2019届高考物理二轮专题复习精品课件：专题十 交变电流 变压器 传感器的简单应用(实验)
高考物理总复习-第十章-交变电流-传感器讲义
第十章交变电流传感器考纲下载考向前瞻(1)交变电流描述交变电流的物理量和图像(Ⅰ)(2)正弦交变电流的函数表达式(Ⅰ)(3)电感和电容对交变电流的影响(Ⅰ)(4)理想变压器(Ⅱ)|(5)远距离输电(Ⅰ)(6)传感器的工作原理及其应用(Ⅰ)预计在2016年的高考中，对交流电的考查仍会集中在正弦交变电流、变压器、远距离输电和传感器知识点上，仍将通过交变电流的图像考查交变电流的四值、变压器等问题，一般为分值不超过6分的选择题。
第1节交变电流的产生及描述交变电流的产生及变化规律对应学生用书P170[必备知识]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。
(2)图像：如图10－1－1(a)、(b)、(c)、(d)所示都属于交变电流，其中图(a)按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流。
图10－1－12．正弦式电流的产生和图像(1)产生：在匀强磁场里，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。
(2)图像：如果从线圈位于中性面开始计时，其图像为正弦曲线。
如图10－1－1(a)所示。
(3)中性面：线圈平面与磁感线垂直的位置称为中性面。
—(4)中性面与峰值面(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(1)电动势e随时间变化的规律：e＝E m sin_ωt，其中E m＝nBSω，ω表示线圈转动的角速度。
(2)负载两端的电压u随时间变化的规律：u＝U m sin_ωt。
(3)电流i随时间变化的规律：i＝I m sin_ωt。
[典题例析]^(2014·连云港摸底)如图10－1－2甲所示为一台小型发电机的示意图，单匝线圈逆时针转动。
若从中性面开始计时，产生的电动势随时间的变化规律如图乙所示。
已知发电机线圈内阻为Ω，外接灯泡的电阻为Ω。
求：图10－1－2(1)写出流经灯泡的瞬时电流的表达式；(2)转动过程中穿过线圈的最大磁通量；(3)线圈匀速转动一周的过程中，外力所做的功。
高考总复习·人教版物理 第十章-交变电流、传感器 第二节 大赛获奖精美课件PPT
答案
C
课堂互动·考点突破
考点一
理想变压器 功率关系 基 本 关 系 电流关系 电压关系
理想变压器基本关系的理解及应用
①没有能量损失(铜损、铁损) ②没有磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯中) P入 ＝ P出 原、副线圈的电压比等于匝数比，与负载情况、
副线圈个数的多少无关
只有一个副线圈时，电流和匝数成反比；有多个 副线圈时，由输入功率和输出功率相等确定电流 关系
图10－2－4
1 A．U＝66 V，k＝ 9 1 C．U＝66 V，k＝ 3
1 B．U＝22 V，k＝ 9 1 D．U＝22 V，k＝ 3
I1 n2 [解析] 设原线圈中电流为 I， 由 ＝ 知副线 I2 n1 圈中的电流 I2＝3I， 由题意知副线圈中电阻两端的 电压 U＝3IR，则原线圈回路中 R 两端的电压 U′ U ＝IR＝ ，原线圈两端的电压 U1＝3U，由闭合电 3 U 路中电压关系可知 U1＋U′＝ 220 V，即 ＋3U＝ 3 220 V，U＝66 V，原线圈回路中电阻消耗的功率 P1 ＝ I2R ，副 线 圈回路 中 电阻消 耗 的功率 P2 ＝ 2 P I R 1 1 2 (3I) R， ＝k＝ 2 ＝ ，选项 A 正确。 P2 （3I） R15· 课标Ⅰ)一理想变压器的原、副线
圈的匝数比为 3∶1 ，在原、副线圈的回路中分别接
有阻值相同的电阻。原线圈一侧接在电压为220 V的 正弦交流电源上，如图 10 － 2 － 4 所示。设副线圈回 路中电阻两端的电压为 U，原、副线圈回路中电阻消 耗的功率的比值为k，则
图10－2－1
A．该变压器输入电流与输出电流之比为 U1∶U2 B．该变压器输入功率与输出功率之比为 U2∶U1 U2 C．通过负载电阻 R 的电流 I2＝ R U2 2 D．通过初级线圈的电流 I1＝ U1R
高三物理总复习课件第十一章交变电流传感器实验十二
谐波分量提取
根据频谱分析结果，提取出信号 中的基波和各次谐波分量，为后
续的信号处理提供依据。
谐波失真度计算
计算各次谐波分量与基波的幅度 比和相位差，以评估信号的谐波
失真程度。
信号波形识别与参数计算
波形识别
根据信号的波形特征，识别出信号的波形类型，如正弦波、方波 、三角波等。
参数计算
计算信号的基本参数，包括幅度、频率、相位等，以及信号的功率 、能量等特征参数。
01
通过实验了解交变电流传感器的基本结构和工作原理，掌握其
将交变电流转换为直流电流的过程。
学习交变电流的测量方法
02
学会使用交变电流传感器测量交变电流的大小、频率和相位等
参数，掌握相关测量原理和技巧。
培养实验操作能力和分析解决问题的能力
03
通过实验操作，提高实验技能，培养观察、分析和解决问题的
能力。
01
02
03
04
电力行业
实现电网的实时监测和故障诊 断，提高电网运行的安全性和
稳定性。
新能源行业
应用于风能、太阳能等新能源 发电领域，实现能源的高效利
用和可产线提供精确 的电流测量和控制，提高生产
效率和产品质量。
智能家居
应用于智能家居系统，实现对 家用电器的远程控制和智能化
在电力系统中，利用传感器实时监测交变电流的变化，确保电力 系统的稳定运行。
电机控制
在电机控制系统中，通过传感器测量电机的交变电流，实现电机 的精确控制和保护。
能源计量
在能源计量领域，利用传感器测量各种用电设备的交变电流，实 现能源的准确计量和节能管理。
05
实验数据分析与结论
数据处理方法和技巧
2019年高考物理大一轮复习江苏专版课件：第十章 交变电流 传感器 第3讲 精品
比n1∶n2＝2∶1，原线圈所接交变电压u＝25 2sin 100πt(V)，C为电容器， L为自感线圈，刚开始开关S断开，下列说法正确的是
√A.开关闭合前，交流电压表示数12.5 V √B.开关闭合稳定后，灯泡比闭合前暗
C.只增加交变电流的频率，灯泡变亮 D.只增加交变电流的频率，电压表读数变大
图11
图3
研透命题点
命题点一 电感、电容对交流电路的影响 能力考点 师生共研
例1 (多选)(2017·江苏单科·7)某音响电路的简化电路图如图4所示，输
入信号既有高频成分，也有低频成分，则
A.电感L1的作用是通高频
√B.电容C2的作用是通高频
C.扬声器甲用于输出高频成分
√D.扬声器乙用于输出高频成分
图4
解析 答案
变式2 (多选)如图8所示是电熨斗的结构图，下列说法正确的是
A.双金属片上层金属的膨胀系数小于下层金属
√B.常温下，上、下触点接触；温度过高时，双
金属片发生弯曲使上、下触点分离
√C.需要较高温度熨烫时，要调节调温旋钮，使
升降螺丝下移并推动弹性铜片下移
图8
√D.双金属片温度传感器的作用是控制电路的通断
要求当天色渐暗照度降低至1.0 lx时启动照明系统，在虚线框内完成电
路原理图.(不考虑控制开关对所设计电路的影响)
提供的器材如下：
光敏电阻RP(符号 ，阻值见上表)； 直流电源E(电动势3 V，内阻不计)；
定值电阻：R1＝10 kΩ，R2＝20 kΩ，R3＝40 kΩ (限选其中之一，并在图中标出)；开关S及导线若干.
