2020骄子之路第10章第1节交变电流的产生与描述
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选修3-2 第十章 交变电流 传感器
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高三一轮总复习 ·物理
(3)发电机原理可以简化为以下两种模型： 模型一：如图2所示，两磁极固定，让N匝矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁 场中绕线圈的中轴线匀速转动，转动的角速度为ω，线圈的面积为S，求当线圈处于 图示位置(线圈平面与磁场平行)时，线圈上产生的感应电动势E为多大？ 模型二：仍如图2所示，线圈固定，让两磁极绕线圈中轴线逆时针转动，设转动 过程中垂直于线圈平面的磁感应强度分量B┴随时间变化可以简化为如图3所示，请定 性画出感应电动势随时间的变化图． 【思路引导】 1.单位时间内多少质量的空气的动能转化为电能？ 2．线圈旋转切割磁感线，产生感应电动势，当线圈平面与磁场平行时，是否有 最大值？如何表示最大值？
选修3-2 第十章 交变电流 传感器
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高三一轮总复习 ·物理
知识点1 交变电流 1．直流 电流的_方__向___不随时间变化的电流称为直流． _大__小___恒定不变的直流称为恒定电流． 2．交变电流 _大__小___和__方__向__随时间做周期性变化的电流，简称交流．如图所示为正弦式交 变电流．
选修3-2 第十章 交变电流 传感器
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【解析】 (1)单位时间内质量为 m 的空气垂直吹到叶片上，m＝ρV＝ρπr2v，根 据能量守恒定律可知，风的动能转化为电能，P＝k·12mv2＝kρ·12πr2v3＝16 532.1 W.
(2)发电机的输出效率为 η，一个风车的输出功率为 Ρ0＝ηkρ·12πr2v3，发电时风电 场有25的风车处于关闭状态，则风机的输出总功率为 P＝35×175P0＝52.5ηkρπr2v3.
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(3)根据交流电产生的规律可知，模型一中，图中线圈处于与磁场平行的位置， 其电动势具有最大值，E＝NBSω.
根据法拉第电磁感应定律可知，模型二中，E＝NΔΔΦt ＝NΔΔBt ·S，转动过程中垂直 于线圈平面的磁感强度分量 B┴随时间变化如图 3 所示，由图可知，产生的交流电为 余弦式交流电，其图象如图所示：
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3.中性面 (1)定义：线圈与磁场_垂__直___的平面． (2)特点：线圈与中性面重合时，磁通量__最__大__，磁通量的变化率_为__零___，感应 电动势__为__零__，感应电流__改__变__方向．线圈转动一周，感应电流方向改变__两__次__． 线圈平面与中性面垂直时，穿过线圈平面的磁通量_为__零___，但磁通量的变化率 _最__大___，产生的感应电动势__最__大__． 4．过程分析 当闭合线圈由__中__性__面___位置(上图O1O2位置)开始在匀强磁场中绕垂直于磁场方 向的轴匀速转动时，线圈中产生的感应电动势随时间而变的函数是正弦函数．
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(1)依据现有技术，大约是v＝3 m/s的速度(微风的程度)，便可以开始发电．此时 风电场一台风车的发电功率为多少？
(2)若考虑轮休和检修，发电时风电场有的风车处于关闭状态．又因发电机自身 的损耗，发电机输出效率为η，请写出当风速为 v时，此风电场的总输出功率的表达 式(用题中所给的符号)?
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知识点2 正弦式交变电流的产生 1．定义：按____正__弦__式__规__律__变__化______的交变电流，简称正弦式电流． 2．产生条件 在匀强磁场中，线圈绕__垂__直__于磁场方向的轴匀速转动．如图所示：
选修3-2 第十章 交变电流 传感器
新课标卷Ⅰ： 第16题 6分 天津卷：第6题 6分 安徽卷：第16 题 6分 福建卷：第15 题 6分
选修3-2 第十章 交变电流 传感器
备考策略
对于交流电路的考查，重点在于 交变电流有效值的求解，掌握正 弦式交流电有效值和峰值的关系 以及一般交流电有效值的求解思 路，即利用热效应来求即可． 对于理想变压器的考查，重点在 于输出电压和输入电压、输出电 流和输入电流、输出功率和输入 功率，三者和匝数的关系．注意 掌握相互间的制约关系，比如输 入电压决定输出电压，输出电流 决定输入电流等． 远距离输电模型中，既包括了理 想变压器的内容，又涉及到了电 压分配、电功率消耗的计算以及 交流电路的动态分析知识，画出 远距离输电示意图是解决此类问 题的关键.
