【三维设计】2016届高三物理一轮复习第十章交变电流传感器第1节交变电流的产生及描述

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高三物理高考第一轮复习课件：交变电流的产生和描述

提示:由Φ—t图象可以看出,在磁通量为零的时刻,磁
通量的变化率最大,产生的感应电动势也最大,原因是此时线圈的两边框垂直切割磁感线,产生的感应电动势为最大值.
热点二对交变电流有效值的理解 1.交变电流的“四值”的比较
物理量瞬时值
物理含义
重要关系
交变电流某一时刻的值
e=Emsin ωt i=Imsin ωt
=0.02 s
线圈匀速转动一周,外力做功大小等于电功的大小,即
W=I2(R+r)T=( E )2(R+r)T Rr
代入数据得W=98.6 J
(4)从t=0起转过90°的过程中,Δt内流过R的电荷量 q= NΦtNBS N1 B l2 l
(Rr)t Rr Rr 代入数据得q=0.1 C.
答案 (1)adcba (2)e=314cos 100πt V
第十章交变电流传感器
第1课时交变电流的产生和描述变压器考点自清
一、交变电流的产生和变化规律 1.交变电流
大小和方向都随时间做周期性变化的电流,叫做交变电流,简称交流（AC）.
2.正弦式交变电流（如图1所示）
图1
（1）定义:按正弦规律变化的交变电流.
（2）产生:将闭合矩形线圈置于匀强磁场中,并绕垂
变化,且最大感应电动势Em=nBabω,所以感应电动势的瞬时值表达式为e=nBabωsin ωt.
(3) En Φ t nπB2 / (a) b2nπBab
(4)i=
e
nBasbinπ
3
3nBab
Rr Rr
2(Rr)
答案 (1)自下而上 (2)e=nBabωsin ωt
(3) 2nBab

新题策2016高考物理(全国通用)一轮复习教师用书：第10章交变电流传感器(PDF版)

电流方向不改变 . 大, i 最大 ,
图象 , 函数式为i c o s = I ω t . m
磁场中 , 并绕过 a b、 c d 中点的轴O O '以角速度 ω 逆时针匀速转动. 若以线圈平面与磁场夹角 θ=4 时如图( 为计时起点, 并 5 ° b) 则下列四幅图中正确规定当电流自 a 流向b 时电流方向为正 . 的是 (
甲线圈平面与中性面垂直 t =0 时刻 , A.
图1 1 3 0
乙
t =0. 0 1s时刻 , Φ 的变化率最大 B.
交流电动势达到最小 C. t =0. 0 2s时刻 ,
书写交变电流瞬时值表达式的基本思路 3.
该线圈产生的交流电动势的图象如图乙所示 D.
)
2 8 1
【 ) 例 1】如图1 所示, 一矩形线圈a 0 1 2( a b c d 放置在匀强
( ) 图象 : 用以描述交流电随时间变化的规律 , 如果线圈从 3
构建思维桥梁
拓展延伸应用
��
( ) e
正弦交流电的产生和图象 2. ( ) 中性面 1
图1 1 1 0
( ) f
磁场中 , 绕垂直于磁感线的轴线做匀角速转动时 , 闭合线圈中就棒的速度随时间t 按正弦规律变化 , 而感应电动势又以速度成
【解析】由图可知t 穿过线圈的磁 =0 时刻时感应电动势为零 , , 先后两次转速之比 n 选项 B 正确; 交 n a∶ b =T b ∶T a =3∶2
边, 即线圈有一半位于匀强磁场之中 , 而另一半位于磁场之外 .
, , 通量最大 , 选项 A 正确 ; 由图可知 T 线圈 . 4 s T . 6s a =0 b =0 2 π ( , 流电 a 的瞬时值为u=Ums 得 u=1 选 i n t , V) 0 s i n5 π t T a