2.电容器对交变电流的阻碍作用 (1)电容对交变电流的阻碍作用与电容和交变电流的频率有关，电容、 交变电流的频率越大，电容器对交变电流的阻碍作用越小. (2)电容器在电路中表现为“ 通交流、隔直流、通高频、阻低频 ”.
高考总复习 物理第十章 交变电流 传感器
第十章交变电流传感器第1讲交变电流的产生和描述(1)定义：大小和方向都随时间做周期性变化的电流．(2)图象：如图(a)、(b)、(c)、(d)所示都属于交变电流．其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦交流电，如图(a)所示．2．正弦交流电的产生和图象(1)产生：在匀强磁场里，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动．(2)图象：用以描述交流电随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置开始计时，其图象为正弦曲线．如图(e)、(f)所示．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”．(1)交变电流的主要特征是电流的方向随时间发生周期性变化．()(2)线圈平面与磁感线垂直的位置称为中性面．()(3)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为最大．()答案(1)√(2)√(3)×正弦交变电流的函数表达式、有效值(考纲要求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＝2πω.(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＝1T.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)(1)电动势e随时间变化的规律：e＝E m sin_ωt.(2)负载两端的电压u随时间变化的规律：u＝U m sin_ωt.(3)电流i随时间变化的规律：i＝I m sin_ωt.其中ω等于线圈转动的角速度，E m ＝nBSω.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．(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．对正弦交流电，其有效值和峰值的关系为：E＝E m2，U＝U m2，I＝I m2.判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”．(1)在一个周期内交变电流的方向要改变两次．()(2)交流电气设备上所标的电压和电流值及交流电压表和电流表测量的是交流电的有效值．()(3)交变电流的峰值总是有效值的2倍．()答案(1)√(2)√(3)×基础自测1．(单选)关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流，下列说法中正确的是()．A．线圈平面每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次，感应电动势的方向不变B．线圈每转动一周，感应电流的方向改变一次C．线圈平面经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都改变一次D．线圈每转动一周，感应电动势和感应电流的方向都改变一次解析依据交流电的变化规律可知，如果从中性面开始计时，有e＝E m sin ωt 和i＝I m sin ωt；如果从垂直于中性面的位置开始计时，有e＝E m cos ωt和i＝I m cos ωt.不难看出：线圈平面每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次，感应电动势的方向也改变一次；线圈每转动一周，感应电流的方向和感应电动势的方向都改变两次．故正确答案为C.答案 C2．(单选)风力发电机为一种新能源产品，功率为200 W到15 kW，广泛应用于分散住户．若风力发电机的矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，当线圈通过中性面时，下列说法正确的是()．A．穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势最大B．穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应电动势最大C．穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势等于零D．穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应电动势等于零解析当线圈通过中性面时，感应电动势为零，但此时穿过线圈的磁通量最大；当线圈平面转到与磁感线平行时，穿过线圈的磁通量为零，但此时感应电动势最大．答案 C3．(2013·福建泉州模拟)(单选)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＝BSωsinωt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图中感应电动势为e＝BSωsin ωt；B图中的转动轴不在线圈所在平面内；C、D图转动轴与磁场方向平行，而不是垂直．答案 A4．(多选)一个单匝矩形线框的面积为S，在磁感应强度为B的匀强磁场中，从线圈平面与磁场垂直的位置开始计时，转速为n转/秒，则()．A．线框交变电动势的最大值为nπBSB．线框交变电动势的有效值为2nπBSC．从开始转动经过14周期，线框中的平均感应电动势为2nBSD．感应电动势瞬时值为e＝2nπBS sin 2nπt解析线框交变电动势的最大值为E m＝BSω＝2nπBS，产生的感应电动势瞬时值为e＝2nπBS sin 2nπt，A错、D对；该线框交变电动势的有效值为E＝E m2＝2nπBS，B对；线框中的平均感应电动势E＝ΔΦΔt＝4nBS，C错．答案BD5．(单选)在匀强磁场中一矩形金属框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图10－1－1甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则()．图10－1－1A．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 VD．线框产生的交变电动势频率为100 Hz解析由图象知，该交变电流电动势峰值为311 V，交变电动势频率为f＝50 Hz，C、D错；t＝0.005时，e＝311 V，磁通量变化最快，t＝0.01 s时，e＝0，磁通量最大，线圈处于中性面位置，A错，B对．