[山东专用]2013届高考物理复习方案一轮复习课件第10单元-交变电流传感器

线圈 ad、bc 切割磁感线产生电动势 e＝2BL1v⊥＝2BL1vsinθ＝
2BL1·ω
L2 2
·sinωt
＝
BSωsinωt
；
若
线
圈
有
N
匝，则
e＝
NBSωsinωt，其中 S 为线圈面积．
矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，将经过两个特殊位
置：
(1)中性面：与匀强磁场磁感线垂直的平面叫中性面．线
圈平面处于中性面时：
变式题 有一个小型发电机，机内的矩形线圈匝数为 100 匝，电阻为 0.5 Ω.线圈在匀强磁场中以恒定的角速度绕垂直 于磁场方向的固定轴转动，穿过每匝线圈的磁通量 Φ 随时间 的变化规律如图 44－7 所示．由此可知发电机电动势瞬时值 表达式为( )
刻线圈中的感应电动势为 e＝4cos 2Tπt，C 正确；磁通4 ＝2πT，则穿过线圈任意时刻的磁通量 Φ＝
2T π sin
2Tπt，D 错误．
第44讲 │ 考向互动探究
► 1．探交究变电考流向的二图象可交提变供的电信流息图象问题
(1)根据图象的意义，从图象的纵坐标轴上可以直接读出交变 电流的峰值，从图象的横坐标轴上可以直接读出交变电流的周期， 从而可推导角速度及频率．
第44讲 │ 考点自主梳理
图44－1
第44讲 │ 考点自主梳理
► 知识点二 交变电流的规律(线圈在中性面位置开始计时) 1 ． 正 弦 式 交 变 电 流 的 变 化 规 律 ： e ＝ _E_m_s_i_n_ω_t_ ， u ＝
_U_m__si_n_ω_t___，i＝_I_m_si_n_ω__t __.其中 ω 等于线圈转动的角速度． 2．正弦式交变电流的图象如图 44－2 所示．
[答案]B
第44讲 │ 考向互动探究
[解析] 由图乙可知，正弦式交变电流的最大值为 311 V， 周期 T＝0.02 s，所以该交变电流的有效值为 E 有＝Em2＝3121 V≈220 V，频率 f＝T1＝50 Hz，C、D 错误；由图乙，t＝0.005 s 时电动势最大，磁通量的变化率最大，A 错误；由图乙，t ＝0.01 s 时电动势为 0，磁通量变化率为 0，但磁通量最大， 线框处于中性面位置，B 正确．
第十单元 │ 复习策略指南
本单元复习时应强化对基本概念与规律的理解与掌握，建 议复习时突破以下重点或难点：
1．区分描述交流电的物理量：理解交变电流的产生过程， 会用图象、函数形式表述正弦交变电流，会区分与求解交变电 流的瞬时值、有效值、最大值；
2．掌握变压器的几个关系：输入功率与输出功率相等、 电压与匝数的关系、电流与匝数的关系；输出功率决定输入功 率、输入电压决定输出电压、输出电流决定输入电流；
2．正弦式交变电流变化规律的函数与图象(线圈在中性面位置 开始计时)
第44讲 │ 考向互动探究
第44讲 │ 考向互动探究
例 2 如图 44－6 所示是某种正弦式交变电压的波形图，由图 可确定该电压的( )
图 44－6 A．周期是 0.01 s B．最大值是 311 V C．有效值是 311 V D．表达式为 u＝220sin100πt V
的电流，简称交流(AC)． 2．正弦式交变电流：按__正__弦____规律变化的交变电流． 3．正弦式交变电流的产生：如图 44－1 所示，将闭合矩形
线圈置于匀强磁场中，并绕__垂__直____于磁场方向的轴做匀速转 动．中性面位置：穿过线圈的磁通量__最__大____、感应电动势为 零、电流方向发生改变的位置；垂直于中性面位置：穿过线圈 的磁通量__为__零____、感应电动势__最__大____的位置．
第44讲 │ 考向互动探究
考向互动探究
► 探究考向一 交变电流的产生和描述
如图 44－3 甲所示，将一个平面线圈置于匀强磁场中，并 使它绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈中就会产生正弦式交 变电流．
第44讲 │ 考向互动探究
甲
乙
图44－3
第44讲 │ 考向互动探究
如图乙所示，由中性面开始经过时间 t 转过角度 θ＝ωt，
第44讲 │ 考向互动探究