高三物理一轮复习必考部分第10章交变电流传感器第1节交变电流的产生及描述课时强化练

图 10-1-15lword 版本可编辑•欢迎下载支持.交变电流的产生及描述（限时：40分钟）A 级跨越本科线1. 在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图10-1-13甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，贝9（）【导学号：96622371]图 10-1-13A. t=0. 005 s 时线圈平面与磁场方向平行B. t=0.010 s 时线圈的磁通量变化率最大C. 线圈产生的交变电动势频率为100 HzD. 线圈产生的交变电动势的有效值为311 VA f=0. 005 s 时线圈平面与磁场方向平行，感应电动势最大，选项A 正确：t=0.010 s 时线圈的磁通量最大，变化率最小，选项B 错误：线圈产生的交变电动势周期为0.02 s, 频率为50 Hz,选项C 错误；线圈产生的交变电动势的最大值为311 V,选项D 错误.2. （多选）小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图10-1-14所示.此线圈与一个斤=9 Q 的电阻构成闭合电路，线圈自身的电阻r=l Q,下列说法正确的是（）图 10-1-14A. 交变电流的周期为0.2 sB. 交变电流的频率为2.5 HzC. 发电机输出电压的有效值为9^/2 VD. 发电机输岀的电功率为18 WBCD 根据u~ t 图可知此交流电的周期为C0. 4 s,选项A 错误：交变电流的频率为f的有效值为L' ¥=9^2 V,选项C 正确：发电机输出的电功率为P=W=18 W,选项D 正确.3. 图10-1-15甲是小型交流发电机的示意图，在匀强磁场中，一只矩形金属线圈绕与磁场方向垂直的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图乙所示.发电机线圈内阻为10 Q,外接一只电阻为90 Q 的灯泡，不计电路的其他电阻，贝IJ （）【导学号：96622372]=#=2.5 Hz,选项B 匸确;发电机电压的有效值为 V=l （hj2 V,输岀电压A. f=0时刻线圈平而与中性而垂直B. 每秒钟内电流方向改变100次C. 灯泡两端的电压为22 VD. 0〜0.01 s 时间内通过灯泡的电量为0B 从图象可以看出，是从金属线圈旋转至中性面时开始计时的，所以选项A 错误：交变电动势的周期为2X10_2 s,频率是50 Hz,因一个周期内电流的方向改变两次，所以每秒内电流方向改变1。

