高考物理一轮总复习 必修部分 第10章 交变电流 传感器 第1讲 交变电流的产生和描述课件
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必考部分
第10章 交变电流 传感器
高考 高考对本部分知识的考查主要以选择题的形式出现，但也出现过关于交变电流的计算
地位 题，试题的难度一般在中等偏下，分值在 6～10 分左右。
1.交变电流、交变电流的图 象 (Ⅰ) 2．正弦交变电流的函数表 考纲 达式、峰值和有效值(Ⅰ) 下载 3．理想变压器(Ⅱ) 4．远距离输电(Ⅰ) 实验十一：传感器的简单 使用
A．在线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大 B.在线圈平面转到中性面的瞬间，线圈中的感应电流最大 C.在线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量最小 D.在线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，线圈中的感应电流最小
解析 线圈在中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大，感应电动势最小为 0，所以感应电流也最小为 0，所以 A 选项正确，B 选项错误。在与中性面垂直的瞬间，磁通量最小，感应电动势最大，所以感应电 流最大，C 选项正确，D 选项错误。
A.线框中的电流先沿逆时针方向再沿顺时针方向
B.线框中感应电动势的最大值为
2 5
V
C.线框中感应电流的有效值为 4 A
D.线框穿过磁场区域的过程中外力做功为 0.048 J
解析 由法拉第电磁感应定律可得：E＝Blv，其中 l 为切割的有效长度，l＝0.2sin103πx，代入得电动势
第1讲 交变电流的产生和描述
板块一 主干梳理·对 点激活
知识点 1 交变电流、交变电流的图象 Ⅰ
1.交变电流 (1)定义：大小和方向都随时间做 周期性变化 的电流叫做交变电流。 (2)图象：图(a)、(b)、(c)、(d)所示电流都属于交变电流，其中 按正弦规律变化的交变电流叫正弦交变电流 ，
二、对点激活 1.[交流电的判定]图中不表示交变电流的是( )
解析 只要电流的方向发生变化，就叫交流电，所以只有 A 选项的电流方向不变，是直流电而不是交 流电。A 选项正确，其他 B、C、D 选项都是错误的。
2.[交流电的产生]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( )
磁通量
最大(BS)
0
磁通量的变化率
0
最大
感应电动势
0
最大(nBSω)
电流方向
发生改变
方向不变
(3)正弦交流电的图象：用以描述交变电流随时间变化的规律，如果从线圈位于中性面位置时开始计时， 其图象为正弦曲线。如图甲、乙所示。
(4)变化规律
正弦交变电流的函数表达式(线圈在中性面位置时开始计时) ①电动势 e 随时间变化的规律： e＝Emsinωt ，其中 ω 表示线圈转动的角速度，Em＝nBSω。 ②负载两端的电压 u 随时间变化的规律： u＝Umsinωt 。 ③电流 i 随时间变化的规律： i＝Imsinωt 。
1.交变电流的产生及其各物理量的变化规律，应 用交流电的图象解决问题。 2.利用有效值的定义，对交变电流的有效值进行 计算。 考纲 3.理想变压器原、副线圈中电流、电压、功率之 解读 间的关系应用，变压器动态变化的分析方法。 4.远距离输电的原理和相关计算。 5．传感器的简单使用，能够解决与科技、社会 紧密结合的问题。
如图(a)所示。
2．正弦交变电流的产生和变化规律 (1)产生：在匀强磁场中，线圈绕垂直于磁场方向的轴 匀速转动 产生的电流是正弦交变电流。
ห้องสมุดไป่ตู้
(2)中性面 ①中性面： 线圈平面与磁感线垂直的位置 称为中性面。
②中性面的特点以及与峰值面(中性面的垂面)的比较
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
4．[描述交流电的物理量](多选)如图所示，光滑绝缘水平桌面上直立一个单匝矩形导线框，线框的边长 LAB＝0.3 m，LAD＝0.2 m，总电阻为 R＝0.1 Ω。在直角坐标系 xOy 中，有界匀强磁场区域的下边界与 x 轴 重合，上边界满足曲线方程 y＝0.2sin103πx m，磁感应强度大小 B＝0.2 T，方向垂直纸面向里。线框在沿 x 轴正方向的拉力 F 作用下，以速度 v＝10 m/s 水平向右做匀速直线运动，则下列判断正确的是( )