例 1 [2011·天津卷]在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与 磁感线垂直的转轴匀速转动，如图 44－4 甲所示．产生的交 变电动势的图象如图乙所示，则( )
甲
乙
图 44－4
第44讲 │ 考向互动探究
A．t＝0.005 s 时线框的磁通量变化率为零 B．t＝0.01 s 时线框平面与中性面重合 C. 线框产生的交变电动势有效值为 311 V D. 线框产生的交变电动势频率为 100 Hz
[答案] C
第44讲 │ 考向互动探究
[解析] 当线圈从图示位置开始计，此时交变电流的瞬时值表
达式为 i＝Imcosωt，当 ωt＝60°时，i＝1 A，可解得 Im＝2 A，其有
效值为
I＝
Im ＝ 2
2
A，B 错误；回路消耗的功率 P＝I2R＝4 W，
A 错误；线圈中感应电动势的最大值 Em＝ImR＝4 V，所以任意时
第44讲 │ 考向互动探究
[点评] 对正弦式交变电流的产生，要求明确线圈的瞬 时位置、电动势图象以及瞬时值表达式之间的对应关系，了 解感应电动势的周期(频率)、感应电动势峰值的计算方法．例 1 是利用图象考查交变电流的产生等相关问题，变式题则考 查交变电流的瞬时表达式及功率问题.
第44讲 │ 考向互动探究
图 44－2 图象提供的主要信息有峰值、周期(或频率)、各时刻的瞬 时值及各时刻对应的线圈的位置．
第44讲 │ 考点自主梳理
► 知识点三 描述交变电流的物理量
1 1．交变电流的周期和频率的关系：T＝___f _____. 2．交变电流峰值、瞬时值、有效值和平均值 (1)电动势的峰值 Em＝_N__B_S_ω___.涉及_电__容__器___(元件)的两 极之间的耐压值时考虑峰值． (2)瞬时值：e＝NBSωsinωt.以中性面位置为计时起点，在 确定线圈在磁场中的__位__置____时考虑瞬时值．
江苏卷6，海南卷12， 四川卷17
全国Ⅱ卷19，天津 卷7，重庆卷17， 四川卷19，山东卷 19
浙江卷16，山东 卷20，福建卷15， 课标全国卷17， 海南卷11，江苏
卷13
高压输电
广东卷9，海南卷9， 江苏卷7，福建卷
山东卷19
13，浙江卷17
第十单元 │ 使用建议
使用建议
1. 本单元可根据交变电流的产生——交变电流的描述— —交变电压的改变——交变电流的输送这一主线进行复习．
2．课时安排：本单元建议安排6课时：第44讲、第45讲 各2课时，第46讲、单元训练各1课时.
第44讲 │ 交变电流的产生及描述
第44讲 交变电流的产生及描述
第44讲 │ 编读互动
编读互动
1．通过本讲的复习，使学生理解交变电流的产生原理， 掌握交变电流的变化规律．要抓住两个位置(中性面位置、垂 直于中性面位置)，理解交变电流最大值、瞬时值、有效值的 意义并进行有关计算，能用数学表达式、图象表述交变电流随 时间变化的关系．
①线圈各边都不切割磁感线，感应电动势为零．
第44讲 │ 考向互动探究
②磁感线垂直于中性面，该时刻穿过线圈的磁通量最大， 但磁通量的变化率为零．
③交变电流的方向在中性面的两侧是相反的． ④线圈每经过中性面一次，感应电流方向改变一次． (2)线圈平面处于跟中性面垂直的位置即线圈平面平行于 磁感线时，穿过线圈的磁通量为零，但磁通量的变化率最大， 感应电动势最大．
[答案] C
第44讲 │ 考向互动探究
[解析] 由图象知，该交变电压的周期为 0.02 s，峰值为 311 V， 则有效值 U＝Um2＝3121 V＝220 V，故选项 A、C 错误，选项 B 正 确；角频率 ω＝2Tπ＝100 πrad/s，正弦式交变电压的瞬时值表达式 为 u＝Umsinωt＝311sin100πt V，故选项 D 错误．
交变电流 交变 电流的图象
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：传感器的 简单使用
要求 Ⅰ
Ⅰ Ⅰ Ⅰ
第十单元 │ 复习策略指南
复习策略指南
本单元是电磁感应的应用和延伸，主要知识点有交变电流 的产生、交变电流的变化规律及表征交变电流的物理量、变压 器的工作原理和远距离输电以及传感器在科学技术、现实生活 中的应用．复习重点是交变电流的产生原理、图象和交变电流 的四值、变压器电路的动态分析、远距离输电问题及传感器的 应用．