高考物理一轮复习第十章交变电流传感器基础学案

高考物理一轮复习第十章交变电流传感器基础学案传感器第1节交变电流的产生和描述[精题对点诊断]1、[正弦式交变电流的产生]图中闭合线圈都在匀强磁场中绕虚线所示的固定转轴匀速转动，不能产生正弦式交变电流的是( )【解析】A、B选项中闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场且过线圈平面的转轴匀速转动，满足产生正弦式交变电流的条件，能产生正弦式交变电流；C选项中转轴平行于磁场，转动过程中，穿过线圈的磁通量始终为零，故C中不产生正弦式交变电流；D选项中虽然只有一半线圈在磁场中，但是始终有一边切割磁感线按照正弦规律产生感应电动势，且一边转出磁场时，另一边恰好进入磁场，保证转动过程中感应电动势连续按照正弦规律变化，故C选项正确、【答案】 C2、[有效值与最大值]交流电压的瞬时值u＝Umsin(100πt)V，当t＝ s时，u＝5 V，从电压表中看到的示数应为()A、10 VB、10 VC、5 VD、5 V【解析】由交流电压表达式可知t＝ s时有5 ＝Umsin(100π)，则得Um＝10 V、从电压表中看到的任何时刻都是有效值，U＝＝10 V，选项A正确、【答案】 A3、[交流电的瞬时表达式]某交流电的瞬时表达式是i＝5sin(50πt)A、从t＝0时刻到第一次出现最大值的时间是()A、 sB、 sC、 sD、 s【解析】依题意从中性面开始计时，第一次出现电流最大值需 s，Δt ＝＝＝ s＝ s，选项A正确、【答案】A[基础知识回顾]一、正弦式交变电流1、产生如图10－1－1所示，将闭合线圈置于匀强磁场中，并绕垂直于磁感线方向的轴做匀速转动、图10－1－12、变化规律(线圈在中性面位置开始计时)(1)电动势e随时间变化的规律：e＝Emsin_ωt、(2)电压u随时间变化的规律：u＝Umsin_ωt、(3)电流i随时间变化的规律：i＝Imsin_ωt、其中ω等于线圈转动的角速度：Em＝nBl1l2ω＝nBSω、3、正弦式交变电流的图象(如图10－1－2所示)图10－1－2二、描述交变电流的物理量1、周期和频率(1)周期T：交变电流完成一次周期性变化(线圈转动一周)所需的时间，单位是秒(s)、公式表达式为T＝、(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)、(3)周期和频率的关系：T＝或f＝、2、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：让交变电流与恒定电流分别通过相同的电阻，如果它们在交变电流的一个周期内产生的热量相等，则这个恒定电流I、恒定电压U就是这个交变电流的有效值、(4)正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系I＝，U＝，E＝、(5)平均值：交变电流图象中波形与横轴所围面积跟时间的比值，其数值可以用＝n 计算、[基本能力提升]一、判断题(1)闭合线圈在磁场中转动，当线圈中磁通量最大时，线圈中产生的电流最大、()(2)只有在中性面开始计时时，电动势表达式才可书写为e＝Emsin ωt、(√)(3)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动经过中性面时，线圈中的感应电动势为零、(√)(4)交流电气设备上所标的电压和电流值是交变电流的峰值、()(5)交流电压表和电流表测量的是交流电的有效值、(√)(6)交变电流的峰值总是有效值的倍、()二、选择题一正弦式电流的电压随时间变化的规律如图10－1－3所示、由图可知()图10－1－3A、该交变电流的电压瞬时值的表达式为u＝100sin25 t(V)B、该交变电流的频率为4 HzC、该交变电流的电压的有效值为100 VD、若将该交流电压加在阻值为R＝100 Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率是50 W【解析】由题图可知，交变电流周期T＝410－2 s，峰值电压Um＝100 V，故交变电流的频率f＝＝25 Hz，有效值U＝＝50 V、加在R＝100 Ω的电阻上的热功率P＝＝50 W，瞬时值表达式u＝Umsint＝100sin50πt(V)，故选项D正确、【答案】D第2节变压器电能的输送[精题对点诊断]1、[变压器的原理](多选)理想变压器原、副线圈两侧一定相同的物理量有()A、交变电流的频率B、交变电流的功率C、磁通量的变化率D、交变电流的电压的最大值【解析】理想变压器原、副线圈中交变电流的频率相同，因为磁通量始终相同，变化的周期一样，A项正确；理想变压器没有能量损耗，B项正确；磁通量一样，变化率也一样，但根据公式E＝n，匝数不同，E的最大值也就不一样，C项正确，D项错误、【答案】ABC2、[变压器的电压关系、电流关系]如图10－2－1所示，一理想变压器原副线圈的匝数比为1∶2；副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220 V，额定功率为22 W；原线圈电路中接有理想电压表和理想电流表、现闭合开关，灯泡正常发光、若用U和I 分别表示此时电压表和电流表的读数，则()图10－2－1A、U＝110 V，I＝0、2 AB、U＝110 V，I＝0、05 AC、U＝110 V，I＝0、2 AD、U＝110 V，I＝0、2 A【解析】由变压原理＝可得U1＝110 V，即电压表示数为110 V；由P 入＝P出，灯泡正常发光可得P入＝U1I1＝P出＝22 W，I1＝ A＝0、2 A，故选项A正确、【答案】 A3、[远距离输电问题](多选)(xx江苏高考)在如图10－2－2所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有()图10－2－2A、升压变压器的输出电压增大B、降压变压器的输出电压增大C、输出电线上损耗的功率增大D、输电线上损耗的功率占总功率的比例增大【解析】升压变压器的输出电压由电源电压及匝数比决定，输出功率变大时升压变压器的输出电压不变，A项错误；由I＝可知当输出功率增大时输出电流增大，由U损＝IR及P损＝I2R可知U损及P 损均增大，故C项正确；当U损增大时降压变压器的输出电压减小，B项错误；由P损＝R可知＝R，当输出功率增大时输电线损耗比例增大，D项正确、【答案】CD[基础知识回顾]一、理想变压器1、构造和原理(如图10－2－3所示)图10－2－3(1)主要构造：由原线圈、副线圈和闭合铁芯组成、(2)工作原理：电磁感应的互感现象、2、理想变压器的基本关系式(1)功率关系：P入＝P 出、(2)电压关系：＝，若n1＞n2，为降压变压器；若n1＜n2，为升压变压器、(3)电流关系：只有一个副线圈时，＝；有多个副线圈时，U1I1＝U2I2＋U3I3＋…＋UnIn、二、远距离输电1、输电过程(如图10－2－4所示)图10－2－42、输送电流(1)I＝、(2)I＝、3、电压损失(1)ΔU＝U－U′、(2)ΔU＝IR、4、功率损失(1)ΔP＝P－P′、(2)ΔP＝I2R＝()2R＝、[基本能力提升]一、判断题(1)变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用、(√)(2)变压器不但能改变交变电流的电压，还能改变交变电流的频率、()(3)正常工作的变压器当副线圈与用电器断开时，副线圈两端无电压、()(4)变压器副线圈并联更多的用电器时，原线圈输入的电流随之增大、(√)(5)增大输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失、(√)(6)高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗、(√)二、选择题一理想变压器的原线圈上接有正弦交变电压，其最大值保持不变，副线圈接有可调电阻R、设原线圈的电流为I1，输入功率为P1，副线圈的电流为I2，输出功率为P2，当R增大时()A、I1减小，P1增大B、I1减小，P1减小C、I2增大，P2减小D、I2增大，P2增大【解析】原、副线圈匝数不变，输出电压不变，R增大，I2减小，P2减小，从而推知，I1减小，P1减小，B项正确、【答案】 B。

