2019高考物理一轮复习课件11.1交变电流传感器

菜 单
要求 Ⅰ
高考命题实况 2015 2016 2017
常考角度
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Ⅰ Ⅱ Ⅰ
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(1) 根据线框在磁 场中的转动求解 描述交变电流的 物理量 卷 Ⅰ ： 天 津 理 (2) 根据交变电流 T16 综：T6 的图像或表达式 卷Ⅰ： 卷 Ⅲ ： T16 北 京 理 求解描述交变电 T19、 综：T16 流的物理量 T21 (3) 变压器的基本 原理和动态分析 (4) 远距离输电问 题
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第十一章
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交变电流
传感器
第一节
交流电的产生及描述
[基础落实课]
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菜
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课前预习·知识回顾
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方形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴 OO′匀速转
动，电流表为理想交流电表，线圈中产生的交变电流随 时间的变化如图乙所示，则
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图11－1－2
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A．电流表的示数为10 A
B．线圈转动的角速度为50 rad/s
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C．0.01 s时线圈平面和磁场平行
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D．0.01 s时线圈的磁通量变化率为0 答案 AD
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4. 导学号：82210949 ( 多选 ) 在两块金属板上加交 2π 变电压 u＝Umsin T t，当 t＝0 时，板间有一个带电 粒子正处于静止状态，下面关于带电粒子以后的运动 情况的判断正确的是 A．t＝T 时，带电粒子回到原出发点 B．带电粒子始终向一个方向运动 T C．t＝ 时，带电粒子将有最大速度 2 T D．t＝ 时，带电粒子位移最大 2
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2．(多选)关于中性面，下列说法正确的是 A．线圈在转动中经中性面位置时，穿过线圈的磁通 量最大，磁通量的变化率为零 B．线圈在转动中经中性面位置时，穿过线圈的磁通
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量为零，磁通量的变化率最大
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(4) 交流电气设备上所标的电压和电流值是交变 电流的有效值。( √ ) (5)交流电压表和电流表测量的是交流电的峰值。 (× )
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(6)交变电流的峰值总是有效值的 2倍。( × )
图示
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概念
中性面位置 B⊥S Φ ＝BS，最大
与中性面垂直的位置 B∥S Φ＝0，最小
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ΔΦ ΔΦ 特点 e＝n ＝0， 最小 e＝n ＝nBSω，最大 Δt Δt 感应电流为零，方 向改变 感应电流最大，方向不变
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解析 当导线框 N 完全进入磁场后，通过线框的磁 通量将不变， 故无感应电流产生， 因此它不会产生正弦交 流电，A 项错误；导线框每转动一圈，产生的感应电流的 T 变化为一个周期，B 项正确；在 t＝ 时，导线框转过角 8 度为 45°，切割磁感线的有效长度相同，均为绕圆心的 转动切割形式，设圆弧半径为 R，则感应电动势均为 E＝ 1 2 BR ω，C 项正确；导线框 N 转动的一个周期内，有半 2 个周期无感应电流产生， 所以两导线框的感应电动势的有 效值并不相同， 由闭合电路欧姆定律可知， 两导线框的电 阻相等时，感应电流的有效值一定不相同，D 项错误。
一、交变电流、交变电流的图像
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1．交变电流 方向都随时间做周期性变化的电流。 大小和____ (1)定义：____ (2)按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流。
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2．正弦式交变电流的产生和图像
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3．交变电流的瞬时值、峰值、有效值 (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(电流、 电压或电动势)所能达到 的最大的值，也叫最大值。
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图11－1－4
A．两导线框中均会产生正弦交流电 B．两导线框中感应电流的周期都等于 T T C．在 t＝ 时，两导线框中产生的感应电动势相等 8 D．两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流 的有效值也相等
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垂直于磁场 方向 (1) 产生：在匀强磁场里，线圈绕 ____________ 的轴匀速转动。 (2) 图像：用以描述交变电流随时间变化的规律，如 果线圈从中性面位置开始计时，其图像为正弦曲线。如
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图11－1－1甲、乙、丙所示。
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图11－1－1
(3)有效值：跟交变电流的热效应等效的恒定电流 的值叫做交变电流的有效值。对正弦式交变电流，其 Em Um 2 ， U＝ _____ 有效值和峰值的关系为： E＝_____ 2 ，I＝ Im 2 。 _____
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1．判断下列说法的正误
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考点内容 交变电流、 交变电流的 图像 正弦交变电 流的函数表 达式、峰值 和有效值 理想变压器 远距离输电 实验十三： 传感器的简 单使用
