《高三物理一輪復習 第十章 交變電流 傳感器 29 交變電流的產(chǎn)生和描述課件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高三物理一輪復習 第十章 交變電流 傳感器 29 交變電流的產(chǎn)生和描述課件（37頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 1.本部分內容是高考必考內容,考題一般以選擇題形式出現(xiàn).命題熱點集中在正弦交變電流的函數(shù)表達式、圖象、理想變壓器等方面.2.知道交變電流的產(chǎn)生過程,了解正弦式交變電流的產(chǎn)生條件;知道描述交變電流的物理量,理解周期和頻率、峰值和有效值的物理意義;會用圖象和函數(shù)表達式描述正弦交變電流;知道變壓器的基本構造和原理;知道理想變壓器輸入、輸出電壓與匝數(shù)的關系,并能用該關系式進行簡單計算;了解遠距離輸電的主要環(huán)節(jié),知道遠距離輸電時應用高電壓的道理. 3.預計2016年的命題會以考查交變電流基本規(guī)律、正弦交流電圖象、理想變壓器為主,試題為選擇題,難度不大. 最 新 考 綱 提 示 命 題 熱 點 預 測1

2、.交 變 電 流 、 交 變 電 流 的 圖 象( )2.正 弦 交 變 電 流 的 函 數(shù) 表 達式 、 峰 值 和 有 效 值 ( )3.理 想 變 壓 器 ( ) 4.遠 距 離 輸 電 ( )5.實 驗 ： 傳 感 器 的 簡 單 使 用 1.命 題 熱 點 :交 變 電 流 的 規(guī) 律 、 交 流 電 圖 象 、 理想 變 壓 器 以 及 遠 距 離 輸 電 .2.命 題 趨 勢 :本 章 內 容 可 以 單 獨 命 題 ,也 可 以 與電 磁 感 應 或 電 路 知 識 結 合 在 一 起 綜 合 命 題 .考查 形 式 一 般 為 選 擇 題 . 基 礎 自 主 梳 理 基 礎

3、自 主 梳 理 基 礎 自 主 梳 理 基 礎 自 主 梳 理 要 點 研 析 突 破對交變電流的產(chǎn)生及其“四值”的探究1.正弦交流電的產(chǎn)生如 圖 所 示 ,矩 形 線 圈 在 勻 強 磁 場 中 繞 垂 直 于 磁 場 的 軸 勻 速 轉 動 ,從 線 圈平 面 與 磁 場 垂 直 的 位 置 開 始 計 時 ,逆 時 針 方 向 轉 過 t的 角 度 時 ,ab邊 和 cd 邊 的 線 速 度 v跟 磁 場 方 向 夾 角 都 等 于 t.設 ab邊 長 度 為 l,bd邊 長 度 為 l,則v=21l,線 圈 中 感 應 電 動 勢 e=2Bl 2l sint=BSsint.此 式 即

4、為 正 弦 交 流電 的 電 動 勢 瞬 時 值 .要 點 一 要 點 研 析 突 破 要 點 研 析 突 破 要 點 研 析 突 破 要 點 研 析 突 破例 1 (2016 黃 岡 中 學 元 月 月 考 )用 均 勻 導 線 彎 成 正 方 形 閉 合 線 框 abcd， 線 框 每 邊 長10 cm， 每 邊 的 電 阻 值 為 0.1 .把 線 框 放 在 磁 感 應 強 度 為 B 0.1 T的 勻 強 磁 場 中 ，并 使 它 繞 軸 O1O2以 100 rad/s的 角 速 度 旋 轉 ， 旋 轉 方 向 如 圖 所 示 (沿 O2O1由 O2向O1看 為 順 時 針 方 向

5、).已 知 O1、 O2兩 點 分 別 在 ad和 bc上 ， 軸 O1O2在 線 框 平 面 內 ， 并且 垂 直 于 B， O1d 3O1a， O2c 3O2b.(1)當 線 框 平 面 轉 至 和 B平 行 的 瞬 時 (如 圖 所 示 位 置 ) 每 個 邊 產(chǎn) 生 的 感 應 電 動 勢 的 大 小 各 是 多 少 ? 線 框 內 感 應 電 流 的 大 小 是 多 少 ?方 向 如 何 ?(2)求 線 框 由 圖 所 示 位 置 旋 轉 /3的 過 程 中 產(chǎn) 生 的 平 均 電 動 勢 的 大 小 ；(3)線 框 旋 轉 一 周 內 產(chǎn) 生 的 熱 量 為 多 少 ?外 力 的

