（江苏专用）高三物理一轮复习 必考部分 第10章 交变电流 传感器 第1节 交变电流的产生及描述教师用书-人教高三物理试题

1、第1节交变电流的产生及描述节次考纲命题规律第1节交变电流的产生及描述交变电流、描述交变电流的物理量和图象从近几年高考试题来看，高考对本章内容的考查重点有：1.交变电流的有效值、瞬时值，变压器的原理及应用，远距离输电等知识其中针对变压器的原理及应用的题目出现频率较高，常以选择题的形式考查，分值一般为6分2.对传感器的简单使用的考查常渗透在电路中考查，一般不会直接命题.正弦交变电流的函数表达式电感和电容对交变电流的影响第2节变压器电能的输送理想变压器远距离输电传感器的工作原理及其应用第1节交变电流的产生及描述知识点1正弦式交变电流的产生和变化规律1产生如图1011所示，将闭合线圈置于匀强磁场中，并绕垂直于磁感线方向的轴做匀速转动图10112变化规律(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：eEmsin t.(2)电压u随时间变化的规律：uUmsin_t.(3)电流i随时间变化的规律：iImsin_t.其中等于线圈转动的角速度，EmnBl1l2nBS.3正弦式交变电流的图象(如图1012所示)图1012知识点2描述交变电流的物理量1周期和频率(1)周期T：交变电流完成一次周

2、期性变化(线圈转动一周)所需的时间，单位是秒(s)公式表达式为T.(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或f.2交变电流的“四值”(1)瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数(2)峰值：交变电流的电流或电压所能达到的最大值(3)有效值：让交变电流与恒定电流分别通过相同的电阻，如果它们在交变电流的一个周期内产生的热量相等，则这个恒定电流I、恒定电压U就是这个交变电流的有效值(4)正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系：I，U，E.(5)平均值：交变电流图象中波形与横轴所围面积跟时间的比值，其数值可以用n计算知识点3电感和电容对交变电流的影响1感抗表示电感线圈对交变电流阻碍作用的大小(1)线圈的自感系数越大，交变电流的频率越大，电感对交变电流的阻碍作用越大(2)作用：通直流、阻交流(低频扼流圈)，通低频、阻高频(高频扼流圈)2容抗表示电容器对交变电流阻碍作用的大小(1)电容器的电容越大，交流的频率越高，电容器对交变电流的阻碍作用就越小(2)作用：通交流、隔直流；通高频、阻低频1正误判断(1)交变电流的主要特征是电流的方向随时间

3、周期性变化()(2)大小变化而方向不变的电流也叫交变电流()(3)线圈经过中性面时产生的感应电动势最大()(4)在一个周期内，正弦交流电的方向改变两次()(5)最大值和有效值之间的倍关系只适用于正弦(余弦)交流电()(6)交流电压表及交流电流表的读数均为峰值()2(交变电流的产生)(多选)矩形线圈绕垂直匀强磁场磁感线的轴匀速转动，当线圈通过中性面时，下列说法正确的是() 【导学号：96622174】A穿过线圈的磁通量最大，线圈中感应电动势最大B穿过线圈的磁通量最大，线圈中感应电动势等于零C线圈中感应电流最大，方向将改变D线圈中感应电流等于零，方向将改变【答案】BD3.(交变电流的瞬时值的理解)(多选)某小型发电机产生的交变电动势为e50sin 100t(V)对此电动势，下列表述正确的有()A最大值是50 VB频率是100 HzC有效值是25 V D周期是0.02 s【答案】CD4(电感和电容对交变电流的影响)(多选)如图1013所示的电路，L1、L2、L3是三盏相同的电灯，C是电容器，L是电感器，R是电阻把双刀双掷开关S由与c、d两端连接变为与a、b两端连接观察到的现象是()图1013

4、AL1由亮变为熄灭BL2由暗变得亮些CL3由亮变得暗些 DL2与L3亮度不变【答案】AB5(交变电流有效值的计算)通过一阻值R700 的电阻的交变电流如图1014所示，其周期为1 s电阻两端电压的有效值为()【导学号：96622175】图1014A12 VB28 VC15 V D8 V【答案】B核心精讲1正弦式交变电流的产生(1)线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动(2)两个特殊位置的特点：线圈平面与中性面重合时，SB，最大，0，e0，i0，电流方向将发生改变线圈平面与中性面垂直时，SB，0，最大，e最大，i最大，电流方向不改变(3)电流方向的改变：线圈通过中性面时，电流方向发生改变，一个周期内线圈两次通过中性面，因此电流的方向改变两次(4)交变电动势的最大值EmnBS，与转轴位置无关，与线圈形状无关2正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)物理量函数表达式图象磁通量mcos tBScos t电动势eEmsin tnBSsin t电压uUmsin tsin t电流iImsin tsin t题组通关1如图1015所示，在水平向右的匀强磁场中，一线框绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线框