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垂直于纸面。 现使线框 M、 N 在 t＝0 时从图示位置开始， 分别绕垂直于纸面、 且过 OM 和 ON 的轴， 以相同的周期 T 逆时针匀速转动，则 导学号：82210950
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交变电流
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二、 正弦式交变电流的函数表达式、 峰值和有效值
1．周期和频率
一次周期性 变化(线圈转 (1)周期(T)： 交变电流完成______________
2π 一周)所需的时间，单位是秒(s)，公式 T＝ 。 ω
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(1) 矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，一定会产生
正弦式交变电流。( × ) (2) 线圈在磁场中转动的过程中穿过线圈的磁通量最
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大时，产生的感应电动势也最大。( × ) (3) 矩形线圈在匀强磁场中匀速转动经过中性面时，
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线圈中的感应电动势为零，电流方向发生改变。(√ )
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C．线圈每经过一次中性面，感应电流的方向就改变 一次 D．线圈每转动一周经过中性面一次，所以线圈每转 动一周，感应电流的方向就改变一次
答案
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AC
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传感器3 ． ( 多选 ) 图11 － 1 － 2 甲为交流发电机的原理图，正
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2.正弦式交变电流的变化规律(如图11－1－3)
磁通量：Φ＝Φmcos ωt；电动势：e＝Emsin ωt；电流
：i＝Imsin ωt。
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图11－1－3
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(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)。
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1 1 f 或 f＝____ T 。 (3)周期和频率的关系：T＝____
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2．正弦式交变电流的函数表达式 (线圈在中性面位置
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解析
t＝0 时刻，根据图乙表示的转动方向，由
右手定则得，此时 ad 中电流方向为由 a 到 d，线圈中 电流方向为 a→d→c→b→a， 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 2 与磁场方向成 45°夹角，由 E＝2Blv⊥，可得 E＝2 2 2 2 Blv＝ Em，即此时电流是最大值的 倍，由图乙还 2 2 能观察到，线圈在接下来 45°的转动过程中，ad、bc 两边的切割磁场的速度越来越小，所以感应电动势应 减小， 感应电流应减小。 综合上述三点可知 D 项正确。
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BC
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课堂互动·考点突破
◆考点一 正弦交变电流的产生及变化规律
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1．交流电产生过程中的两个特殊位置
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交变电流
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［题组突破］
[交变电流的产生过程分析]
1．(多选)(2016· 全国)如图 11－1－4，M 为半圆形导 线框，圆心为 OM；N 是圆心角为直角的扇形导线框，圆 心为 ON；两导线框在同一竖直面(纸面)内；两圆弧半径相 等；过直线 OMON 的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向
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答案
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D
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[交流电的瞬时值表达式] 3．图 11－1－6 甲是交流发电机模型示意图。在磁 感应强度为 B 的匀强磁场中，有一矩形线圈 abcd 可绕 线圈平面内垂直于磁感线的轴 OO′转动， 由线圈引出的 导线 ae 和 df 分别与两个跟线圈一起绕 OO′转动的金属 圆环相连接， 金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑 动接触， 这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电 阻 R 形成闭合电路。图乙是线圈的主视图，导线 ab 和 cd 分别用它们的横截面来表示。已知 ab 长度为 L1，bc 长度为 L2，线圈以恒定角速度 ω 逆时针转动。(只考虑 单匝线圈) 导学号：82210952
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中电流变化规律的是
图11－1－5
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菜
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开始计时)
Emsin ωt 。 (1)电动势e随时间变化的规律：e＝___________
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(2)负载两端的电压u随时间变化的规律：u＝
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Umsin ωt 。 ___________ Imsin ωt 。其中 ω (3) 电流 i 随时间变化的规律： i ＝ __________ nBSω 。 等于线圈转动的________ 角速度 ，Em＝________
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[交流电的图像描述]
2. 导学号：82210951 (2017· 太原模拟 ) 如图 11 － 1 － 5 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 ω 逆时针匀速转动。 若以线圈平 面与磁场夹角 θ ＝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。则图中能正确反映线圈