6、功 為 多 少 ？ 要 點 研 析 突 破思 維 導 引 線 框 平 面 與 磁 場 平 行 時 具 有 最 大 還 是 最 小 電 動 勢 ？ 判 斷 感 應 電 流 方向 有 哪 些 方 法 ？ 求 解 電 量 用 什 么 值 ； 外 力 的 功 如 何 快 速 求 解 ？解 析 ： (1) 令 L表 示 正 方 形 線 框 的 邊 長 ， R表 示 其 每 邊 的 電 阻 值 ， 則 L=0.1 m，R=0.1 ， 設 此 時 cd段 感 應 電 動 勢 的 大 小 為 Ecd,ab段 感 應 電 動 勢 的 大 小 為 Eab， 則Ecd=BLv 1=(3BL2)/4=0.075 VE

7、ab=BLv2=(BL2)/4=0.025 Vda段 和 bc段 不 切 割 磁 感 線 ， 所 以 它 們 的 電 動 勢 都 是 零 . 線 框 中 的 感 應 電 動 勢E=E1+E2=0.1 V線 框 中 的 感 應 電 流 為 I=E/(4R)=0.25 A根 據(jù) 楞 次 定 律 或 右 手 定 則 ， 可 判 斷 電 流 方 向 沿 dcbad (2)根 據(jù) 法 拉 第 電 磁 感 應 定 律 ， 線 框 由 圖 所 示 位 置 旋 轉 /3的 過 程 中 產(chǎn) 生 的 平 均 電動 勢 的 大 小(3)線 框 旋 轉 一 周 產(chǎn) 生 的 熱 量 為 J, 外 力 做 功 與 熱 功

8、 相 等 亦 為 7.85 10-4 J.答 案 ： (1) Ecd=0.075 V Eab=0.025 VEda=Ebc=0 0.25 A 方 向 沿 dcbad (2)0.083 V(3)7.85 10-4 J 7.85 10-4 J感 悟 提 升 ： 計 算 電 荷 量 要 用 交 流 電 的 平 均 值 ， 計 算 電 熱 要 用 交 流 電 的 有 效 值 ， 且不 可 混 淆 .從 中 性 面 開 始 計 時 ， 交 流 電 的 瞬 時 值 表 達 式 才 是 正 弦 函 數(shù) ， 正 弦 函 數(shù) 和余 弦 函 數(shù) 所 反 映 的 規(guī) 律 是 相 同 的 ， 只 是 選 擇 的 計

9、時 起 點 不 同 而 已 . 要 點 研 析 突 破1.(2013山 東 卷 )圖 甲 是 小 型 交 流 發(fā) 電 機 的 示 意 圖 ,兩 磁 極 N、 S 間 的 磁 場 可視 為 水 平 方 向 的 勻 強 磁 場 ,A 為 交 流 電 流 表 .線 圈 繞 垂 直 于 磁 場 的 水 平 軸OO沿 逆 時 針 方 向 勻 速 轉 動 ,從 圖 示 位 置 開 始 計 時 ,產(chǎn) 生 的 交 變 電 流 隨 時 間變 化 的 圖 象 如 圖 乙 所 示 . 以 下 判 斷 正 確 的 是 ( )A.電 流 表 的 示 數(shù) 為 10AB.線 圈 轉 動 的 角 速 度 為 50rad/sC

10、.0.01s時 線 圈 平 面 與 磁 場 方 向 平 行D.0.02s時 電 阻 R中 電 流 的 方 向 自 右 向 左 要 點 研 析 突 破 要 點 研 析 突 破2.(多 選 )(2016 武 漢 高 三 年 級 起 點 測 試 )如 圖 所 示 ， 在 勻 強 磁 場 中 勻速 轉 動 的 矩 形 線 圈 的 周 期 為 T， 轉 軸 O1O2垂 直 于 磁 場 方 向 ， 線 圈 電阻 為 2 .從 線 圈 平 面 與 磁 場 方 向 平 行 時 開 始 計 時 ， 線 圈 轉 過 60 時的 感 應 電 流 為 1 A.那 么 ( )A.線 圈 消 耗 的 電 功 率 為 4