(新课标)高考物理一轮复习第十章交变电流传感器教参

Im (3) 有效值公式 I ＝适用于任何交变电流。 ( ×）
2
(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平均值。 ( ×）
( √）
(6) 我国使用的交变电流周期是 0.02 s，电流方向每秒改变 50 次。 ( ×） [ 对中性面的理解 ]
应电动势的最大值都为 e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压 (
)
A．峰值是 e0
B．峰值是 2e0
4 / 22
2 C．有效值是 Ne0 D ．有效值是 2Ne0
2
解析：选 D 因每匝矩形线圈 ab 边和 cd 边产生的电动势的最大值都是 e0，每匝中 ab 和 cd 串联，故每
匝线圈产生的电动势的最大值为 2e0。 N 匝线圈串联，整个线圈中感应电动势的最大值为
解析：选 AC 中性面是线圈平面与磁感线垂直的位置，线圈经过该位置时，穿过线圈的磁通量最大，
各边都不切割磁感线，不产生感应电动势，所以磁通量的变化率为零，
A 项正确， B 项错误；线圈每经过一
次中性面，感应电流的方向改变一次，但线圈每转一周时要经过中性面两次，所以每转一周，感应电流方向
就改变两次， C 项正确， D 项错误。
计算交变电流有效值的方法
1. 要取一个周期的时间计算电热。 2. 分段处理：曲线为正弦的部分用
I
＝
Im 2
U＝
Um 2 代替，不随时间变化的恒定的部分，有效值即为
瞬时值。
3．如图所示，表示一交流电的电流随时间而变化的图象，此交流电的有效值是
()
A． 5 2 A B ． 3.5 2 A C ．3.5 A D ． 5 A 解析：选 D 设交流电的有效值为 I ，令该交变电流通过一阻值为

2016届高三高考物理一轮课件第10章-3(交变电流、传感器)

人教物理
第十章
2016年新课标高考· 大一轮复习讲义
夯实·必备知识精研·疑难要点演练·目标课堂
解析：从乙图可以知道：每间隔 1 秒的时间光传感器就输出一个电信号，而在这一段时间内传送带运动了两个工件之间 0.2 的距离，所以传送带运动的速度是 v＝ m/s＝0.2 m/s.故 A 1 错误、B 正确；传送带每小时传送的距离为 s＝vt＝0.2×3 600 s m，工件个数为 n＝L＝3 600 个，C 正确、D 错误．答案：BC
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[典例赏析1]
用对温度敏感的半导体材料制成的
某热敏电阻 RT，在给定温度范围内，其阻值随温度的变化是非线性的．某同学将RT和两个适当的固定电阻 R1、R2连成如图a虚线框内所示的电路，图a
人教物理
第十章
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夯实· 必备知识
人教物理
第十章
2016年新课标高考· 大一轮复习讲义
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一、实验目的
1．认识热敏电阻、光敏电阻等传感器的特性．
2．了解传感器在技术上的简单应用．二、实验原理热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、烧杯、冷水、热水、小灯泡、学生电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线
人教物理
第十章
2016年新课标高考· 大一轮复习讲义
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3 ．为了保护电脑元件不受损害，在电脑内部有很多传感器，其中最重要的就是温度传感器，常用的温度传感器有两种：一种是用金属做的热电阻；另一种是用半导体做的热敏电阻．关于这两种温度传感器的特点，下列说法正确的是( )

2016届高考物理一轮复习(四川专版)备考指南第十章《交变电流传感器》

第十章 ⎪⎪⎪交变电流传感器[备考指南]第1节交变电流的产生及描述(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，线圈中的感应电动势为零，电流方向发生改变。

(√)(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。

(×) (6)交变电流的峰值总是有效值的2倍。

(×)要点一正弦式交变电流的产生及变化规律1．正弦式交变电流的产生(1)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，ΔΦΔt ＝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，ΔΦΔt 最大，e 最大，i 最大，电流方向不改变。

(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E m ＝n BSω，与转轴位置无关，与线圈形状无关。

2．正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)[典例] (2014·全国卷Ⅰ)如图10-1-1(a)，线圈ab 、cd 绕在同一软铁芯上，在ab 线圈中通以变化的电流，用示波器测得线圈cd 间电压如图(b)所示，已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比，则下列描述线圈ab 中电流随时间变化关系的图中，可能正确的是( )图10-1-1图10-1-2[解析] 根据题图(b)可知：cd 两端在时间0～0.5内产生恒定的电压，根据法拉第电磁感应定律，穿过线圈的磁通量均匀变化，即ΔiΔt为恒定不变，故选项C 正确，A 、B 、D 错误。