5、通过电刷、圆环、导线等与定值电阻组成闭合回路t1、t2时刻线框分别转到图甲、乙所示的位置，下列说法正确的是()图1015At1时刻穿过线框的磁通量最大Bt1时刻电阻中的电流最大，方向从右向左Ct2时刻穿过线框的磁通量变化最快Dt2时刻电阻中的电流最大，方向从右向左Bt1时刻，穿过线框的磁通量为零，线框产生的感应电动势最大，电阻中的电流最大，根据楞次定律，通过电阻的电流方向从右向左，A错误，B正确；t2时刻，穿过线框的磁通量最大，线框产生的感应电动势为零，电阻中的电流为零，C、D错误2有一不动的矩形线圈abcd，处于范围足够大的可转动的匀强磁场中，如图1016所示该匀强磁场是由一对磁极N、S产生，磁极以OO为轴匀速转动在t0时刻，磁场的方向与线圈平行，磁极N开始离开纸面向外转动，规定由abcda方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流I随时间t变化的图线是()【导学号：96622176】图1016C磁极以OO为轴匀速转动可等效为磁场不动线圈向相反方向转动，在t0时刻，由右手定则可知，产生的感应电流方向为abcda，磁场的方向与线圈平行，感应电流最大，故选项C正确名师微博解决交变电流的产

6、生及变化规律的三点注意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EmnBS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核心精讲1公式法利用E、U、I计算，只适用于正(余)弦式交变电流2利用有效值的定义计算(非正弦式电流)交变电流的有效值是根据电流的热效应(电流通过电阻生热)进行定义的，所以进行有效值计算时，要紧扣电流通过电阻生热(或热功率)注意“三同”：即“相同电阻”，“相同时间”内产生“相同热量”计算时“相同时间”要取周期的整数倍，一般取一个周期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师生共研如图1017所示为一个经双可控硅调节后加在电灯上的电压，正弦交流电的每一个二分之一周期中，前面四分之一周期被截去，则现在电灯上电压的有效值为()图1017AUmB.C.D.D由题给图象可知，交流电压的变化规律具有周期性，用电流热效应的等效法求解设电灯的阻值为R，正弦交流电压的有效值与峰值的关系是

7、U，由于一个周期内半个周期有交流电压，一周期内交流电产生的热量为Qt，设交流电压的有效值为U，由电流热效应得QT，所以该交流电压的有效值UUm/2，可见选项D正确题组通关3如图1018所示，表示一交流电的电流随时间而变化的图象，此交流电的有效值是()图1018A5 AB3.5 AC3.5 AD5 AD设交流电的有效值为I，令该交变电流通过一阻值为R的纯电阻，在一个周期内有：I2RTIRIR.所以该交流电的有效值为I5 A故D对4在如图1019甲所示电路中，D为理想二极管(正向电阻为零，反向电阻为无穷大)R130 ，R260 ，R310 .在MN间加上如图乙所示的交变电压时，R3两端电压表的读数大约是() 【导学号：96622177】图1019A3 VB3.5 VC4 VD5 VB在00.01 s内，二极管导通，R3两端电压为U3Um4 V，在0.010.02 s内，二极管截止，R3两端电压为U3Um3 V根据交流电有效值的定义得：T，U3.5 V，B正确核心精讲交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较物理量含义重要关系适用情况及说明瞬时值交变电流某一时刻的值eEmsin tiIms

8、in t计算线圈某时刻的受力情况峰值最大的瞬时值EmnBSIm讨论电容器的击穿电压有效值跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值EUI(只适用于正弦式交变电流)(1)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热等)(2)电气设备“铭牌”上所标的一般是指有效值(3)保险丝的熔断电流为有效值(4)交流电压表和电流表的读数为有效值平均值某段时间内感应电动势或电流的平均值大小BLn计算通过电路截面的电荷量师生共研(多选)如图10110所示，有一矩形线圈，面积为S，匝数为N，内阻为r，绕垂直磁感线的对称轴OO以角速度匀速转动，从图示位置转90的过程中，下列说法正确的是()图10110A通过电阻R的电量QB通过电阻R的电量QC外力做功的平均功率PD从图示位置开始计时，则感应电动势随时间变化的规律为eNBSsin tBC从图示位置转90的过程中，磁通量变化BS，通过电阻R的电量QIttN，选项A错误、B正确；矩形线圈绕垂直磁感线的对称轴OO以角速度匀速转动，产生的感应电动势最大值EmNBS，感应电流的有效值为I，外力做功的平均功率PEII2(Rr)，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eNBSsin，选项D错误分析交变电流“四值”时应注意的问题1计算有效值时，一般选取交变电流的一个周期进行计算非正弦交变电流的有效值要根据电流的热效应进行计算2交变电流的有效值和电流的方向无关；交变电流的平均值是根据法拉第电磁感应定律n计算的，与交变电流的方向、所选取的时间段有关题组通关5(多选)如图10111所示，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于

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