高考物理课件 第十一章 交变电流 传感器 11.1 交变电流的产生和描述课件

D 对：线圈中感应电动势的最大值
Em＝nBωS＝nωΦm＝n2TπΦm＝100×22π×0.04 V＝4π V， 有效值 E＝Em2＝2 2π V， 故在一个周期内线圈产生的热量 Q＝ER2T＝2 22π2×2 J＝8π2 J. 答案：AD
4．(2018·福建漳州二模)(多选)海洋中蕴藏着巨大的能量，利用 海洋的波浪可以发电．在我国南海上有一浮桶式波浪发电灯塔，其 原理示意图如图甲所示．浮桶内的磁体通过支柱固定在暗礁上，浮 桶内置线圈随波浪相对磁体沿竖直方向运动，且始终处于磁场中， 该线圈与阻值 R＝15 Ω 的灯泡相连，浮桶下部由内、外两密封圆筒 构成(图中斜线阴影部分)，如图乙所示，其内为产生磁场的磁体， 与浮桶内侧面的缝隙忽略不计；匝数 N＝200 的线圈所在处辐射磁 场的磁感应强度 B＝0.2 T，线圈直径 D＝0.4 m，电阻 r＝1 Ω.取重 力加速度 g＝10 m/s2，π2≈10.若浮桶随波浪上下运动的速度可表示 为 v＝0.4πsin(πt)m/s，则下列说法正确的是( )
解析：由题图乙知 Im＝10 2 A，I＝ Im2＝10 A，A 正确．T＝2×10 －2s，ω＝2Tπ＝100π rad/s，B 错误．t＝0.01 s 时，I＝Im，此时线圈平 面与磁场方向平行，C 正确．由右手定则判定 0.02 s 时电阻 R 中电 流方向自左向右，D 错误．
答案：AC
3．(2017·天津卷，6)(多选)在匀强磁场中，一个 100 匝的闭合 矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的
答案：D
2．(多选)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．以下判断正确 的是( )
A．电流表的示数为 10 A B．线圈转动的角速度为 50 π rad/s C．0.01 s 时线圈平面与磁场方向平行 D．0.02 s 时电阻 R 中电流的方向自右向左
磁通量随时间按图示正弦规律变化．设线圈总电阻为 2 Ω，则( ) A．t＝0 时，线圈平面平行于磁感线 B．t＝1 s 时，线圈中的电流改变方向 C．t＝1.5 s 时，线圈中的感应电动势最大 D．一个周期内，线圈产生的热量为 8π2 J
解析：A 对：t＝0 时，Φ＝0，故线圈平面平行于磁感线．B 错： 线圈每经过一次中性面电流的方向改变一次，线圈经过中性面时， 磁通量最大，故在 t＝0.5 s、1.5 s 时线圈中的电流改变方向．在 t ＝1 s 时线圈平面平行于磁感线，线圈中的电流方向不变．C 错：线 圈在磁场中转动，磁通量最大时，感应电动势为 0，磁通量为 0 时， 感应电动势最大，故 t＝1.5 s 时，感应电动势为 0.
(3)电流方向的改变：线圈通过中性面时，电流方向发生改变， 一个周期内线圈两次通过中性面，因此电流的方向改变两次．
(4)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．
2．交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
规律 物理量
函数表达式
图象
磁通量 Φ＝Φmcos_ωt＝BScos_ωt
流的有效值 I＝ Im2＝2 2 A，灯泡的电功率 P＝I2R＝120 W，C 正 确．灯泡两端电压的有效值 U＝IR＝2 2×15 V＝30 2 V，D 错误．
答案：BC
考点二 交变电流“四值”的理解及应用 1．正弦交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值 (1)瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数． (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： ①定义：让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相同 的时间内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫作这一交流的有 效值．
A．波浪发电产生电动势 e 的瞬时表达式 e＝16sin(πt)V B．灯泡中电流 i 的瞬时表达式 i＝4sin(πt) A C．灯泡的电功率为 120 W
D．灯泡两端电压的有效值为152 2 V
解析：线圈在浮桶里随波浪上下运动切割磁感线产生感应电动 势，e＝NBLv＝NBπDv＝64sin(πt) V，A 错误．R 总＝R＋r＝16 Ω， 则灯泡中电流 i 的瞬时表达式 i＝Re总＝4sin(πt)A，B 正确，灯泡中电
盘查考点·对点突破 考点一 正弦式交变电流的产生及变化规律
1．交变电流的产生
(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)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，ΔΔΦt ＝0，e＝0， i＝0，电流方向将发生改变．
②线圈平面与中性面垂直时，S∥B，Φ＝0，ΔΔΦt 最大，e 最大， i 最大，电流方向不改变．
(3)周期和频率的关系：T＝1f 或 f＝T1.
多维练透
1．一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀 速转动．在转动过程中，线框中的最大磁通量为 Φm，最大感应电 动势为 Em，下列说法中正确的是( )
A．当磁通量为零时，感应电动势也为零 B．当磁通量减小时，感应电动势也减小 C．当磁通量等于 0.5Φm 时，感应电动势等于 0.5Em D．角速度 ω 等于ΦEmm
解析：根据正弦式交变电流的产生及其变化规律，当磁通量最 大时，感应电动势为零；当磁通量减小时，感应电动势在增大；磁 通量减为零时，感应电动势最大．由此可知 A、B 项错误；设从线 框位于中性面开始计时，则有 e＝Emsinωt，式中 Em＝BSω.因 Φm＝ BS，故角速度 ω＝ΦEmm，D 项正确；设 e＝0.5Em，则解出 ωt＝π6，此 时 Φ＝B。Scosπ6＝ 23BS＝ 23Φm，所以 C 项错误．
电动势 e＝Emsin_ωt＝nBSωsin_ωt
电压 电流
u＝Umsin_ωt＝RR＋Emrsin_ωt i＝Imsin_ωt＝RE＋mrsin_ωt
3.周期和频率 (1)周期 T：交变电流完成一次周期性变化所需的时间，单位是 秒(s)．公式表达式为 T＝2ωπ. (2)频率 f：交变电流在 1 s 内完成周期性变化的次数，单位是 赫兹(Hz)．