高考物理一輪復習（要點+命題導向+策略）第10章交變電流 傳感器課件

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1、內(nèi)容要求交變電流、交變電流的圖象正弦交變電流的函數(shù)表達式，峰值和有效值理想變壓器遠距離輸電傳感器及其工作原理傳感器的應用傳感器應用實例本部分知識在以前試題均以選擇和填空題型出現(xiàn)，也出現(xiàn)過關于交流電的計算題考查知識的方式既有對本部分知識內(nèi)容的單獨考查也有對本部分知識和電學的其他部分、力學等內(nèi)容相聯(lián)系的綜合性考查，特別是帶電粒子在交變電場中的運動問題，在加強能力考查的高考中更會成為一個熱點發(fā)電和電能的輸送是與實際緊密結合的內(nèi)容，有成為綜合試題重點考查的可能還要引起注意的是：發(fā)電、輸電的內(nèi)容是物理與其他許多學科(如地理、化學等)知識間的交叉點，引起了強調(diào)考查綜合能力的人們的極大興趣高考對傳感器的要求

2、很低，僅在實驗要求中有“傳感器的簡單使用”一個考點本部分出題的概率不大，若有考題出現(xiàn)，可能是傳感器與電路相聯(lián)系的問題的簡單考查交變電流的重點是：交變電流的產(chǎn)生及其變化規(guī)律、表征交變電流的物理量和變壓器原理難點是交流電有效值的意義及變壓器原理這一章所學的交流電的知識，是前面學過的電和磁的知識的發(fā)展和應用，并與生產(chǎn)和生活有著密切的關系與直流電相比，交流電有許多優(yōu)點，這是由交流電具有隨時間做周圍性變化的特點而決定的 利用變壓器升、降電壓，實現(xiàn)了遠距離送電，交流電動機也具有結構簡單，使用方便等特點交流電的特點是分析本章問題的基礎，在復習過程中應注意培養(yǎng)把物理知識運用于實際的能力“理論聯(lián)系實際的能力”是

3、高中物理教學的重要目標之一，在復習本章知識時，應注意這方面能力的培養(yǎng)知道非電學量轉(zhuǎn)換成電學量的技術意義，通過實驗知道常見傳感器的工作原理特別了解傳感元件：熱敏電阻、光敏電阻、金屬熱電阻的特點以及霍爾元件特點對力傳感器、聲傳感器、光傳感器有一定的理解并能簡單應用課時33交變電流的產(chǎn)生及描述課時33 交變電流的產(chǎn)生及描述考點一交變電流的產(chǎn)生 基礎梳理1交變電流的含義大小和方向都隨時間做周期性變化的電流叫交變電流正弦交變電流是隨時間按正弦規(guī)律變化的交變電流，它的圖象是正弦函數(shù)曲線2交變電流的產(chǎn)生將一個平面線圈置于勻強磁場中，并使它繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動，線圈中就會產(chǎn)生隨時間按正弦規(guī)律變化的正(余

4、)弦電流3交變電流的變化規(guī)律函數(shù)式：電動勢enBSsintEmsint電壓uiRImRsintUmsint以上各式都是線圈在t0時從中性面開始旋轉(zhuǎn)的表達式4.交變電流的表征量(1)交變電流的“四值”瞬時值：反映不同時刻交變電流的大小和方向，用小寫的字母表示如瞬時電流的表達式為 sintImsint.峰值：反映交變電流大小的變化范圍，當線圈平面與磁感線平行時線圈電動勢最大，其表達式為EmnBS，瞬時值與峰值的關系為EmeEm.有效值：根據(jù)電流的熱效應規(guī)定，在一個周期內(nèi)，如果交變電流和恒定電流通過相同阻值的電阻產(chǎn)生相同的熱量，則把恒定電流的數(shù)值稱為交變電流的有效值，用大寫字母表示在正(余)弦交變電