答案 B热点一正弦交变电流的产生及变化规律1．正弦式交变电流的变化规律线圈在中性面位置时开始计时续表2.(1)线圈平面与中性面重合时，S⊥B，Φ最大，ΔΦΔt＝0，e＝0，i＝0，电流方向将发生改变．(2)线圈平面与中性面垂直时，S ∥B ，Φ＝0，ΔΦΔt 最大，e 最大，i 最大，电流方向不改变．【典例1】 (2013·山东卷，17)如图10－1－2甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N 、S 间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，为交流电流表．线圈绕垂直于磁场的水平轴OO ′沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示．以下判断正确的是( )．图10－1－2A ．电流表的示数为10 AB ．线圈转动的角速度为50 π rad/sC ．0.01 s 时线圈平面与磁场方向平行D ．0.02 s 时电阻R 中电流的方向自右向左解析 电流表的示数为交变电流的有效值10 A ，A 项正确；由ω＝2πT 可得，线圈转动的角速度为ω＝100 π rad/s ，B 项错；0.01 s 时，电路中电流最大，故该时刻通过线圈的磁通量最小，即该时刻线圈平面与磁场平行，C 项正确；根据楞次定律可得，0.02 s 时电阻R 中电流的方向自左向右，D 项错．答案 AC 反思总结 解决交变电流图象问题的三点注意(1)只有当线圈从中性面位置开始计时，电流的瞬时值表达式才是正弦形式，其变化规律与线圈的形状及转动轴处于线圈平面内的位置无关．(2)注意峰值公式E m ＝nBSω中的S 为有效面积．(3)在解决有关交变电流的图象问题时，应先把交变电流的图象与线圈的转动位置对应起来，再根据特殊位置求特征解．【跟踪短训】1．如图10－1－3所示，图线a 和图线b 分别表示线圈A 和线圈B 在同一匀强磁场中匀速转动时，通过线圈的磁通量随时间的变化规律．已知线圈A 的匝数与线圈B 的匝数分别为10和30，以下说法正确的是( )．图10－1－3A ．线圈A 与线圈B 转速之比2∶3B ．线圈A 与线圈B 产生的最大电动势之比为1∶1C ．线圈A 的感应电动势的瞬时值表达式为e ＝500 πcos 5πt (V)D ．线圈B 在t ＝0.3 s 时刻时，感应电流为零解析 由图象可得T a ＝0.4 s ，T b ＝0.6 s ，则转速n a ＝1T a ＝2.5 r/s ，n b ＝1T b＝53 r/s ，所以线圈A 与线圈B 转速之比为3∶2，A 错误；线圈A 、B 中产生的最大电动势分别为E m a ＝N a Φm a ωa ＝N a Φm a 2πT a＝10×10×2π0.4 V ＝500 π V ，E m b ＝N b Φm b ωb ＝30×5×2π0.6 V ＝500π V ，所以线圈A 与线圈B 产生的最大电动势之比为1∶1，B 正确；在t ＝0时刻，线圈A 的感应电动势最大，因此感应电动势的瞬时值表达式为e ＝500πcos 5πt (V)，C 正确；在t ＝0.3 s 时刻，通过线圈B 的磁通量为零，磁通量的变化率最大，故感应电流最大，D 错误．答案 BC热点二 交变电流“四值”的应用对交变电流的“四值”的比较和理解【典例2】如图10－1－4所示，有一矩形线圈，面积为S，匝数为N，内阻为r，在匀强磁场中绕垂直磁感线的对称轴OO′以角速度ω匀速转动，从图示位置转过90°的过程中，下列说法正确的是()．图10－1－4A．通过电阻R的电荷量Q＝πNBS22(R＋r)B．通过电阻R的电荷量Q＝NBSR＋rC．外力做功的平均功率P＝N2B2S2ω22(R＋r)D．从图示位置开始计时，则感应电动势随时间变化的规律为e＝NBSωsin ωt解析 从图示位置转过90°的过程中，磁通量的变化量ΔΦ＝BS ，通过电阻R 的电荷量Q ＝I Δt ＝E R ＋r Δt ＝N ΔΦR ＋r ＝NBS R ＋r，故选项A 错误、B 正确；矩形线圈绕垂直磁感线的对称轴OO ′以角速度ω匀速转动，产生的感应电动势最大值为E m ＝NBSω，感应电流有效值为I ＝E m 2(R ＋r )，外力做功的平均功率为P ＝I 2(R ＋r )＝N 2B 2S 2ω22(R ＋r )，选项C 正确；从图示位置开始计时，则感应电动势随时间变化的规律为e ＝NBSωsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫ωt ＋π2，选项D 错误． 答案 BC反思总结 交变电流瞬时值表达式的求法(1)先求电动势的最大值E m ＝nBSω；(2)求出角速度ω，ω＝2πT ；(3)明确从哪一位置开始计时，从而确定是正弦函数还是余弦函数；(4)写出瞬时值的表达式．【跟踪短训】2．如图10－1－5所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T ，转轴O 1O 2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10－1－5A ．线圈消耗的电功率为4 WB ．线圈中感应电流的有效值为2 AC ．任意时刻线圈中的感应电动势为e ＝4cos 2πT tD ．任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ＝T πsin 2πT t解析 线圈转动角速度ω＝2πT ，线圈平面从与磁场方向平行开始计时，当转过60°时，电流的瞬时值表达式为i ＝I m cos 60°＝1 A ⇒I m ＝2 A ，正弦交变电流有效值I ＝I m 2＝ 2 A ，B 项错；线圈消耗的功率P ＝I 2R ＝4 W ，A 项正确；由欧姆定律可知，感应电动势最大值E m ＝I m R ＝4 V ，所以瞬时值表达式为e ＝4 cos 2πT t ，C 项正确；通过线圈的磁通量Φ＝Φm sin ωt ＝Φm sin 2πT t ，由感应电动势的最大值E m ＝BSω＝Φm ×2πT ⇒Φm ＝E m T 2π，解两式得：Φ＝E m T 2πsin 2πT t ＝2T πsin 2πT t ，D 项错．答案 AC3．(2013·东北三校一模，19)如图10－1－6所示，一个“”形线框处在磁感应强度大小为B 的匀强磁场中，OO ′为磁场的边界．现使线框以角速度ω绕轴OO ′匀速转动，通过金属转轴和电刷与阻值为R 的外电阻相连．已知线框各边长为L ，总电阻为r ，不计转轴与电刷的电阻，则电路中电流的有效值为( )．