[答案] C[针对训练]1.(2015·福州质检)有一不动的矩形线圈abcd ，处于范围足够大的可转动的匀强磁场中，如图10-1-3所示。

高三物理一轮复习第10章交变电流传感器精品课件新人教

第1节交变电流的产生和描述
正弦式电流的变化规律
1．正弦式交流电的变化规律(注意图与图的对应关系)
2．交变电流瞬时值表达式的基本书写思路 (1)确定正弦式交变电流的峰值，根据已知图象或由公式 Em＝nBSω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． ①线圈从中性面开始转动，则it图象为正弦函数图象，函数式为i＝Imsin ωt. ②线圈从垂直中性面开始转动，则it图象为余弦函数图象．函数式为i＝Imcos ωt. ③线圈不是从以上两位置开始转动，先通过三角函数变换到以上两种形式，再写出函数表达式．
对交变电流的“四值”的理解和应用
如图所示，一个边长L＝10 cm，匝数n＝100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′匀速运动，磁感应强度B＝0.50 T，角速度ω＝10π rad/s，外电路电阻R＝4.0 Ω，线圈内阻r＝1.0 Ω. (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，感应电动势的瞬时值表达式． (3)求交流电压表的示数．【点拨】由磁场情况和线圈转动情况可以确定瞬时值表达式，电压表和电流表的示数均为电路中电压和电流的有效值．
【解析】物体在重力、推力、斜面的支持力和摩擦力四个力的作用下做匀速直线运动，所以受力平衡．但这四个力不在同一平面内，不容易看出它们之间的关系．我们把这些力分解在两个平面内，就可以将空间问题变为平面问题，使问题得到解决．将重力沿斜面、垂直于斜面分解．我们从上面、侧面观察，如图甲、图乙所示．
(b)
(2010·全国卷Ⅱ)如图所示，一热敏电阻RT放在控温容器M内：为毫安表，量程6 mA，内阻为数十欧姆；E为直流电源，电动势约为3 V，内阻很小；R为电阻箱，最大阻值为999.9 Ω；S为开关. 已知RT在95℃时阻值为150 Ω，在20 ℃时的阻值约为550 Ω. 现要求在降温过程中测量在95～20 ℃之间的多个温度下RT的阻值. (1)在图中画出连线，完成实验原理电路图． (2)完成下列实验步骤中的填空． ①依照实验原理电路图连线． ②调节控温容器M内的温度，使得RT温度为95 ℃. ③将电阻箱调到适当的初值，以保证仪器安全． ④闭合开关. 调节电阻箱，记录电流表的示数I0 ，并记录________. ⑤将RT的温度降为T1 (20 ℃＜T1＜95 ℃)；调节电阻箱，使得电流表的读数________，记录________________. ⑥温度为T1时热敏电阻的电阻值RT1＝________. ⑦逐步降低T1的数值，直至20 ℃为止；在每一温度下重复步骤⑤⑥

高考物理一轮复习第10章交变电流传感器1第一节交变电流的产生和描述随堂检测巩固落实新人教版

高考物理一轮复习第10章交变电流传感器1第一节交变电流的产生和描述随堂检测巩固落实新人教版1．(多选)如图，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( ) 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TC．在t＝时，两导线框中产生的感应电动势相等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解析：选BC．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，产生的感应电流的变化为一个周期，B项正确；在t＝时，导线框转过角度为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＝BR2ω，C项正确；导线框N转动的一个周期内，有半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．2．(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：选AD．t＝0时，磁通量为零，磁感线与线圈平面平行，A 正确；当磁感线与线圈平面平行时，磁通量变化率最大，感应电动势最大，画出感应电动势随时间变化的图象如图，由图可知，t＝1 s 时，感应电流没有改变方向，B错误；t＝1．5 s时，感应电动势为0，C错误；感应电动势最大值Em＝NBSω＝NΦm＝100×0．04×(V)＝4π(V)，有效值E＝×4π(V)＝2π(V)，Q＝T＝8π2(J)，D正确．3．(多选)(2018·盐城统考)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( )A．波浪发电产生电动势e的瞬时表达式为e＝16sin (πt)VB．灯泡中电流i的瞬时表达式为i＝4sin (πt)A。