1.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，线圈中产生的一定是正弦交 变电流。 ( √ )
2.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最大。( × ) 3.有效值公式 I＝ Im 适用于任何交变电流。( × )
2 4.交流电表的测量值是交变电流的有效值。 ( √ ) 5.我国使用的交变电流周期是 0.02 s，电流方向每秒改变 100 次。( √ ) 6.电路中保险丝的熔断电流是指电流的最大值。( × ) 7.电容器的耐压值是指交变电流的最大电压。( √ )
解析 只要闭合线圈绕垂直磁感线的轴匀速转动，就能产生弦式交流电，与轴的位置、线圈的形状无 关。所以除 C 选项的轴与磁感线平行外，其他都能产生弦式交流电。所以 C 选项正确，其他 A、B、D 选 项都是错误的。
3.[交流电的产生及变化规律](多选)如图所示为交流发电机示意图，线圈的 AB 边连在金属滑环 K 上， CD 边连在滑环 L 上，导体做的两个电刷 E、F 分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保 持与外电路的连接。关于其工作原理，下列分析正确的是( )
知识点 2 描述交变电流的物理量 Ⅰ 1.周期和频率 (1)周期(T)：交变电流完成一次周期性变化(线圈转一周)所需的时间，单位是秒(s)，公式 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)。 (3)周期和频率的关系： T＝1f或 f＝T1 。
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 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 直流的数值叫做这一交流的有效值。
E＝Em，U＝Um，I＝ Im
②有效值和峰值的关系： 2
2 2 。(适用于正弦交流电)
(4)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。
双基夯实
一、思维辨析
第10章 交变电流 传感器
高考 高考对本部分知识的考查主要以选择题的形式出现，但也出现过关于交变电流的计算
地位 题，试题的难度一般在中等偏下，分值在 6～10 分左右。
1.交变电流、交变电流的图 象 (Ⅰ) 2．正弦交变电流的函数表 考纲 达式、峰值和有效值(Ⅰ) 下载 3．理想变压器(Ⅱ) 4．远距离输电(Ⅰ) 实验十一：传感器的简单 使用
A．在线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大 B.在线圈平面转到中性面的瞬间，线圈中的感应电流最大 C.在线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量最小 D.在线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，线圈中的感应电流最小
解析 线圈在中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大，感应电动势最小为 0，所以感应电流也最小为 0，所以 A 选项正确，B 选项错误。在与中性面垂直的瞬间，磁通量最小，感应电动势最大，所以感应电 流最大，C 选项正确，D 选项错误。
A.线框中的电流先沿逆时针方向再沿顺时针方向
B.线框中感应电动势的最大值为
2 5
V
C.线框中感应电流的有效值为 4 A
D.线框穿过磁场区域的过程中外力做功为 0.048 J
解析 由法拉第电磁感应定律可得：E＝Blv，其中 l 为切割的有效长度，l＝0.2sin103πx，代入得电动势
第1讲 交变电流的产生和描述
板块一 主干梳理·对 点激活
知识点 1 交变电流、交变电流的图象 Ⅰ
1.交变电流 (1)定义：大小和方向都随时间做 周期性变化 的电流叫做交变电流。 (2)图象：图(a)、(b)、(c)、(d)所示电流都属于交变电流，其中 按正弦规律变化的交变电流叫正弦交变电流 ，
二、对点激活 1.[交流电的判定]图中不表示交变电流的是( )
