2019版高考物理一轮复习第十一章交变电流传感器第1讲交变电流的产生和描述学案

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1、第1讲　交变电流的产生和描述★★★考情微解读★★★微知识1交变电流、交变电流的图象1．交变电流(1)定义大小和方向随时间做周期性变化的电流。(2)图象如图甲、乙、丙、丁所示都属于交变电流。2．正弦交流电的产生和图象(1)产生：在匀强磁场里，线圈绕垂直磁场方向的轴匀速转动。(2)图象：如图甲、乙所示。微知识2正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值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＝。(2)频率f：交变电流在1s内完成周期性变化的次数，单位是赫兹(Hz)。(3

2、)周期和频率的关系：T＝或f＝。2．交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值(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①定义：让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值。②正弦交流电有效值和峰值的关系：E＝，U＝，I＝。(4)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。一、思维辨析(判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。)1．交变电流的主要特征是电流的方向随时间周期性变化。(√)

3、2．线圈经过中性面位置时产生的感应电动势最大。(×)3．我国使用的交流电周期是0.02s，电流方向每秒钟改变100次。(√)4．任何交变电流的最大值Im与有效值I之间的关系是Im＝I。(×)5．交流电压表及电流表的读数均为峰值。(×)二、对点微练1．(交变电流的产生)如图甲所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生的交变电流如图乙所示，设沿abcda方向为电流正方向，则下列说法正确的是(　　)A．乙图中0～t1时间段对应甲图中①至②图的过程B．乙图中t3时刻对应甲图中的③图C．若乙图中t4等于0.02s，

4、则1s内电流的方向改变50次D．若乙图中t2等于0.02s，则交流电的频率为50Hz答案　A　2．(交变电流的瞬时值表达式)如图所示，单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，其转动轴线OO′与磁感线垂直。已知匀强磁场的磁感应强度B＝1T，线圈所围面积S＝0.1m2，转速12r/min。若从中性面开始计时，则线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式应为(　　)A．e＝12πsin120t(V)　　B．e＝24πsin120πt(V)C．e＝0.04πsin0.4πt(V)　　D．e＝0.4πcos2πt(V)解析　矩形线圈在匀强磁场中匀

5、速转动产生感应电动势的最大值为Em＝BSω＝BS·＝1×0.1×0.4π(V)＝0.04π(V)，角速度ω＝＝2π×rad/s＝0.4πrad/s，从中性面开始，故其瞬时值表达式为e＝0.04πsin0.4πt(V)，C项正确。答案　C　3.(交变电流的图象)小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图所示。此线圈与一个R＝10Ω的电阻构成闭合电路，电路中的其他电阻不计。下列说法正确的是(　　)A．交变电流的周期为0.125sB．交变电流的频率为8HzC．交变电流的有效值为A

6、D．交变电流的最大值为4A解析　由题图可直接获取的信息是：交变电流的周期是0.250s，A项错；感应电动势的最大值为20V，线圈中产生的交变电流为正弦式交变电流，从而可推出：交变电流的频率f＝＝Hz＝4Hz，B项错；交变电流的最大值Im＝＝A＝2A，D项错；交变电流的有效值I＝＝A＝A。所以正确选项为C。答案　C　4．(交变电流的有效值)已知某电阻元件在正常工作时，通过它的电流按如图所示的规律变化。现与这个电阻元件串联一个多用电表(已调至交变电流挡)，则多用电表的读数为(　　)A．4AB．4AC．5AD．5A解析　多用电表的

7、读数为有效值，由I2RT＝2R＋(3)2R得I＝5A。答案　C　见学生用书P170微考点　1　交变电流的产生及变化规律核

8、心

9、微

10、讲1．变化规律(线圈从中性面位置开始计时)2.两个特殊位置及其特点典

11、例

12、微

13、探【例1】　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＝0.005s时线框的磁通量变化率为零B．t＝0.01s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311VD．线框产生的交变电动势频率为100Hz【解题导思】(1)线框转动到中性

14、面位置时，通过线框的磁通量最大，磁通量的变化率也最大，对吗？答：不对，线框转动到中性面位置时，通过线框的磁通量最大，磁通量的变化率为零。(2)正弦式交变电流的频率、周期、线框转动角速度之间的关系如何？答：f＝，T＝。解析　线框中感应电动势与磁通量的变化率成正比，而t＝0.005s时e最大，