11、WB.線 圈 中 感 應 電 流 的 有 效 值 為 2 AC.任 意 時 刻 線 圈 中 的 感 應 電 動 勢 為 e D.任 意 時 刻 穿 過 線 圈 的 磁 通 量 為 中 = 解 析 ： 繞 垂 直 于 磁 場 方 向 的 轉 軸 在 勻 強 磁 場 中 勻 速 轉 動 的 矩 形 線 圈 中 產(chǎn) 生 正 弦或 余 弦 式 交 流 電 ， 由 于 從 垂 直 中 性 面 開 始 其 瞬 時 表 達 式 為 i=Im/cos ， 當 轉 過60 時 i=1 A， 得 Im=i/cos =2 A， 其 有 效 值 為 2 A， 則 感 應 電 動 勢 的 最 大 值 為Em Imr=2

12、 2 V=4 V， 其 瞬 時 值 表 達 式 為 e=4cos (2/T)t， 選 項 C正 確 ， 選 項 B錯 誤 ； 電 功 率 為 P I 2r=4 W， 選 項 A正 確 ； BS m(2/T)=4， 則m=2T/， 任 意 時 刻 穿 過 線 圈 的 磁 通 量 為 =(2T/)sin(2/T)t， 選 項 D錯 誤 答 案 ： AC 要 點 研 析 突 破3.(2014 安 徽 “ 江 南 十 校 ” 聯(lián) 考 )如 圖 所 示 的 區(qū) 域 內 存 在 勻 強 磁 場 ， 磁 場的 邊 界 由 x軸 和 y 2sin 2 x曲 線 圍 成 (x2m).現(xiàn) 把 邊 長 為 2m的

13、正 方 形 單匝 線 框 以 水 平 速 度 v 10 m/s勻 速 地 拉 過 該 磁 場 區(qū) 域 ， 磁 場 區(qū) 域 的 磁 感應 強 度 B 0.4T， 線 框 的 電 阻 R 0.5， 不 計 一 切 摩 擦 阻 力 ， 則 （ ） A.水 平 拉 力 F的 最 大 值 為 8NB.拉 力 F的 最 大 功 率 為 12.8WC.拉 力 F要 做 25.6J的 功 才 能讓 線 框 通 過 此 磁 場 區(qū)D.拉 力 F要 做 12.8J的 功 才 能 讓 線 框 通過 此 磁 場 區(qū) 解 析 ： 線 框 穿 過 磁 場 區(qū) 時 ， BC或 AD邊 切 割 磁 感 線 的 有 效 長 度

14、 為 y， 產(chǎn) 生的 感 應 電 動 勢 e Byv 2Bvsin 2 vt， 線 框 所 受 的 安 培 力 F R vyB 22 ， 當 y 2m時 ， 安 培 力 最 大 ， 且 最 大 值 Fm 5.0 1024.0 22 N 12.8N， 拉 力 的最 大 功 率 P m Fmv 128W， 選 項 A、 B 錯 誤 ； 由 能 量 守 恒 定 律 可 知 ， 線圈 通 過 磁 場 區(qū) 拉 力 做 的 功 等 于 電 阻 產(chǎn) 生 的 熱 量 ， 即 W Q I2Rt tRE2 1045.0128 2 J 25.6J， 選 項 C正 確 ， 選 項 D錯 誤 .答 案 ： C 要 點

15、研 析 突 破正弦交流電的圖象用 縱 坐 標 表 示 正 弦 交 流 電 的 電 動 勢 e、 電 流 i或 電 壓 u,用 橫 坐 標 表 示時 間 ,可 以 將 正 弦 交 流 電 的 瞬 時 值 表 達 式 用 物 理 圖 象 來 表 示 ,具 有 形 象 、 直 觀 、 簡 便 的 優(yōu) 點 .如 照 明 用 電 u=311sin100t(V)的 圖 象 如 圖 所 示 .根 據(jù) 圖 象 就 可 以 知 道 或 計 算 出 正 弦 交 流 電 的 最 大 值 、 有 效 值 、 周 期 (頻 率 )等 物 理 量 ,并 能 直 觀 地 反 映 出 電 流 方 向 的 變 化 、 線 圈

