一轮复习高中物理创新设计第十章 基础课时26

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[知识梳理]
知识点一、交变电流、交变电流的图象 1.交变电流 大小 和_____ 方向 都随时间做周期性变化的电流。 (1)定义：_____ (2)按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流。 2.正弦交变电流的产生和图象 垂直于磁场方向的轴匀速转动。 (1)产生：在匀强磁场里，线圈绕__________ (2)图象：用以描述交变电流随时间变化的规律，如果线圈从中 性面位置开始计时，其图象为正弦曲线。如图甲、乙、丙所示。
4.通过一阻值R＝100 Ω的电阻的交变电流如 图3所示，其周期为1 s。电阻两端电压的 有效值为(
A.12 V C.15 V
)
B.4 10 V D.8 5 V
图3
解析
U2 由有效值定义可得 ×1 s＝(0.1 A)2×R×0.4 s×2＋ R
(0.2 A)2×R×0.1 s×2，其中 R＝100 Ω，可得 U＝4 10 V，B 正确。
解析
由题图可知， 该交变电流的周期为 0.02 s， 则频率为 50 Hz，
角速度为 100π，峰值为 20 A，则有效值为 10 2 A，瞬时值表达式 为 i＝20sin 100πt(A)，即 B、D 正确。
答案 BD
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3.一边长为L的正方形单匝线框绕垂直于匀强磁场的固定轴转动，
Ⅰ
值表达式、交变电流
图象的考查； (2)交变电流瞬时值、 峰值、有效值、平均
Ⅱ 差的问题；

远距离输电
实验十一：传 感器的简单使 用
Ⅰ (2)只限于
单相理想 变压器
值的理解和计算；
(3)变压器的原理、远 距离输电的考查； (4)含有变压器的动态
分析问题的考查
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基础课时26 交变电流的产生和描述
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知识点二、正弦式交变电流的函数表达式、峰值和有效值 1.周期和频率
一次周期性 变化(线圈转一周)所需 (1)周期(T)：交变电流完成____________
2π 的时间，单位是秒(s)，公式 T＝ 。 ω
次数 。单位 (2)频率( f )：交变电流在 1 s 内完成周期性变化的_____
答案
B
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5.(多选)如图4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°角时的感应电流为1 A。 那么( )
图4
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A.线圈消耗的电功率为 4 W B.线圈中感应电流的有效值为 2 A 2π C.任意时刻线圈中的感应电动势为 e＝4cos T t(V) T 2π D.任意时刻穿过线圈的磁通量为 Φ＝ sin T t(Wb) π
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2π 解析 线圈转动角速度 ω＝ ，线圈平面从与磁场方向平行开始计 T 时，当转过 60° 角时，电流的瞬时值表达式为 i＝Imcos 60° ＝1 A 得 Im Im＝2 A，正弦式交变电流有效值 I＝ ＝ 2 A，B 项错误；线圈 2 消耗的电功率 P＝I2R＝4 W，A 项正确；由欧姆定律可知，感应电 2π 动势最大值 Em＝ImR＝4 V，所以瞬时值表达式为 e＝4 cos T t(V)， 2π C 项正确；通过线圈的磁通量 Φ＝Φmsin ωt＝Φmsin T t(Wb)，由感 2π EmT 应电动势的最大值 Em＝BSω＝Φm· T 得 Φm＝ 2π ，代入上式得 Φ EmT 2π 2T 2π ＝ sin t＝ sin t(Wb)，D 项错误。 T T 2π π
(3)有效值： 跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值叫做交变电 流的有效值。对正弦式交变电流，其有效值和峰值的关系为： Im Em Um 2。 2 ，U＝___ 2 ，I＝___ E＝___
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[思考]
(1) 线圈平面与中性面重合时，有何特点？线圈平面与中性
面垂直时，有何特点？ (2)我国使用的交变电流周期是0.02 s，电流方向每秒改变多 少次？
解析
t1 时刻和 t3 时刻，|e|最大，说明穿过线框的磁通量变化率
最大，但穿过线框的磁通量为零，选项 A、C 错误；t2 时刻 e 为 零， 穿过线框的磁通量最大， 选项 B 错误； 根据 Em＝BL2ω 可得， Em 线框转动的角速度为 2，选项 D 正确。 BL 答案 D
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[高考导航]
考点内容 交变电流、交 变电流的图象 正弦交变电流 的函数表达式、 Ⅰ 峰值和有效值 理想变压器
要
求
高考命题实况 说明 2014Ⅰ卷 2014Ⅱ卷 2015Ⅰ卷 2015Ⅱ卷 命题热点 (1)交变电流的变化规 (1)不要求 讨论交变 电流的相 位和相位 T216分 T166分 律，如交变电流瞬时
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Imsin ωt 。其中 ω等于线圈转 (3) 电流i 随时间变化的规律： i＝ _________ nBSω 。 角速度 ，Em＝______ 动的_______
3.交变电流的瞬时值、峰值、有效值
(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 (电流、电压或电动势 )所能达到的最大的值， 也叫最大值。
是赫兹(Hz)。
1 1 f 或 f＝___ (3)周期和频率的关系：T＝___ T 。
2.正弦式交变电流的函数表达式(线圈在中性面位置开始计时) Emsin ωt 。 (1)电动势e随时间变化的规律：e＝__________ Umsin ωt 。 (2)负载两端的电压u随时间变化的规律：u＝___________
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2.(多选)(2016· 广东中山六校联考)某正弦式交变电流的i－t图象如 图1所示，则该电流的( )
图1
A.频率 f＝0.02 Hz C.峰值 Im＝10 2 A B.有效值 I＝10 2 A D.瞬时值表达式 i＝20sin 100πt(A)
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线框中产生的感应电动势 e随时间t的变化情况如图2所示。已知 匀强磁场的磁感应强度为B，则结合图中所给信息可判定( )
图2
A.t1 时刻穿过线框的磁通量为 BL2 B.t2 时刻穿过线框的磁通量为零 C.t3 时刻穿过线框的磁通量变化率为零 Em D.线框转动的角速度为 2 BL
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[诊断自测]
1.如图所示，面积均为S的单匝线圈绕其对称轴或中心轴在匀强磁 场B中以角速度 ω匀速转动，能产生正弦交变电动势 e＝BSωsin ωt的图是( )
解析
线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴 ( 轴在线圈所
在平面内)匀速转动，产生的正弦交变电动势为e＝BSωsin ωt， 由这一原理可判断，A图正确。 答案 A