近年届高考物理一轮复习第10章交变电流传感器1第一节交变电流的产生和描述课后达标能力提升新人教版(

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1 第一节交变电流的产生和描述(建议用时：60分钟）一、单项选择题1．（2018·南通模拟)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E m，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0．5E mD．角速度ω等于错误!解析：选D．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＝E m sin ωt,式中E m＝BSω，因Φm＝BS,故角速度ω＝错误!,D项正确；设e＝0．5E m,则解出ωt＝错误!，此时Φ＝B·S cos错误!＝错误!BS ＝错误!Φm,所以C项错误．2．如图甲所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴OO′匀速转动，从图示位置开始计时，产生的感应电动势e随时间t的变化曲线如图乙所示．若线圈的转速变为原来的2倍，而其他条件保持不变，从图示位置转过90°开始计时,则能正确反映线圈中产生的电动势e随时间t的变化规律的图象是（）解析：选A．由题图乙知，周期T＝4 s，感应电动势的最大值E m＝1 V，而感应电动势的最大值的表达式E m＝NBSω＝NBS·2πT．若仅把线圈的转速变为原来的2倍,则周期T′变为原来的错误!，即T′＝2 s，而感应电动势的最大值E′m变为原来的2倍,即E′m＝2 V,所以选项B、C错误；从图示位置转过90°开始计时,也就是t＝0时线圈中产生的感应电动势应为0，所以选项A正确,D错误．3．小型手摇发电机线圈共N匝,每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO′，线圈绕OO′匀速转动,如图所示．矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻,则发电机输出电压( )A．峰值是e0B．峰值是2e0C．有效值是错误!Ne0D．有效值是错误!Ne0解析：选D．因每匝矩形线圈ab边和cd边产生的电动势的最大值都是e0，每匝中ab和cd串联,故每匝线圈产生的电动势的最大值为2e．N匝线圈串联，整个线圈中感应电动势的最大值为2Ne0,因线圈中产生的是正弦交流电，则发电机输出电压的有效值E＝错误!Ne0，故选项D正确．4．如图甲所示,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．则如图所示的四个选项图中正确的是( )解析:选D．矩形线圈绕垂直于匀强磁场的转轴匀速转动产生正弦式交变电流,在开始计时(t＝0)时线圈为题图乙所示的位置,据右手定则判断电流为负方向,首先排除A、B选项．若达题图甲所示的位置，感应电流为负向的峰值,可见t＝0的时刻交变电流处于负半轴且再经错误!到达中性面位置,或者φ0＝错误!，瞬时值表达式i＝I m sin(ωt－φ0)，所以0＝I m·sin错误!，t＝错误!，故D选项正确．5．(2018·宿迁质检）如图所示为一交流电压随时间变化的图象．每个周期内，前三分之一周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定．根据图中数据可得，此交流电压的有效值为（)A．7．5 V B．8 VC．2错误! V D．3错误! V解析：选C．根据电流的热效应有错误!错误!·错误!·错误!＋错误!·错误!＝错误!T，解得U2＝60 V2，所以U＝2错误! V，C项正确．6．如图所示,在xOy直角坐标系中的第二象限有垂直坐标平面向里的匀强磁场，第四象限有垂直坐标平面向外的匀强磁场,磁感应强度的大小均为B．直角扇形导线框半径为L、总电阻为R，在坐标平面内绕坐标原点O以角速度ω逆时针匀速转动．线框从图中所示位置开始转动一周的过程中，线框内感应电流的有效值是（)A．I＝错误!B．I＝错误!C．I＝0 D．I＝BLω2R解析:选B．从图示位置转过90°的过程中，即在0～错误!时间内，线框中的感应电动势为E＝错误!BL2ω，感应电流沿顺时针方向；在转过90°至180°的过程中，即在错误!～错误!时间内,线框中的感应电动势仍为E＝错误!BL2ω，感应电流沿逆时针方向；在转过180°至270°的过程中，即在错误!～错误!时间内，线框中的感应电动势仍为E＝错误!BL2ω,感应电流沿逆时针方向；在转过270°至360°的过程中，即在错误!～T时间内，线框中的感应电动势仍为E ＝错误!BL2ω，感应电流沿顺时针方向．根据有效值的定义知I＝错误!．B项正确．二、多项选择题7．(2018·南京高三适应性考试）有一种自行车,它有能向自行车车头灯泡供电的小型发电机，其原理示意图如图甲所示；图中N、S是一对固定的磁极，磁极间有一固定在绝缘转轴上的矩形线圈，转轴的一端有一个与自行车后轮边缘接触的摩擦轮．如图乙所示,当车轮转动时，因摩擦而带动摩擦轮转动，从而使线圈在磁场中转动而产生电流给车头灯泡供电．关于此装置，下列说法正确的是( ）A．自行车匀速行驶时线圈中产生的是交流电B．小灯泡亮度与自行车的行驶速度无关C．知道摩擦轮和后轮的半径，就可以知道后轮转一周的时间里摩擦轮转动的圈数D．线圈匝数越多，穿过线圈的磁通量的变化率越大解析:选AC．摩擦轮带动线圈在磁场中绕垂直于磁感线的轴转动，产生交流电，故A正确；行驶速度会影响感应电动势的大小，所以影响灯泡的亮度，故B错误；摩擦轮和后轮属于皮带传动,具有相同的线速度，如果知道了半径关系，就能知道角速度关系，也就能知道转速关系，故C正确；线圈匝数不影响穿过线圈的磁通量的变化率的大小,故D错误．8．如图所示,图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系．则（)A．两种形式的交变电流最大值相同B．两种形式的交变电流有效值之比为1∶2C．两种形式的交变电流周期之比为2∶3D．