16、何 時 經(jīng) 過 中 性 面 等情 況 . 要 點 二 要 點 研 析 突 破例 2 一 臺 小 型 發(fā) 電 機 產(chǎn) 生 的 電 動 勢 隨 時 間 變 化 的 正 弦 規(guī) 律 圖 像 如 圖 甲 所 示 .已 知 發(fā)電 機 線 圈 內 阻 為 5.0 ， 現(xiàn) 外 接 一 只 電 阻 為 95.0 的 燈 泡 ， 如 圖 乙 所 示 ， 則 ( )A.電 壓 表 V的 示 數(shù) 為 220 VB.電 路 中 的 電 流 方 向 每 秒 鐘 改 變 50次 C.燈 泡 實 際 消 耗 的 功 率 為 484 WD.發(fā) 電 機 線 圈 內 阻 每 秒 鐘 產(chǎn) 生 的 焦 耳 熱 為 24.2 J 要

17、點 研 析 突 破解 析 ： 電 壓 表 測 量 的 是 燈 泡 兩 端 電 壓 的 有 效 值 ， 由 圖 像 可 知 發(fā) 電 機 產(chǎn) 生 的 感 應 電動 勢 最 大 值 為 220 V， 則 有 效 值 為 220 V， 燈 泡 中 電 流 I=E/(R+r)=2.2 A， 電 壓 表示 數(shù) 為 U=IR=2.2 95 V=209 V， 選 項 A錯 誤 ； 交 變 電 流 頻 率 為 50 Hz， 電 路 中 的 電流 方 向 每 秒 鐘 改 變 100次 ， 選 項 B錯 誤 ； 燈 泡 實 際 消 耗 的 功 率 為 P=UI=209 2.2 W=459.8 W， 選 項 C錯 誤

18、 ； 發(fā) 電 機 線 圈 內 阻 每 秒 鐘 產(chǎn) 生 的 焦 耳 熱 為 Q=I2rt=24.2 J，選 項 D正 確 答 案 ： D感 悟 提 升 ： 正 弦 交 流 電 的 所 有 信 息 幾 乎 都 可 以 由 圖 象 來 反 映 ， 圖 象 具 有 形 象 、 直觀 、 簡 便 的 優(yōu) 點 ， 因 此 圖 象 題 也 一 直 是 高 考 考 查 幾 率 很 高 的 題 型 .2 要 點 研 析 突 破4.(2016 曲 靖 四 十 九 中 第 二 次 模 考 )如 圖 甲 所 示 ， 一 矩 形 閉 合 線 圈 在 勻 強 磁 場 中 繞垂 直 于 磁 場 方 向 的 轉 軸 OO 以

19、 恒 定 的 角 速 度 轉 動 ， 從 線 圈 平 面 與 磁 場 方 向 平 行時 開 始 計 時 ， 線 圈 中 產(chǎn) 生 的 交 變 電 流 按 照 圖 乙 所 示 的 余 弦 規(guī) 律 變 化 ， 在 t /(2)時 刻 (C)A.線 圈 中 的 電 流 最 大B.穿 過 線 圈 的 磁 通 量 為 零C.線 圈 所 受 的 安 培 力 為 零D.穿 過 線 圈 磁 通 量 的 變 化 率 最 大 解 析 ： 注 意 線 圈 轉 動 過 程 中 通 過 兩 個 特 殊 位 置 (平 行 于 磁 感 線 和 垂直 于 磁 感 線 )時 的 特 點 ， 磁 通 量 、 磁 通 量 的 變 化

20、 、 磁 通 量 的 變 化 率不 同 ； t /(2)=T/4， 線 圈 轉 過 90 ， 本 題 應 選 C項 .答 案 ： C 要 點 研 析 突 破5.(2014 天 津 卷 )如 圖 甲 示 ， 在 勻 強 磁 場 中 ， 一 矩 形 金 屬 線 圈 兩 次 分 別 以不 同 的 轉 速 ， 繞 與 磁 感 線 垂 直 的 軸 勻 速 轉 動 ， 產(chǎn) 生 的 交 變 電 動 勢 圖 象 如 圖乙 中 曲 線 a、 b所 示 ， 則 （ ）A.兩 次 t 0時 刻 線 圈 平 面 均 與 中 性 面 重 合B.曲 線 a、 b對 應 的 線 圈 轉 速 之 比 為 2 3 C.曲 線