2017高三一轮总复习
物理
选修3-2
第十章 交变电流 传感器
高三一轮总复习 ·物理
考纲要求 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
近三年命题分析
2013
2014
2015
Ⅰ
天津卷：第7题 6分
福建卷：第15
题 6分
Ⅰ
山东卷：第17 题 5分
海南卷：第3
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高三一轮总复习 ·物理
第一节 交变电流的产生和描述
选修3-2 第十章 交变电流 传感器
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1 基础知识整合 2 热门考点研析 3 方法技巧归纳 4 物理模型构建 5 考题随堂演练
基础知识整合
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风力发电机是将风能(气流的动能)转化为电能的装置，在能源危机日趋严重的今 天日渐被更多的国家重视和开发．世界上最大海上风电场——伦敦阵列于2013年7月 正式投入运营．此风电场位于伦敦泰晤士河口外，长达20公里，面积约100平方公 里，安装有175台着床式风车．风力发电机主要部件包括风轮机、齿轮箱、发电机 等．如图1所示，风车风轮机叶片长度r＝60 m，风轮机叶片旋转所扫过的面积为发 电机可接受风能的面积．已知风能的利用率为k＝25%，ρ＝1.3 kg/m3.
题 3分
江苏卷：第8
题 4分
Ⅱ
天津卷：第4 题 6分
四川卷：第2
题 6分
Ⅰ
江苏卷：第3题 3分 浙江卷：第15题 6分 新课标卷Ⅱ：第21题 6分 山东卷：第17题 6分 海南卷：第2题 3分 广东卷：第19题 6分 四川卷：第1题 6分 浙江卷：第15题 6分 江苏卷：第3题 3分 福建卷：第16题 6分
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(3)发电机原理可以简化为以下两种模型： 模型一：如图2所示，两磁极固定，让N匝矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁 场中绕线圈的中轴线匀速转动，转动的角速度为ω，线圈的面积为S，求当线圈处于 图示位置(线圈平面与磁场平行)时，线圈上产生的感应电动势E为多大？ 模型二：仍如图2所示，线圈固定，让两磁极绕线圈中轴线逆时针转动，设转动 过程中垂直于线圈平面的磁感应强度分量B┴随时间变化可以简化为如图3所示，请定 性画出感应电动势随时间的变化图． 【思路引导】 1.单位时间内多少质量的空气的动能转化为电能？ 2．线圈旋转切割磁感线，产生感应电动势，当线圈平面与磁场平行时，是否有 最大值？如何表示最大值？
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知识点1 交变电流 1．直流 电流的_方__向___不随时间变化的电流称为直流． _大__小___恒定不变的直流称为恒定电流． 2．交变电流 _大__小___和__方__向__随时间做周期性变化的电流，简称交流．如图所示为正弦式交 变电流．
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【解析】 (1)单位时间内质量为 m 的空气垂直吹到叶片上，m＝ρV＝ρπr2v，根 据能量守恒定律可知，风的动能转化为电能，P＝k·12mv2＝kρ·12πr2v3＝16 532.1 W.
(2)发电机的输出效率为 η，一个风车的输出功率为 Ρ0＝ηkρ·12πr2v3，发电时风电 场有25的风车处于关闭状态，则风机的输出总功率为 P＝35×175P0＝52.5ηkρπr2v3.
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(3)根据交流电产生的规律可知，模型一中，图中线圈处于与磁场平行的位置， 其电动势具有最大值，E＝NBSω.