图10－1－6 A.BωL 2R ＋rB.2BωL 22(R ＋r )C.2BωL 24(R ＋r ) D.BωL 22(R ＋r )解析 由交流电产生的原理可知，线框以图示位置为起点，以转过角度为阶段分析，在0～π2内产生顺时针方向的电流，π2～32π内无电流产生，32π～2π内产生逆时针方向的电流，π2、32π时产生的电流值最大为I m ＝BL 2ωR ＋r.由交流电有效值定义可得：⎝ ⎛⎭⎪⎫I m 22R 总·T 4＋0＋⎝ ⎛⎭⎪⎫I m 22R 总·T 4＝I 2x R 总T ，得I x ＝I m 2＝BL 2ω2(R ＋r )，所以D 正确． 答案 D思想方法 16.求交变电流有效值的方法1．公式法利用E ＝E m 2，U ＝U m 2，I ＝I m 2计算，只适用于正余弦式交流电． 2．利用有效值的定义计算(非正弦式交流电)在计算有效值“相同时间”至少取一个周期或周期的整数倍．3．利用能量关系当有电能和其他形式的能转化时，可利用能的转化和守恒定律来求有效值．【典例1】 (利用有效值的定义计算——分段转化为直流电)如图10－1－7所示为一交变电流随时间变化的图象，此交流电的有效值是( )．图10－1－7A ．5 2 AB ．5 AC ．3.5 2 AD ．3.5 A解析 选择一个周期(0.02 s)的时间，根据交流电有效值的定义和焦耳定律，有：I 2R ×0.02＝(42)2R ×0.01＋(32)2R ×0.01 解之得：I ＝5 A ，即B 项正确．答案 B【典例2】 (利用有效值的定义计算——分段转化为正弦交变电流)图10－1－8是表示一交变电流随时间变化的图象，其中，从t ＝0开始的每个T 2时间内的图象均为半个周期的正弦曲线．求此交变电流的有效值．图10－1－8解析 虽然此题所给交变电流正、负半周的最大值不同，但在任意一个周期内，前半周期和后半周期的有效值是可以求的，分别为I 1＝22 A ，I 2＝42A ．设所求交变电流的有效值为I ，根据有效值的定义，选择一个周期的时间，利用在相同时间内通过相同的电阻所产生的热量相等，由焦耳定律得I 2RT ＝I 21R T 2＋I 22R T 2即I 2＝⎝ ⎛⎭⎪⎫222×12＋⎝ ⎛⎭⎪⎫422×12 答案 5 A即学即练 如图10－1－9所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B .电阻为R 、半径为L 、圆心角为45°的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O 轴以角速度ω匀速转动(O 轴位于磁场边界)．则线框内产生的感应电流的有效值为( )．图10－1－9A.BL 2ω2RB.2BL 2ω2RC.2BL 2ω4RD.BL 2ω4R解析 线框转动的角速度为ω，进磁场的过程用时18周期，出磁场的过程用时18周期，进、出磁场时产生的感应电流大小均为I ′＝12BL 2ωR ，则转动一周产生的感应电流的有效值I 满足：I 2RT ＝⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫12BL 2ωR 2R ×14T ，解得I ＝BL 2ω4R ，D 项正确．答案 D附：对应高考题组(PPT 课件文本，见教师用书)1．(2011·天津理综，4)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，如图甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则( )．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 VD ．线框产生的交变电动势频率为100 Hz解析 线框中感应电动势与磁通量的变化率成正比，而t ＝0.005 s 时e 最大，故A 错误．t ＝0.01 s 时e ＝0，故B 正确．电动势有效值为311×22 V ≈220 V ，故C 错误．周期T ＝0.02 s ，频率f ＝1T ＝50 Hz ，故D 错误．答案 B2．(2012·北京理综，15)一个小型电热器若接在输出电压为10 V 的直流电源上，消耗电功率为P ；若把它接在某个正弦式交流电源上，其消耗的电功率为P 2.如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为()．A ．5 VB ．5 2 VC ．10 VD ．10 2 V解析 根据P ＝U 2R ，对直流电有P ＝102R ，对正弦式交流电有P 2＝U ′2R ，所以正弦式交流电的有效值为U ′＝PR 2＝102V ，故交流电源输出电压的最大值U m ′＝2U ′＝10 V ，故选项C 正确，选项A 、B 、D 错误．答案 C3．(2012·广东理综，19)某小型发电机产生的交变电动势为e ＝50sin 100πt (V)．对此电动势，下列表述正确的有( )．A ．最大值是50 2 VB ．频率是100 HzC ．有效值是25 2 VD ．周期是0.02 s解析 交变电动势e ＝E m sin ωt 或e ＝E m cos ωt ，其中E m 为电动势的最大值，ω为角速度，有效值E ＝E m 2，周期T ＝2πω，频率f ＝1T .由e ＝50sin 100πt (V)知，E m ＝50 V ，E ＝502V ＝25 2 V ，T ＝2πω＝2π100π s ＝0.02 s ，f ＝1T ＝10.02 Hz ＝50 Hz ，所以选项C 、D 正确．答案 CD4．(2012·安徽卷，23)如图甲所示是交流发电机模型示意图．在磁感应强度为B 的匀强磁场中，有一矩形线圈abcd 可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO ′转动，由线圈引出的导线ae 和df 分别与两个跟线圈一起绕OO ′转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R 形成闭合电路．图乙是线圈的主视图，导线ab 和cd 分别用它们的横截面来表示．已知ab 长度为L 1，bc 长度为L 2，线圈以恒定角速度ω逆时针转动．(只考虑单匝线圈)(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t 时刻整个线圈中的感应电动势e 1的表达式；(2)线圈平面处于与中性面成φ0夹角位置时开始计时，如图丙所示，试写出t 时刻整个线圈中的感应电动势e 2的表达式；(3)若线圈电阻为r ，求线圈每转动一周电阻R 上产生的焦耳热．(其它电阻均不计)解析 (1)矩形线圈abcd 在磁场中转动时，ab 、cd 切割磁感线，且转动的半径为r ＝L 22，转动时ab 、cd 的线速度v ＝ωr ＝ωL 22，且与磁场方向的夹角为ωt ，所以，整个线圈中的感应电动势e 1＝2BL 1v sin ωt ＝BL 1L 2ωsin ωt .