21、a表 示 的 交 變 電 動 勢 頻 率 為 25HzD.曲 線 b表 示 的 交 變 電 動 勢 有 效 值 為 10V解 析 ： 從 圖 象 可 以 看 出 ， 從 金 屬 線 圈 旋 轉 至 中 性 面 時 開 始 計 時 ， 曲 線 a表示 的 交 變 電 動 勢 的 周 期 為 410-2 s， 曲 線 b 表 示 的 交 變 電 動 勢 的 周 期 為610 -2 s， 所 以 A、 C 正 確 ， B錯 誤 ； 由 Em NBS可 知 ， abbanbma TTEE =23 ， 故 Emb 32Ema 10V， 曲 線 b 表 示 的 交 流 電 動 勢 的 有 效 值 為 25

22、 V，D錯 誤 .答 案 ： AC 速 效 提 升 訓 練1.(2015四 川 卷 )小 型 手 搖 發(fā) 電 機 線 圈 共 N匝 ， 每 匝 可 簡 化 為 矩 形 線 圈 abcd,磁 極 間的 磁 場 視 為 勻 強 磁 場 ， 方 向 垂 直 于 線 圈 中 心 軸 OO,線 圈 繞 OO勻 速 轉 動 ， 如 圖 所示 .矩 形 線 圈 ab邊 和 cd邊 產(chǎn) 生 的 感 應 電 動 勢 的 最 大 值 都 為 e 0,不 計 線 圈 電 阻 ， 則 發(fā)電 機 輸 出 電 壓 ( )A.峰 值 是 e0B.峰 值 是 2e0C.有 效 值 是 Ne 0 D.有 效 值 是 Ne02/

23、2 2 解 析 ： 根 據(jù) 題 意 ， 小 型 發(fā) 電 機 輸 出 電 壓 的 峰 值 為 Em=2Ne0， A、 B項均 錯 誤 ； 對 于 正 弦 式 交 變 電 流 ， 峰 值 與 有 效 值 E的 關 系 滿 足E=Em/ ， 故 有 效 值 為 Ne0,C項 錯 誤 ， D項 正 確 .答 案 ： D2 2 速 效 提 升 訓 練 速 效 提 升 訓 練3.(多 選 )如 圖 甲 所 示 ， 將 阻 值 為 R 5 的 電 阻 接 到 內 阻 不 計 的 正 弦 交 變 電 源 上 ，電 流 隨 時 間 變 化 的 規(guī) 律 如 圖 乙 所 示 ， 電 流 表 串 聯(lián) 在 電 路 中

24、測 量 電 流 的 大 小 .對 此 ，下 列 說 法 正 確 的 是 ( ) A.電 阻 R兩 端 電 壓 變 化 規(guī) 律 的 函 數(shù) 表 達 式 為 u 2.5sin 200t(V)B.電 阻 R消 耗 的 電 功 率 為 1.25 WC.若 此 交 變 電 流 由 一 矩 形 線 框 在 勻 強 磁 場 中 勻 速 轉 動 產(chǎn) 生 ， 如 圖 丙所 示 ， 當 線 圈 的 轉 速 提 升 一 倍 時 ， 電 流 表 的 示 數(shù) 為 1 AD.這 一 交 變 電 流 與 圖 丁 所 示 電 流 比 較 ， 其 有 效 值 之 比 為 1/ 2 解 析 ： 圖 乙 所 示 電 流 的 最 大

25、 值 為 Im=0.5 A， 由 歐 姆 定 律 得 Um=ImR=2.5 V.周 期 為T=0.01 s， =2/T=200 rad/s,所 以 R兩 端 電 壓 的 表 達 式 為 u=2.5sin 200t(V)， A項正 確 ； 該 電 流 的 有 效 值 為 I=Im/ ， 電 阻 R消 耗 的 電 功 率 為 P=I2R， 解 得 P=0.625 W， B項 錯 誤 ； 該 交 變 電 流 由 圖 丙 所 示 矩 形 線 圈 在 勻 強 磁 場 中 勻 速 轉 動 產(chǎn) 生 ， 當轉 速 提 升 一 倍 時 ， 電 動 勢 的 最 大 值 Em=nBS為 原 來 的 2倍 電 路 中