若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻，则经过1 min的时间，两电阻消耗的电能之比为1∶3解析:选AD．由题图甲和题图乙分别表示的正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系图象可知，两种形式的交变电流最大值都是1 A，选项A正确；题图甲表示的正弦脉冲波周期为0．06 s,题图乙表示的方波的周期为0．04 s,两种形式的交变电流周期之比为3∶2,选项C错误；设正弦脉冲波的电流有效值为I1,根据有效值的定义，前错误!周期和后错误!周期的有效值都为错误! A，根据有效值的定义有错误!错误!R·错误!＋错误!错误!R·错误!＝I错误!R·T，解得I1＝错误! A．题图乙表示的方波交变电流大小不变，其有效值[跟交变电流的热效应等效的恒定电流值］等于最大值,I2＝1 A．两种形式的交变电流有效值之比为I1∶I2＝1∶错误!，选项B错误;由W＝UIt＝I2Rt可知，若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻，则经过1 min 的时间，两电阻消耗的电能之比W甲∶W乙＝I错误!∶I错误!＝1∶3,选项D正确．9．(2018·扬州中学高三考试)如图所示，边长为L的正方形单匝线圈abcd，其电阻为r，外电路的电阻为R,ab的中点和cd的中点的连线O′O恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度为B．若线圈从图示位置开始以角速度ω绕轴O′O匀速转动，则以下判断正确的是（）A．图示位置线圈中的感应电动势最大，为E m＝BL2ωB．闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为e＝错误!BL2ωsin ωtC．线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R的电荷量为q＝错误!D．线圈转动一周的过程中，电阻R上产生的热量为Q＝错误!解析：选BD．题图所示位置，线圈中通过的磁通量最大，但感应电动势为零，A错误；线圈所围成的闭合电路中产生的感应电动势最大值为E m＝错误!BL2ω，故对应的瞬时值表达式为e ＝错误!BL2ωsin ωt，B正确；由q＝错误!可得线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R 的电荷量q ＝错误!，C 错误;电阻R 上产生的热量应利用有效值求解，即转动一周的过程中产生的热量：Q ＝［⎦⎥⎤E m 2(R ＋r )2R ×错误!＝错误!，D 正确． 10．面积为S 、阻值为R 的金属框放置在匀强磁场中，磁场方向与金属框平面垂直,磁感应强度随时间的变化规律B ＝B 0sin ωt ，则（）A ．金属框中产生的电动势的最大值为B 0S ωB ．金属框中电流的有效值为B 0S ωRC ．在一个周期内金属框产生的焦耳热为错误!D ．在第一个错误!周期内流过某截面的电荷量为错误!解析：选AD ．金属框中的磁通量变化与该框在磁感应强度恒为B 0的磁场中以ω匀速转动的情况相同．因此最大电动势为E m ＝B 0S ω，A 正确；电流的有效值为I ＝错误!＝错误!,B 错误;在一个周期内金属框产生的焦耳热为：Q ＝I 2RT ＝错误!错误!·R ·错误!＝错误!，C 错误；在第1个T4内，ΔΦ＝B 0S ，则q ＝错误!·Δt ＝错误!·Δt ＝错误!，D 正确．三、非选择题11．电压u ＝1202sin ωt V 、频率为50 Hz 的交变电流,把它加在激发电压和熄灭电压均为u 0＝60错误! V 的霓虹灯的两端．(1)求在一个小时内,霓虹灯发光时间有多长？(2）试分析为什么人眼不能感到这种忽明忽暗的现象．错误!解析：（1)如图所示，画出一个周期内交变电流的u －t 图象，其中阴影部分对应的时间t 1表示霓虹灯不能发光的时间，根据对称性，一个周期内霓虹灯不能发光的时间为4t 1当u ＝u 0＝60错误! V 时，由u ＝120错误!sin ωt V 求得：t 1＝错误! s再由对称性知一个周期内能发光的时间为：t＝T－4t＝错误! s－4×错误! s＝错误! s1再由比例关系求得一个小时内霓虹灯发光的时间为：t＝错误!×错误! s＝2 400 s．(2）很明显霓虹灯在工作过程中是忽明忽暗的，而熄灭的时间只有错误! s(如图中t2～t3那段时间）,由于人的眼睛具有视觉暂留现象,而这个视觉暂留时间约为错误! s远大于错误! s，因此经过灯光刺激的人眼不会因为短暂的熄灭而有所感觉．答案：(1）2 400 s (2)见解析12．(2018·泰州高港区检测)如图甲所示是某同学设计的一种振动发电装置的示意图，一个半径r＝0．10 m、匝数n＝20匝的线圈套在永久磁铁槽中，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布（其右视图如图乙所示）．在线圈所在位置磁感应强度B的大小均为B＝0．20 T，线圈的电阻为R1＝0．50 Ω，它的引出线接有R2＝9．5 Ω的小电珠L．外力推动线圈框架的P端，使线圈沿轴线做往复运动，便有电流通过电珠．当线圈向右的位移x随时间t变化的规律如图丙所示时（x取向右为正）．求：(1)线圈运动时产生的感应电动势E的大小；（2)线圈运动时产生的感应电流I的大小；(3）每一次推动线圈运动过程中作用力F的大小；(4)该发电机的输出功率P．解析：（1）由x－t图,可得线圈的切割速度v＝错误!＝0．80 m/s．线圈做切割磁感线运动产生的感应电动势E＝n·2πrBv＝20×2×3．14×0．10×0．20×0．80 V≈2．0 V．(2）由闭合电路的欧姆定律,感应电流I＝错误!＝错误! A＝0．20 A．（3)由于线圈每次运动都是匀速直线运动,由平衡条件F推＝F安,即F推＝nBI·2πr＝20×0．20×0．20×2×3．14×0．10 N≈0．50 N．(4)发电机的输出功率即小电珠的电功率P＝I2R＝0．202×9．5 W＝0．38 W．2答案：(1)2．0 V （2）0．20 A （3)0．50 N （4）0．38 W。