(2)当t ＝0时，线圈平面与中性面的夹角为φ0，则某时刻t 时，线圈平面与中性面的夹角为(ωt ＋φ0)，故此时感应电动势的瞬时值e 2＝2BL 1v sin(ωt ＋φ0)＝BL 1L 2ωsin(ωt ＋φ0)．(3)线圈匀速转动时感应电动势的最大值E m ＝BL 1L 2ω，故有效值E ＝E m 2＝BL 1L 2ω2 回路中电流的有效值I ＝E R ＋r ＝BωL 1L 22(R ＋r )，根据焦耳定律知转动一周电阻R 上的焦耳热为Q ＝I 2RT ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤BωL 1L 22(R ＋r )2R ·2πω＝πωRB 2L 21L 22(R ＋r )2. 答案 (1)e 1＝BL 1L 2ωsin ωt (2)e 2＝BL 1L 2ωsin(ωt ＋φ0) (3)πωRB 2L 21L 22(R ＋r )2A 对点训练——练熟基础知识题组一交变电流的产生及变化规律1．(单选)一矩形线框在匀强磁场内绕垂直于磁场的轴匀速转动的过程中，线框输出的交流电压随时间变化的图象如图10－1－10所示，下列说法中正确的是()．图10－1－10A．t＝0时刻线框平面与磁场平行B．交流电压的频率为4 HzC．1 s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量变化最快D．2 s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量最大解析由u-t图象可知，t＝0时刻瞬时电压为零，线框处于中性面，频率f ＝0.25 Hz，故选项A、B错误；由图象可知，1 s末交变电压最大，通过线框＝1T的磁通量变化率最大，此时线框与磁场方向平行，而2 s末交变电压为零，此时线框经过中性面与磁场垂直，穿过线框的磁通量最大，故选项C错误、D正确．答案 D2．(单选)如图10－1－11所示为发电机结构示意图，其中N、S是永久磁铁的两个磁极，其表面呈半圆柱面状．M是圆柱形铁芯，它与磁极柱面共轴，铁芯上绕有矩形线框，可绕与铁芯共轴的固定轴转动．磁极与铁芯间的磁场均匀辐向分布．从图示位置开始计时，当线框匀速转动时，图中能正确反映线框感应电动势e随时间t的变化规律的是()．图10－1－11解析矩形线框在均匀辐向磁场中转动，v始终与B垂直，由E＝BL v知E 大小不变，方向周期性变化．答案 D3．(单选)某台家用柴油发电机正常工作时能够产生与我国照明电网相同的交变电流．现在该发电机出现了故障，转子匀速转动时的转速只能达到正常工作时的一半，则它产生的交变电动势随时间变化的图象是()．解析线圈转速为正常时的一半，据ω＝2πn＝2πT知，周期变为正常时的2倍，又据E m＝NBSω知，最大值变为正常时的一半，结合我国电网交流电实际情况，知正确选项为B.答案 B题组二交变电流有效值的计算4．(单选)如图10－1－12所示，图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系．若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻，则经过1 min的时间，两电阻消耗的电功之比W甲∶W乙为()．图10－1－12A ．1∶2B ．1∶2C ．1∶3D ．1∶6解析 电功的计算中，I 要用有效值计算．图甲中，由有效值的定义得 ⎝ ⎛⎭⎪⎫122R ×2×10－2＋0＋⎝ ⎛⎭⎪⎫122R ×2×10－2＝I 21R ×6×10－2 得I 1＝33 A图乙中，I 的值不变，I 2＝1 A由W ＝UIt ＝I 2Rt 可以得到W 甲∶W 乙＝1∶3.答案 C5．(多选)如图10－1－13所示，先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电．第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化，如图10－1－14甲所示；第二次灯泡两端的电压变化规律如图乙所示．若图甲、乙中的U 0、T 所表示的电压、周期值是相等的，则以下说法正确的是( )．图10－1－13图10－1－14A ．第一次灯泡两端的电压有效值是22U 0B ．第二次灯泡两端的电压有效值是32U 0C ．第一次和第二次灯泡的电功率之比是2∶9D ．第一次和第二次灯泡的电功率之比是1∶5解析 第一次所加正弦交流电压的有效值为U 1＝22U 0，A 项正确；设第二次所加交流电压的有效值为U 2，则根据有效值的含义有U 22R T ＝(2U 0)2R ·T 2＋U 20R ·T 2，解得U 2＝102U 0，B 项错；根据电功率的定义式P ＝U 2R 可知，P 1∶P 2＝1∶5，C 项错、D 项正确．答案 AD题组三 交变电流“四值”的应用6．(单选)电阻R 1、R 2与交流电源按照如图10－1－15甲所示方式连接，R 1＝10 Ω、R 2＝20 Ω.合上开关S 后，通过电阻R 2的正弦交变电流i 随时间t 变化的情况如图乙所示．则( )．图10－1－15A ．通过R 1的电流的有效值是1.2 AB ．R 1两端的电压有效值是6 VC ．通过R 2的电流的有效值是1.2 2 AD ．R 2两端的电压有效值是6 2 V解析 由题图知流过R 2交流电电流的最大值I 2m ＝0.6 2 A ，有效值I 2＝I 2m 2＝0.6 A ，故选项C 错误；由U 2m ＝I 2m R 2＝12 2 V 知，U 2＝12 V ，选项D 错误；因串联电路电流处处相同，则I1m＝0.6 2 A，电流的有效值I1＝I1m2＝0.6 A，故选项A错误；由U1＝I1R1＝6 V，故选项B正确．答案 B7．(多选)如图10－1－16所示，闭合的矩形导体线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，沿着OO′方向观察，线圈沿逆时针方向转动．已知匀强磁场的磁感应强度为B，线圈匝数为n，ab边的边长为l1，ad边的边长为l2，线圈的电阻为R，转动的角速度为ω，则当线圈转至图示位置时()．图10－1－16A．线圈中感应电流的方向为abcdaB．线圈中的感应电动势为2nBl2ωC．穿过线圈磁通量随时间的变化率最大D．线圈ad边所受安培力的大小为n2B2l1l22ωR解析当线圈转到图示的位置时，线圈的磁通量即将向右增加，由楞次定律结合安培定则可知，线圈中感应电流的方向为adcba，故A错误；当转到图示的位置时产生的电动势最大，由法拉第电磁感应定律可得，穿过线圈的磁通量的变化率最大．此时电动势的大小为：e＝2nBl2ωl12＝nBl1l2ω，B错误，C正确；线圈此时的感应电流大小为：I＝eR ＝nBl1l2ωR，所以ad边所受的安培力的大小为：F＝nBIl2，代入I可得：F＝n2B2l1l22ωR，D正确．答案CD8．(单选)一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图10－1－17甲所示．