26、 電 流 的 有 效 值也 是 原 來 的 2倍 ， 為 2 0.5/ A 1 A 電 流 表 的 示 數(shù) 為 有 效 值 ， C項 錯 誤 ;圖 乙中 的 正 弦 交 變 電 流 的 有 效 值 為 0.5/ A.圖 丁 所 示 的 交 變 電 流 雖 然 方 向 發(fā) 生 變 化 ，但 大 小 恒 為 0.5 A， 可 知 D項 正 確 .答 案 ： AD 22 2 速 效 提 升 訓 練4.如 圖 所 示 的 區(qū) 域 內 有 垂 直 于 紙 面 的 勻 強 磁 場 ， 磁 感 應 強 度 為 B.電 阻 為 R、 半 徑 為L、 圓 心 角 為 45 的 扇 形 閉 合 導 線 框 繞 垂

27、 直 于 紙 面 的 O軸 以 角 速 度 勻 速 轉 動 (O軸位 于 磁 場 邊 界 ).則 線 框 內 產(chǎn) 生 的 感 應 電 流 的 有 效 值 為 ( )A.(BL2)/2R B(. BL2)/2RC.( BL2)/4R D.(BL 2)/4R解 析 ： 扇 形 閉 合 導 線 框 切 割 磁 感 線 的 有 效 長 度 始 終 是 半 徑 L， 各 點 的 平 均 速 度 v=(L)/2， 導 線 框 進 磁 場 和 出 磁 場 時 有 感 應 電 流 產(chǎn) 生 ， 由 法 拉 第 電 磁 感 應 定 律 和有 效 值 的 定 義 有 ： E ， 可 得 I= ， 故 D項 正 確

28、.答 案 ： D 22 速 效 提 升 訓 練5.(2016 延 安 高 三 年 級 期 末 調 研 )如 圖 所 示 ， 邊 長 為 L的 正 方 形 線 圈 abcd的 匝 數(shù) 為 n，線 圈 電 阻 為 r， 外 電 路 的 電 阻 為 R， ab的 中 點 和 cd的 中 點 的 連 線 OO 恰 好 位 于 勻強 磁 場 的 邊 界 上 ， 磁 感 應 強 度 為 B， 現(xiàn) 在 線 圈 以 OO 為 軸 ， 以 角 速 度 勻 速 轉 動 ，求 ：(1)閉 合 電 路 中 電 流 瞬 時 值 的 表 達 式 ；(2)線 圈 從 圖 示 位 置 轉 過 90 的 過 程 中 電 阻 R

29、上 產(chǎn) 生 的 熱 量 ；(3)線 圈 從 圖 示 位 置 轉 過 90 的 過 程 中 電 阻 R上 通 過 的 電 荷 量 ；(4)電 阻 R上 的 最 大 電 壓 . 速 效 提 升 訓 練解 析 ： (1)線 圈 轉 動 時 ， 總 有 一 條 邊 切 割 磁 感 線 ， 且 ad邊 和 bc邊 轉 動的 線 速 度 大 小 相 等 ， 當 線 圈 平 行 于 磁 場 時 ， 產(chǎn) 生 的 感 應 電 動 勢 最 大 ，為Em=nBLv=nBL 1/2L=1/2nBL2.由 閉 合 電 路 歐 姆 定 律 可 知 Im= ， 當 以 圖 示 位 置 為 計 時 起 點 時 ，流 過 R的 電 流 瞬 時 值 表 達 式 為 i=Imsin t=(2)在 線 圈 由 圖 示 位 置 勻 速 轉 動 90 的 過 程 中 ， 用 有 效 值 來 計 算 電 阻R上 產(chǎn) 生 的 熱 量Q=I 2R(T/4)， 其 中 I=Im/ = ， T=2/則 2 (3)在 轉 過 90 的 過 程 中 感 應 電 動 勢 的 平 均 值 為 流 過 R的 平 均 電 流所 以 流 過 R的 電 荷 量 (4)由 部 分 電 路 歐 姆 定 律 可 知 電 阻 R上 的 最 大 電 壓 答 案 ： 見 解 析