解析 只要电流的方向发生变化，就叫交流电，所以只有 A 选项的电流方向不变，是直流电而不是交 流电。A 选项正确，其他 B、C、D 选项都是错误的。
2.[交流电的产生]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( )
磁通量
最大(BS)
0
磁通量的变化率
0
最大
感应电动势
0
最大(nBSω)
电流方向
发生改变
方向不变
(3)正弦交流电的图象：用以描述交变电流随时间变化的规律，如果从线圈位于中性面位置时开始计时， 其图象为正弦曲线。如图甲、乙所示。
(4)变化规律
正弦交变电流的函数表达式(线圈在中性面位置时开始计时) ①电动势 e 随时间变化的规律： e＝Emsinωt ，其中 ω 表示线圈转动的角速度，Em＝nBSω。 ②负载两端的电压 u 随时间变化的规律： u＝Umsinωt 。 ③电流 i 随时间变化的规律： i＝Imsinωt 。
1.交变电流的产生及其各物理量的变化规律，应 用交流电的图象解决问题。 2.利用有效值的定义，对交变电流的有效值进行 计算。 考纲 3.理想变压器原、副线圈中电流、电压、功率之 解读 间的关系应用，变压器动态变化的分析方法。 4.远距离输电的原理和相关计算。 5．传感器的简单使用，能够解决与科技、社会 紧密结合的问题。
如图(a)所示。
2．正弦交变电流的产生和变化规律 (1)产生：在匀强磁场中，线圈绕垂直于磁场方向的轴 匀速转动 产生的电流是正弦交变电流。
ห้องสมุดไป่ตู้
(2)中性面 ①中性面： 线圈平面与磁感线垂直的位置 称为中性面。
②中性面的特点以及与峰值面(中性面的垂面)的比较
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
4．[描述交流电的物理量](多选)如图所示，光滑绝缘水平桌面上直立一个单匝矩形导线框，线框的边长 LAB＝0.3 m，LAD＝0.2 m，总电阻为 R＝0.1 Ω。在直角坐标系 xOy 中，有界匀强磁场区域的下边界与 x 轴 重合，上边界满足曲线方程 y＝0.2sin103πx m，磁感应强度大小 B＝0.2 T，方向垂直纸面向里。线框在沿 x 轴正方向的拉力 F 作用下，以速度 v＝10 m/s 水平向右做匀速直线运动，则下列判断正确的是( )
1.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，线圈中产生的一定是正弦交 变电流。 ( √ )
2.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最大。( × ) 3.有效值公式 I＝ Im 适用于任何交变电流。( × )
2 4.交流电表的测量值是交变电流的有效值。 ( √ ) 5.我国使用的交变电流周期是 0.02 s，电流方向每秒改变 100 次。( √ ) 6.电路中保险丝的熔断电流是指电流的最大值。( × ) 7.电容器的耐压值是指交变电流的最大电压。( √ )
解析 只要闭合线圈绕垂直磁感线的轴匀速转动，就能产生弦式交流电，与轴的位置、线圈的形状无 关。所以除 C 选项的轴与磁感线平行外，其他都能产生弦式交流电。所以 C 选项正确，其他 A、B、D 选 项都是错误的。
3.[交流电的产生及变化规律](多选)如图所示为交流发电机示意图，线圈的 AB 边连在金属滑环 K 上， CD 边连在滑环 L 上，导体做的两个电刷 E、F 分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保 持与外电路的连接。关于其工作原理，下列分析正确的是( )
知识点 2 描述交变电流的物理量 Ⅰ 1.周期和频率 (1)周期(T)：交变电流完成一次周期性变化(线圈转一周)所需的时间，单位是秒(s)，公式 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)。 (3)周期和频率的关系： T＝1f或 f＝T1 。
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 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 直流的数值叫做这一交流的有效值。
E＝Em，U＝Um，I＝ Im
②有效值和峰值的关系： 2
2 2 。(适用于正弦交流电)
(4)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。
双基夯实
一、思维辨析