电路组成如图乙所示，已知发电机线圈内阻为5.0 Ω，外接灯泡阻值为95.0 Ω，灯泡正常发光，则( )．图10－1－17A ．电压表的示数为220 VB ．电路中的电流方向每秒钟改变50次C ．灯泡消耗的功率为509 WD ．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J解析 电压表的示数应为有效值，U ＝U m 2·R R ＋r＝209 V ，A 项错；电路中的电流方向每秒钟改变100次，B 项错；P 灯＝U 2R ＝459.8 W ，C 项错；发电机线圈内阻的发热功率为P ′＝I 2r ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫U R 2r ＝24.2 W ，每秒生热24.2 J ，D 项对． 答案 D9．(2013·福建卷，15)(单选)如图10－1－18所示，实验室一台手摇交流发电机，内阻r ＝1.0 Ω，外接R ＝9.0 Ω的电阻．闭合开关S ，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e ＝102sin 10πt (V)，则( )．图10－1－18A ．该交变电流的频率为10 HzB ．该电动势的有效值为10 2 VC ．外接电阻R 所消耗的电功率为10 WD ．电路中理想交流电流表的示数为1.0 A解析 由e ＝102sin 10πt (V)知电动势的有效值E 有＝E m 2＝1022V ＝10 V ，故B 选项错误；电路中的理想电流表示数为电流的有效值：I 有＝E 有r ＋R ＝1.0 A ，故D 选项正确；电阻R 消耗的电功率P ＝I 2有·R ＝9.0 W ，故C 选项错误；交流电的角速度ω＝10π rad/s ，所以频率f ＝ω2π＝5 Hz ，故A 选项错误.答案 D10．(单选)如图10－1－19所示，矩形线圈面积为S ，匝数为N ，线圈电阻为r ，在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕OO ′轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R ，当线圈由图示位置转过60°的过程中，下列判断正确的是( )．图10－1－19A ．电压表的读数为NBSω2B ．通过电阻R 的电荷量为q ＝NBS 2(R ＋r )C ．电阻R 所产生的焦耳热为Q ＝N 2B 2S 2ωR π4(R ＋r )2D ．当线圈由图示位置转过60°时的电流为NSBω2(R ＋r )解析 线圈在磁场中转动产生正弦交流电，其电动势的最大值为E m ＝NBSω，电动势的有效值为E ＝NBSω2，电压表的读数等于交流电源的路端电压，且为有效值，则U ＝NBSωR 2(R ＋r )，A 错误；求通过电阻R 的电荷量要用交流电的平均电流，即q ＝I t ＝N ΔΦR ＋r ＝N ⎝ ⎛⎭⎪⎫BS －12BS R ＋r ＝NBS 2(R ＋r )，故B 正确；计算电阻R 上产生的焦耳热应该用有效值，则电阻R 产生的焦耳热为Q ＝I 2Rt ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤NBSω2(R ＋r )2R π3ω＝πN 2B 2S 2Rω6(R ＋r )2，故C 错误；线圈由图示位置转过60°时的电流为瞬时值，则符合电流瞬时值表达式，大小为i ＝NBSωR ＋r sin π3＝3NBSω2(R ＋r )，故D 错误． 答案 BB 深化训练——提高能力技巧11．(2013·西安五校联考)(单选)如图10－1－20所示，N 匝矩形导线框以角速度ω在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕轴OO ′匀速转动，线框面积为S ，线框的电阻、电感均不计，外电路接有电阻R 、理想电流表和二极管D .二极管D 具有单向导电性，即正向电阻为零，反向电阻无穷大．下列说法正确的是( )．图10－1－20A ．图示位置电流表的示数为0B ．R 两端电压的有效值U ＝ω2NBS C ．一个周期内通过R 的电荷量q ＝2BS /RD ．交流电流表的示数I ＝ω2R NBS解析 图示位置电流表测的是有效值，故其示数不为0，选项A 错误；由于接有二极管，二极管D 具有单向导电性，由⎝ ⎛⎭⎪⎫ω2R NBS 2RT /2＝U 2T /R 解得R 两端电压的有效值U ＝ωNBS /2，交流电流表的示数I ＝ω2R NBS ，选项B 错误、D 正确；一个周期内通过R 的电荷量q ＝2NBS /R ，选项C 错误．答案 D12．(多选)如图10－1－21甲所示，将阻值为R ＝5 Ω的电阻接到内阻不计的正弦交变电源上，电流随时间变化的规律如图乙所示，电流表串联在电路中测量电流的大小．对此，下列说法正确的是( )．图10－1－21A ．电阻R 两端电压变化规律的函数表达式为u ＝2.5sin(200πt ) VB ．电阻R 消耗的电功率为1.25 WC ．如图丙所示，若此交变电流由一矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生，当线圈的转速提升一倍时，电流表的示数为1 AD ．这一交变电流与图丁所示电流比较，其有效值之比为12解析 图乙所示电流的最大值为I m ＝0.5 A ，周期为T ＝0.01 s ，其角速度为ω＝2πT ＝200π rad/s ，由欧姆定律得U m ＝I m R ＝2.5 V ．所以R 两端电压的表达式为u ＝2.5sin(200πt ) V ，选项A 正确．该电流的有效值为I ＝I m 2，电阻R 消耗的电功率为P ＝I 2R ，解得P ＝0.625 W ，B 选项错误．○A 的示数为有效值，该交变电流由图丙所示矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生，当转速提升一倍时，电动势的最大值E m ＝nBSω为原来的2倍．电路中电流的有效值也是原来的2倍，为2×0.52A ≠1 A ．选项C 错误．图乙中的正弦交变电流的有效值为0.52A ．图丁所示的交变电流虽然方向发生变化，但大小恒为0.5 A ，可知选项D 正确．答案 AD。
第十章 交变电流 传感器10-1(新课标复习资料)
高三物理
交流电的产生和变化规律
1.交变电流
方 大小和方向都随时间做周期性变化的电流．其中，方 大小 方向
向 向随时间变化是交变电流的最主要特征．
随 堂 针 对 训 练
考 技 案 例 导 析
2.正(余)弦式交流电 交变电流的产生有很多形式．常见的正(余)弦式交变
垂直 电流可由线圈在匀强磁场中绕垂直磁感应强度方向的轴转
高频 低频 直流 (2)作用：通高频、阻低频、隔直流.