5、流中，有效值和峰值的關系為Em平均值：反映的是交變電流圖象的波形與橫軸(時間軸)所圍的面積和時間的比值平均電動勢的計算可以用公式(2)交變電流的周期和頻率周期T：交變電流完成一次周期性變化(線圈轉(zhuǎn)動一周)需要的時間頻率f：交變電流在1 s內(nèi)完成的周期性變化的次數(shù)周期和頻率的關系：角速度： 我國使用的交流電頻率為50 Hz. 疑難詳析交變電流的函數(shù)表達式交變電流瞬時值表達式的具體形式是由開始計時的時刻和正方向的規(guī)定等因素共同決定的如果線圈從中性面開始計時，該瞬時雖然穿過線圈的磁通量最大，但是線圈兩個邊的速度方向和磁場方向正好平行，不切割磁感線，此時電動勢為零，故表達式為enBSsintEmsin

6、t；如果線圈平面和磁場平行時開始計時，雖然該時刻穿過線圈的磁通量是零，但是由于此時線圈兩個邊的速度方向和磁場方向正好垂直，電動勢最大，故表達式為enBScostEmcost.交變電流的峰值EmnBS，即由線圈的匝數(shù)n、磁場的磁感應強度B、線圈的面積S、線圈轉(zhuǎn)動的角速度共同決定，此時要求轉(zhuǎn)軸和磁場的方向垂直(轉(zhuǎn)軸未必是線圈的對稱軸)，線圈為平面線圈(未必是矩形或正方形) 深化拓展交變電流的平均值與有效值1交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應與同時間、同電阻、同熱量的直流電流相比來確定的；交變電流的平均值是根據(jù)法拉第電磁感應定律中的平均感應電動勢計算的；2在進行具體的計算，如求電路中的電功率、產(chǎn)生的

7、熱量或保險絲的熔斷電流時，應該使用有效值；求通過某導體橫截面的電荷量時應該用電流的平均值；在純電阻電路中，歐姆定律適用于有效值或瞬時值的計算；4現(xiàn)實中有效值應用較多，如交流用電器銘牌上標明的額定電壓或額定電流、交流電表測出來的電流或電壓值都是有效值一般不加特殊說明，提到交流電的電流、電壓、電動勢時，都是指有效值例1如圖1所示，矩形線圈面積為S，匝數(shù)為N，線圈總電阻為R，在磁感應強度為B的勻強磁場中繞OO軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動，外電路電阻為R.在線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過90的過程中，下列說法中正確的是 ()圖圖1答案CD題后反思：(1)要知道正弦交變電流的最大值、瞬時值、有效值、平均值的區(qū)別，不可混淆，應

8、用時要視情況的不同靈活選擇不同的值進行計算(2)要清楚交變電流的產(chǎn)生過程，對中性面的理解要深刻透徹：線圈處于中性面時，通過線圈的磁通量最大但磁通量的變化率卻是零，同時中性面又是交變電流方向的轉(zhuǎn)折點一個面積為S的矩形線圈在勻強磁場中以某一邊為軸做勻速轉(zhuǎn)動，磁場方向與軸垂直線圈中感應電動勢e與時間t的關系如圖2所示則磁感應強度B_，在t 時刻，線圈平面與磁感線的夾角等于_圖圖2題型二交流電路的計算例2(2010唐山模擬)圖3所示為交流發(fā)電機示意圖，矩形線圈的匝數(shù)N50匝，每匝線圈的長lab0.4 m，lbc0.2 m，矩形線圈所在處的勻強磁場的磁感應強度B0.2 T，線圈總電阻r1 ，外接電阻R9

