题中时常出现凡在安培力作用下于磁场中运动通电导体均可看作电动机模型，在外力作用下于磁场中做切割磁感线运动导体均可看作发电机模型，此模型综合考查了磁场力作用、电磁感应、恒定电流、交流电、能量转化与守恒等知识．

13.“电动机、发电机”模型39/45(2)模型特点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关键点①受力由左手定则来判断②能量关系：P总＝P输出＋P热③实际功率：P实际≤P额定④电压、电流关系：U>IR①产生感应电动势方向由右手定则判定②感应电动势大小由法拉第电磁感应定律计算③注意感应电流最大值、瞬时值、有效值和平均值计算④能量转化中满足守恒形象比喻左手抓着电动机右手抓着发电机40/45如图10－1－11所表示为电动机简化模型，线圈abcd可绕轴O1O2自由转动．当线圈中通入如图所表示电流时，顺着O1O2方向看去，线圈将 (

)．A．顺时针转动B．逆时针转动C．依然保持静止D．既可能顺时针转动，也可能逆时针转动【例1】图10－1－1141/45解析在题中图示位置，由左手定则能够判断，ab边受到安培力向上，cd