2. 本讲教学可以按下面的思路安排： (1)通过例1及变式题掌握正弦交变电流的产生原理． (2)通过例2及变式题掌握交变电流的图象，并由图象获 取信息． (3)通过例3及变式题掌握交变电流的峰值、瞬时值和有 效值的应用．
第44讲 │ 考点自主梳理
考点自主梳理
► 知识点一 交变电流的产生 1．交变电流：__大__小____和__方__向____都随时间做周期性变化
新课标·山东科技版
第十单元 交变电流 传感器
第十单元 │ 知识系统总览 知识系统总览
第十单元 │ 课标考纲展示
课标考纲展示
新课程标准
考试大纲
(1)知道交变电流，能用函数表达式和图象描述 交变电流． (2)通过实验，了解电容器和电感器对交变电流 的导通和阻碍作用． (3)通过实验，探究变压器电压与匝数的关系． (4)了解从变电站到住宅的输电过程，知道远距 离输电时应用高电压的道理． (5)知道非电学量转换成电学量的技术意义． (6)通过实验，知道常见传感器的工作原理． (7)列举传感器在生活和生产中的应用.
第44讲 │ 考向互动探究
[点评] 本题考查对交变电流图象的解读能力，要求考生
能够通过交变电流图象找出周期、最大值并计算有效值，写出
交变电流表达式．对交变电流有效值的计算要看交变电流是否
为正弦(余弦)式交变电流，只有正弦(余弦)式交变电流才可应
用
I＝
Im 和 2
U＝U2m求解．
第44讲 │ 考向互动探究
(1)通过复习使学生理解交变电流的产生及其变化规律， 掌握交流电的数学表达式、图象，并根据图象确定相应的物理 模型．
第十单元 │ 使用建议
(2)指导学生从互感现象的本质入手理解变压器原副线圈 的匝数比与端电压比之间的关系，理解理想变压器副线圈上输 出的功率与原线圈输入的功率的关系、副线圈电流控制原线圈 电流等规律，掌握变压器电路的动态分析思路及远距离输电问 题的一般计算方法．
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第十单元 交变电流 传感器
第44讲 交变电流的产生及描述 第45讲 变压器 远距离输电 第46讲 传感器的简单使用
第44讲 │ 考点自主梳理
(3)交变电流的有效值是根据电流的_热__效__应___规定的，E ＝Em2，I＝ Im2，U＝Um2，涉及用电器的_电__功__率___、热功率等问 题时考虑有效值．
NΔΦ (4)平均值： E ＝____Δ__t ____.涉及一段时间内通过回路的 _电__荷__量___时考虑平均值．
3．熟悉远距离输电的流程：发电机——升压变压器—— 远距离输电——降压变压器——用户．
4．识记常见传感元件的特性，理解常见传感器电路的工 作原理．
第十单元 │ 高考纵览
高考纵览
考点 交变电流
理想变 压器
2009
2010
2011
天津卷9，课标全国 卷19，福建卷16
广东卷19
四川卷20、天津 卷4、安徽卷19
(2)周期与角速度、频率的关系是 T＝1f＝2ωπ，交变电流的频率 与线圈转动的频率相等．
(3)图象本身体现了函数关系，反映了交变电流的瞬时变化关 系，故图象本身是书写交变电流瞬时值表达式的依据．
第44讲 │ 考向互动探究
(4)交变电流的表达式与线圈平面初始位置有关，由图象可以 确定线圈的初始位置，即从中性面的位置开始计时，交变电流的 图象为正弦图象；从垂直中性面的位置开始计时，交变电流的图 象为余弦图象．
变式题 [2011·四川卷 ]如图 44－5 所示，在匀强磁场中 匀速转动的矩形线圈的周期为 T，转轴 O1O2 垂直于磁场方向， 线圈电阻为 2 Ω.从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线 圈转过 60°时的感应电流为 1 A．那么( )
图 44－5
第44讲 │ 考向互动探究
A．线圈消耗的电功率为 2W B．线圈中感应电流的有效值为 2 A C．任意时刻线圈中的感应电动势为 e＝4cos2Tπt D. 任意时刻穿过线圈的磁通量为 Φ＝Tπsin2Tπt