【三维设计】(四川专用)高考物理一轮复习第十章交变电流传感器章节同步练习

第十章交变电流传感器[备考指南]第1节交变电流的产生及描述(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，线圈中的感应电动势为零，电流方向发生改变。

(√)(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。

(×) (6)交变电流的峰值总是有效值的2倍。

(×)要点一正弦式交变电流的产生及变化规律1．正弦式交变电流的产生(1)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，ΔΦΔt ＝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，ΔΦΔt 最大，e 最大，i 最大，电流方向不改变。

(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E m ＝nBS ω，与转轴位置无关，与线圈形状无关。

2．正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)[典例] (2014·全国卷Ⅰ)如图1011(a)，线圈ab 、cd 绕在同一软铁芯上，在ab 线圈中通以变化的电流，用示波器测得线圈cd 间电压如图(b)所示，已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比，则下列描述线圈ab 中电流随时间变化关系的图中，可能正确的是( )图1011图1012[解析] 根据题图(b)可知：cd 两端在时间0～0.5内产生恒定的电压，根据法拉第电磁感应定律，穿过线圈的磁通量均匀变化，即ΔiΔt为恒定不变，故选项C 正确，A 、B 、D 错误。

【三维设计】高考物理一轮复习第十章第1单元交变电流的产生及描述课件新人教版(安徽北京专版)

时值
Em R＋r
时，指的是交变电
压的最大值
物理量物理含义重要关系
应用情况及说明
(1)通常所说的交变电流的电根据电流对正弦、压、电流强度、交流电表的读
的热效应余弦交变数、保险丝的熔断电流值、电
(电流通过电流 E＝器设备铭牌上所标的电压、电
有效值
电阻产生 Em2，U＝流值都是指交变电流的有效
(4)在解决有关交变电流的图像问题时，应先把交变电流的图像与线圈的转动位置对应起来，再根据特殊位置的特征解题。
[典题例析]
[例1] 如图10－1－6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′ห้องสมุดไป่ตู้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
4．正弦式电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)
规律物理量
磁通量
函数
Φ＝Φm·cosωt ＝BScosωt
图像
规律物理量
电动势
电压
函数
e ＝ Em·sinωt ＝ nBSωsinωt u ＝ Um·ωsinωt ＝RR＋Emr sinωt
图像
规律物理量
电流
函数
i＝Im·sinωt＝ RE＋mrsinωt
时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正。则如图
10－1－7所示的四幅图中正确的是
()
图10－1－6
图10－1－7
[审题指导] 确定感应电流的变化图像，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，确定正确答案。
[解析] 矩形线圈绕垂直于匀强磁场的转轴匀速转动产生正弦式电流，在开始计时(t＝0)时线圈在图乙所示的位置，据右手定则判断电流方向为负方向，首先排除 A、B 选项。若在图甲所示的位置，感应电流为负向的峰值，可见 t＝0