根据法拉第电磁感应定律可知，模型二中，E＝NΔΔΦt ＝NΔΔBt ·S，转动过程中垂直 于线圈平面的磁感强度分量 B┴随时间变化如图 3 所示，由图可知，产生的交流电为 余弦式交流电，其图象如图所示：
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3.中性面 (1)定义：线圈与磁场_垂__直___的平面． (2)特点：线圈与中性面重合时，磁通量__最__大__，磁通量的变化率_为__零___，感应 电动势__为__零__，感应电流__改__变__方向．线圈转动一周，感应电流方向改变__两__次__． 线圈平面与中性面垂直时，穿过线圈平面的磁通量_为__零___，但磁通量的变化率 _最__大___，产生的感应电动势__最__大__． 4．过程分析 当闭合线圈由__中__性__面___位置(上图O1O2位置)开始在匀强磁场中绕垂直于磁场方 向的轴匀速转动时，线圈中产生的感应电动势随时间而变的函数是正弦函数．
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(1)依据现有技术，大约是v＝3 m/s的速度(微风的程度)，便可以开始发电．此时 风电场一台风车的发电功率为多少？
(2)若考虑轮休和检修，发电时风电场有的风车处于关闭状态．又因发电机自身 的损耗，发电机输出效率为η，请写出当风速为 v时，此风电场的总输出功率的表达 式(用题中所给的符号)?
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知识点2 正弦式交变电流的产生 1．定义：按____正__弦__式__规__律__变__化______的交变电流，简称正弦式电流． 2．产生条件 在匀强磁场中，线圈绕__垂__直__于磁场方向的轴匀速转动．如图所示：
选修3-2 第十章 交变电流 传感器
新课标卷Ⅰ： 第16题 6分 天津卷：第6题 6分 安徽卷：第16 题 6分 福建卷：第15 题 6分
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备考策略
对于交流电路的考查，重点在于 交变电流有效值的求解，掌握正 弦式交流电有效值和峰值的关系 以及一般交流电有效值的求解思 路，即利用热效应来求即可． 对于理想变压器的考查，重点在 于输出电压和输入电压、输出电 流和输入电流、输出功率和输入 功率，三者和匝数的关系．注意 掌握相互间的制约关系，比如输 入电压决定输出电压，输出电流 决定输入电流等． 远距离输电模型中，既包括了理 想变压器的内容，又涉及到了电 压分配、电功率消耗的计算以及 交流电路的动态分析知识，画出 远距离输电示意图是解决此类问 题的关键.
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选修3-2
第十章 交变电流 传感器
高三一轮总复习 ·物理
考纲要求 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
近三年命题分析
2013
2014
2015
Ⅰ
天津卷：第7题 6分
福建卷：第15
题 6分
Ⅰ
山东卷：第17 题 5分
海南卷：第3
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第一节 交变电流的产生和描述
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基础知识整合
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风力发电机是将风能(气流的动能)转化为电能的装置，在能源危机日趋严重的今 天日渐被更多的国家重视和开发．世界上最大海上风电场——伦敦阵列于2013年7月 正式投入运营．此风电场位于伦敦泰晤士河口外，长达20公里，面积约100平方公 里，安装有175台着床式风车．风力发电机主要部件包括风轮机、齿轮箱、发电机 等．如图1所示，风车风轮机叶片长度r＝60 m，风轮机叶片旋转所扫过的面积为发 电机可接受风能的面积．已知风能的利用率为k＝25%，ρ＝1.3 kg/m3.
题 3分
江苏卷：第8
题 4分
Ⅱ
天津卷：第4 题 6分
四川卷：第2
题 6分
Ⅰ
江苏卷：第3题 3分 浙江卷：第15题 6分 新课标卷Ⅱ：第21题 6分 山东卷：第17题 6分 海南卷：第2题 3分 广东卷：第19题 6分 四川卷：第1题 6分 浙江卷：第15题 6分 江苏卷：第3题 3分 福建卷：第16题 6分