选修3-2
第十章 交变电流 传感器
易 错 易 混 分 析
限 时 规 范 特 训
金版教程
基 础 知 识 梳 理
高三物理
考 技 案 例 导 析
考技案例导析
随 堂 针 对 训 练
易 错 易 混 分 析
限 时 规 范 特 训
选修3-2
第十章
交变电流 传感器
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高三物理
选 修 3-2
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第十章
交变电流 传感器
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高三物理
第十章
交变电流 传感器
选修3-2
第十章
交变电流 传感器
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高三物理
主 题
内 容 交变电流、交变电流的图象 正弦交变电流的函数表达
要 求 Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ
说 明
交变电流 式、峰值和有效值 理想变压器 远距离输电 传感器及其工作原理 传感器 传感器的应用 传感器的应用实例
选修3-2
第十章
交变电流 传感器
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高三物理
第1单元 交变电流的产生及描述
选修3-2
第十章
交变电流 传感器
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基 础 知 识 梳 理
高三物理
高考物理总复习课件第十一章交变电流传感器
在温度控制系统中，温度传感 器将温度转换为电信号，通过 控制电路实现对加热或冷却设
备的控制。
压力测量
在气压计、血压计等设备中， 压力传感器将压力转换为电信 号进行测量和显示。
光电转换
在照相机、光电开关等设备中 ，光电传感器将光信号转换为 电信号进行处理和控制。
位移测量
在位移计、角度计等设备中， 霍尔传感器将位移或角度转换
利用物质热胀冷缩性质 或热电效应测量温度， 如热敏电阻、热电偶等
。
压力传感器
利用压电效应、压阻效 应等原理测量压力，如 压电陶瓷、应变片等。
光电传感器
利用光电效应将光信号 转换为电信号，如光敏 电阻、光电量磁场 强度，常用于位移、角
度等测量。
传感器在电路中应用实例剖析
变压器原理及在交变电流中应用
变压器工作原理简介
变压器的基本构造
由铁芯和线圈组成，线圈分为原 线圈和副线圈，利用电磁感应原
理实现电压的变换。
变压器的工作原理
当原线圈中通入交变电流时，铁芯 中产生交变的磁通量，使得副线圈 中产生感应电动势，从而实现电压 的变换。
变压器的分类
根据用途可分为电力变压器、自耦 变压器、互感器等；根据铁芯形式 可分为心式变压器和壳式变压器。
特高压输电是指交流1000千伏及以上 和直流正负800千伏及以上的电压等 级的输电技术。该技术具有输电容量 大、距离远、损耗低等优点，是实现 远距离、大容量输电的重要手段。我 国已成功投运多条特高压输电线路， 如“皖电东送”等工程。
柔性直流输电是基于电压源换流器的 高压直流输电技术。与传统的直流输 电技术相比，柔性直流输电具有无换 相失败、谐波水平低、无功功率独立 控制等优点。该技术特别适用于新能 源并网、城市电网增容等场景。
物理人教版(2019)选择性必修第二册3.3变压器(共35张ppt)
U1
n1 n2
U2 R
变压器的原理
4.工作原理：
原线圈接 交流电
原线圈中的磁 场发生改变
在铁芯中产生变化 的磁通量
U1
n1 n2
U2 R
互感 现象
副线圈有 感应电流
副线圈产生感 应电动势
副线圈的磁通量 发生改变
思考与讨论
1.若给原线圈接直流电压U1，副线圈电压U2=? 2.原、副线圈电压与什么因素有关系？我们是否可以大胆的猜测与交流 电压、原线圈匝数、副线圈匝数有关呢？
变电站的大型变压器 各式变压器
街头变压器 可拆式变压器
变压器的原理
1.构造：
（1）铁芯 （2）原线圈(初级线圈) （3）副线圈 (次级线圈)
2.示意图
3.电路图中符号
n
n2
1
观察与思考
观察下面的实验，你是否可以猜出一下手机是否会被充电？如果可以，说出你 认为合理的原因？
思考与讨论
受刚才实验的启发，你是否可以分析一下变压器实现变压的工作原 理呢？
( U2、I2)
电压与匝数的关系
4.几个重要关系 (1)理想变压器输入功率等于输出功率:
P入= P出 即: U1I1=U2I2
(2)理想变压器原、副线圈的电流跟它们的匝数成反比
此公式只适用于一个副线圈的变压器
电压与匝数的关系
4.几个重要关系 (3)理想变压器的三个决定关系
①电压关系：
→ U1决定 U2
3.如果与上述因素有关，我们在实验是应该采用什么样的方法进行探究？
变压器的原理
5.探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
变压器的原理
(1)实验数据：
实验次数 原线圈匝数n1 副线圈匝数n2 原线圈电压U1 副线圈电压U2
2019届新课标高考物理一轮总复习必修部分第10章交变电流传感器第2讲变压器电能的输送讲义
第10章 交变电流 传感器
第2讲 变压器 电能的输送
板块一 主干梳理·对 点激活
知识点 1 理想变压器 Ⅱ 1.构造：如图所示。变压器主要由 闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈 组成。
(1)原线圈：指与交流电源连接的线圈，也叫 初级线圈 。 (2)副线圈：指与负载连接的线圈，也叫 次级线圈 。
Em
电流表的读数为副线圈电流的有效值，原线圈电流有效值为
I1＝
2＝ Em ，则 2r 2 2r
I2＝nn12I1＝
r R
I1＝2
Em ， 2Rr
故 B 选项正确。由题图知周期为 0.04 s，则 ω＝2Tπ＝50π rad/s，则瞬时值表达式为 e＝Emsin50πt V，故 D
选项错误。
2. (多选)如图，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为 n1、n2。原线圈通过一理想电流表 接正弦交流 电源，一个二极管和阻值为 R 的负载电阻串联后接到副线圈的两端，假设该二极管的正向电阻为零，反向 电阻为无穷大，用交流电压表测得 a、b 端和 c、d 端的电压分别为 Uab 和 Ucd，则( )
(1)变压器的输入电压 U1＝220 V 是什么值，电流表的读数是什么值？ 提示：有效值，有效值。 (2)电灯泡正常发光，如何确定副线圈 n2、n3 上的电压？
提示：U2＝8 V，U3＝UL3＋UL4＝12 V。
尝试解答 (1)40 匝__60 匝__(2)0.2_A (1)由变压器原理可知，n1∶n2∶n3＝U1∶U2∶U3，则 n2＝UU21n1＝2820×1100 匝＝40 匝 n3＝UU31n1＝22×206×1100 匝＝60 匝 (2)由 P 入＝P 出可得，I1U1＝P1＋P2＋P3＋P4，所以 I1＝2P2U＋12P3＝2×102＋202×12 A＝0.2 A
2019届新课标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讲义
尝试解答 (1)e1＝BL1L2ωsinωt (2)e2＝BL1L2ωsin(ωt＋φ0) (3)πRωBRL＋1Lr22 (1)矩形线圈 abcd 转动过程中，只有 ab 和 cd 切割磁感线，设 ab 和 cd 的转动速度为 v，则 v＝ω·L22 在 t 时刻，导线 ab 和 cd 因切割磁感线而产生的感应电动势均为 E1＝BL1vy 由图可知 vy＝vsinωt 则整个线圈的感应电动势为 e1＝2E1＝BL1L2ωsinωt
例 1 图 1 是交流发电机模型示意图。在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，有一矩形线圈 abcd 可绕线圈 平面内垂直于磁感线的轴 OO′转动，由线圈引出的导线 ae 和 df 分别与两个线圈一起绕 OO′转动的金属 圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电 路电阻 R 形成闭合电路。图 2 是线圈的主视图，导线 ab 和 cd 分别用它们的横截面来表示。已知 ab 长度为 L1，bc 长度为 L2，线圈以恒定角速度 ω 逆时针转动。(只考虑单匝线圈)
(3)若线圈电阻为 r，求线圈每转动一周电阻 R 上产生的焦耳热。(其他电阻均不计)
答案(3)πRωBRL＋1Lr22
(1)感应电动势的表达式是_________________。 提示：E＝Blvsinθ(θ 为 B 与 v 方向间的夹角) (2)焦耳定律是_____________________________。
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。
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1
W≠484 W,故 C 错误;
������
发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为 Q=
(������-������ )2
t=
112 5
×1 J=24.2 J,
考点一
-10-
2.(2018湖北高三4月调研考试)如图所示,一矩形线圈abcd放置在匀 强磁场中,并绕过ab、cd中点的轴OO'以角速度ω逆时针匀速转动. 已知磁感应强度B=0.50 T,线圈匝数N=100匝,边长Lab=0.20 m,Lbc=0.10 m,转速n=3 000 r/min.若以线圈平面与磁场夹角θ=30° 时为计时起点,电动势的瞬时值的表达式为 ( )
正=2∶1,选项D正确.