9、 ，線圈以n 轉(zhuǎn)/秒的轉(zhuǎn)速在磁場中勻速轉(zhuǎn)動，求：此交流發(fā)電機的輸出功率和電壓表、電流表的讀數(shù)圖圖3題后反思：部分電路和閉合電路的有關公式仍適用于正弦交流電路，應用時仍要分清電源(如發(fā)電機)和外電路、電動勢和路端電壓等，而對交流電路特別要注意正確選用交流電的“四值”一般常從圖象或瞬時值表達式入手，得出交流電的最大值、有效值，然后再按照電路知識解決相關問題如圖4所示，線圈abcd的面積是0.05 m2，共100匝；線圈電阻為1 ，外接電阻R9 ，勻強磁場的磁感應強度B 當線圈以300 r/min的轉(zhuǎn)速勻速旋轉(zhuǎn)時，圖圖4(1)若從線圈處于中性面開始計時，寫出線圈中感應電動勢的瞬時值表達式；(2)線圈

10、轉(zhuǎn)過 s時電動勢的瞬時值多大？(3)電路中電壓和電流表的示數(shù)各是多少？解析：分別把Em，的數(shù)值推算出，代入一般式eEmsint就得出了瞬時值表達式，求瞬時值時，只需把t的時刻代入表達式就可以了，最后一問是求線圈中的電流和線圈的端電壓，注意應為有效值電壓表的示數(shù)UIR3.549 V31.86 V.答案：(1)e50sin(10t)V(2)43.3 V(3)3.54 A3186 V1小型交流發(fā)電機中，矩形金屬線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應電動勢與時間呈正弦函數(shù)關系，如圖5所示，此線圈與一個R10 的電阻構成閉合電路，不計電路的其他電阻，下列說法正確的是 ()圖圖5A交變電流的周期為0.125

11、 sB交變電流的頻率為8 HzC交變電流的有效值為D交變電流的最大值為4 A答案：C2如圖6(a)所示，一矩形線圈abcd放置在勻強磁場中，并繞過ab、cd中點的軸OO以角速度逆時針勻速轉(zhuǎn)動若以線圈平面與磁場夾角45時(如圖6(b)為計時起點，并規(guī)定當電流自a流向b時電流方向為正則下列四幅圖中正確的是 ()圖圖6解析：t0時線圈中感應電流方向為cbad為負經(jīng)過 時，線圈平面與磁場垂直，線圈中瞬時電流為零，所以D正確，A、B、C錯誤答案：D3圖7(1)、(2)分別表示兩種電壓的波形，其中圖(1)所示電壓按正弦規(guī)律變化下列說法正確的是 ()圖圖7A圖(1)表示交流電，圖(2)表示直流電B兩種電壓的

12、有效值相等C圖(1)所示電壓的瞬時值表達式為u311sin100t VD圖(1)所示電壓經(jīng)匝數(shù)比為10 1的變壓器變壓后，頻率變?yōu)樵瓉淼慕馕觯阂虼笮『头较蚓S時間做周期性變化的電流為交流電，故圖(2)電壓表示的也為交流電A錯誤；由圖象知，除U1U2311 V的其它相同時刻U1U2，故B錯誤；由圖(1)知，該交流電壓是正弦交流電壓，Um311 V，T2102 s，則瞬時值uUmsint V311sin100t V，故C正確；因變壓器變壓后輸入電壓與輸出電壓的頻率相同，故D錯誤答案：C圖圖84平行板間如圖8所示周期變化的電壓，重力不計的帶電粒子靜止在平行板中央，從t0時刻開始將其釋放，運動過程無碰

13、板情況，圖9中，能定性描述粒子運動的速度圖象正確的是 ()圖圖9解析：由FqE 可知帶電粒子做變速運動的加速度大小是定值并且粒子運動方向一直向前，不會變向，故A選項正確答案：A5(2009福建高考)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)律圖象如圖10甲所示已知發(fā)電機線圈內(nèi)阻為5.0 ，現(xiàn)外接一只電阻為95.0 的燈泡，如圖10乙所示，則 ()圖圖10A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(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為24.2 J解析：本題考查交變電流的有效值、最大值、周期頻率等物理量及其關系，考查閉合電路的歐姆定律、焦耳定律等物理規(guī)律；意在考查考生對基本概念和基本規(guī)律的理解和應用A選項，由圖象可知電動勢的有效值為220 V，而電壓表測量的是路端電壓，答案：答案：D