������
· T,整理可得 Q 方∶Q
考点一
-5-
2.(多选)(2016全国Ⅲ· 21)如图,M为半圆形导线框,圆心为OM;N是圆 心角为直角的扇形导线框,圆心为ON;两导线框在同一竖直面(纸面) 内;两圆弧半径相等;过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场,磁场 方向垂直于纸面.现使线框M、N在t=0时从图示位置 开始,分别绕垂直于纸面且过OM和ON的轴,以相同的周期T逆时针 匀速转动,则( )
A.e=314sin 100πt+3 B.e=314sin 100πtπ 3
π
V V
π
C.e=314 2sin 100πt+3 D.e=314 2sin 100πt- 3
π
V V
考点一
-11-
答案:B 解析:ω=2πn=100π rad/s;交变电流的最大值 Em=NBωS=100×0.5×100π×0.20×0.10 V=100π V,则电动势的瞬时
1 B������ · R2= ������
2
,两线框中产生的电动势瞬时值
随时间关系分别如图甲、乙. 所以选项A错误,选项B、C正确.由有效值定义可知M、N线圈中 电流的有效值不相等,D项错误.
考点一
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1.明确交变电流“四值”的应用特点 (1)最大值:分析电容器的耐压值; (2)瞬时值:计算闪光电器的闪光时间、线圈某时刻的受力情况; (3)有效值:电表的读数及计算电热、电功、电功率及保险丝的熔 断电流; (4)平均值:计算通过电路截面的电荷量. 2.掌握交变电流瞬时值表达式的基本书写思路 (1)确定正、余弦交变电流的峰值,根据已知图象或公式 Em=NBSω,求出相应最大值. (2)明确线圈的初始位置,找出对应的函数关系式. ①线圈从中性面开始计时,e=Emsin ωt. ②线圈从垂直于中性面开始计时,e=Emcos ωt.
专题十 交变电流 变压器 传感器的简单应用(实验)
高考命题规律
2014 年 2015 年 2016 年
2017 年
2018 年
2019 年高考必备 Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅰ Ⅱ Ⅲ 卷 卷 卷 卷 卷 卷 卷 卷 卷 卷 卷 卷 卷 考 交变电流 21 16 点 的产生及 一 其描述 考 理想变压 21 16 16 19 点 器、 电能的 二 输送 考 传感器的 23 点 简单应用 三
A.两导线框中均会产生正弦交变电流 B.两导线框中感应电流的周期都等于T ������ C.在t= 8 时,两导线框中产生的感应电动势相等 D.两导线框的电阻相等时,两导线框中感应电流的有效值也相等
考点一
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答案:BC 解析:因半径、周期相同,故两线框进入磁场过程产生的感应电动势
大小为 e0=
1 2
考点一
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答案:D
解析:由甲图可知 Em=220 2 V,所以有效值 E=220 V,电压表示数 ������ U= E=209 V,故 A 错误;由甲图可知周期 T=0.02 s,每个周期交流
������ +������
电方向改变两次,则 1 s 内电流方向改变的次数为 n=2× 次=100 次, 故 B 错误;灯泡实际消耗的功率 P= ������ = 故 D 正确.
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考点一
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交变电流的产生及其描述 命题角度 交变电流的产生及其描述 高考真题体验· 对方向 1.(2018全国Ⅲ· 16)一电阻接到方波交流电源上,在一个周期内产生 的热量为Q方;若该电阻接到正弦交流电源上,在一个周期内产生的 热量为Q正.该电阻上电压的峰值均为u0,周期均为T,如图所示.则Q ) 方∶Q正等于(
A.导线上有电流通过的时间为 ������ B.导线上有电流通过的时间为 C.外力所做的功为
考点一
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新题演练提能· 刷高分 1.(2018山东聊城高三二模)一台小型发电机产生的电动势随时间变 化的正弦图象如图甲所示.已知发电机线圈内阻为5.0 Ω ,现外接一 只电阻为95.0 Ω 的灯泡,如图乙所示,则( )
A.电压表的示数为220 V B.电路中的电流方向每秒钟改变50次 C.灯泡实际消耗的功率为484 W D.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J
A.1∶ 2 C.1∶2
B. 2∶1 D.2∶1
考点一
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答案:D 解析:对于方波交流电源,电压的有效值和最大值相等,即u方=u0,在
周期 T 内产生的热量为 Q 方=
������ 2
������ 0 2 ������
· T,对于正弦交流电源,电压的有效值
(
������ 0 2 ) 2
u 正= 0 ,在周期 T 内产生的热量为 Q 正=
值的表达式为 e=314sin 100πt-
π 3
V,故选 B.
考点一
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3.(多选)(2018吉林长春普通高中高三质量检测二)如图所示,将一根 电阻为R的绝缘硬金属导线弯成一个标准的正弦曲线形状,其两端a、 b通过小金属环保持与长直金属杆有着良好接触但无摩擦,导线与 杆相交处二者绝缘,金属导线两端a、b间距离为2d,最高点到ab连 线的距离为L,金属杆电阻忽略不计,空间中存在有理想边界的匀强 磁场,宽度为d,方向垂直于纸面向里,磁感应强度大小为B,磁场的边 界与金属杆垂直,M和N位于磁场区域的边界上,在外力的作用下,导 线以恒定的速度v向右匀速运动,从b位于M左侧的某一位置运动到 a位于N右侧的某一位置,则在此过程中,以下说法正确的是( )