2011届高考物理 第十章 交变电流 传感器复习学案.doc

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1、第十章交变电流传感器考纲要览主题内容要求说明交变电流交变电流、交变电流的图象Ⅰ正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值Ⅰ电感和电容对交变电流的影响Ⅰ理想变压器Ⅰ远距离输电Ⅰ传感器传感器及其工作原理Ⅰ传感器的应用传感器的应用实例考向预测交变电流实际上电磁感应现象研究的继续和其规律的具体应用，纵观近几年高考题，本内容命题频率较高的知识点有：交变电流的变化规律、交变电流的四值：即峰值、有效值、平均值、瞬时值。变压器的电压比、电流比。另外，带电粒子在加有交变电压的平行板间的运动等综合性问题，也是近年高考的热点。传感器一章与生产生活实际结合密切，对理论联系实际的能力有一定的要求，原教材中只以分组实

2、验形式出现，属新增加的内容，要引起足够重视．本内容可能会以选择、计算等题型出现在高考题中，且其中大多数题目和图像有关。第1课时交变电流的产生及描述24基础知识回顾1．交变电流的产生（1）交变电流：大小和方向均随时间作周期性变化的电流．其中，方向随时间变化是交变电流的最主要特征．（2）交变电流的产生①矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，线圈中就会产生按正弦规律变化的交变电流，这种交变电流叫正弦式交变电流．②中性面：垂直于磁场的平面叫中性面。线圈位于中性面位置时，穿过线圈平面的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，此位置线圈中的感应电动势为零，且线圈每经过中性面位置一次，感应电流的

3、方向就改变一次．线圈每转一周，两次经过中性面位置，感应电流的方向改变两次．（3）正弦式交变电流的变化规律：若从中性面位置开始计时，那么线圈中的感应电动势、回路中的电流、加在外电阻上的电压的瞬时值均按正弦规律变化．①函数式：e=Emsinωt(Em=NBSω)w)i=Imsinωt(Im==)u=Umsinωt(Um=ImR=)②图像如图所示：图10－1－12．描述交变电流的物理量：（1）描述交变电流变化快慢的物理量①周期T：交变电流完成一次周期性变化所需的时间．单位：s.②频率f：交变电流在一秒内完成周期性变化的次数。单位：ＨZ.③角速度ω：线圈在匀强磁场中转动的角度和所用时间的比值．

4、单位：rad/s.④角速度、频率、周期三者的关系：　　　ω=2f=（2）描述交变电流大小的物理量①瞬时值：交流电的瞬时值反映的是不同时刻交变电流的大小和方向．②峰值：交变电流在变化过程中所能达到的最大值，是描述交变电流强弱的物理量．注意：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线方向的轴匀速转动时，所产生感应电动势的峰值为E=NBSω，即仅由匝数N，线圈面积S，磁感应强度B和角速度ω四个量决定．与轴的具体位置、线圈的形状及线圈是否闭合都是无关的．③有效值：是根据交变电流的热效应规定的，反映的是交变电流在产生热效应的平均效果．让交变电流与恒定电流通过阻值相同的电阻，若在相等时间内产生的热量相等，这一

5、恒定电流值就是交变电流的有效值．正弦式交变电流的有效值和最大值之间的关系是：E=Em/I=Im/U=Um/④平均值：交变电流的平均值是交变电流图像的波形与横轴（t轴）所围面积跟时间的比值．其数值可用E＝n△φ/△t计算．重点难点例析一、交变电流的变化规律及图像复习时应注意以下几个方面：1．交变电流的变化规律与线圈的形状及与磁场垂直的转动轴处于线圈平面内哪个位置无关．2．若从线圈平面和磁场方向平行时开始计时，交变电流的变化规律为：i＝Imcosωt3．要抓住表征交变电流特征的几个物理量：周期、频率、角速度、有效值、最大值，写出交变电流的表达式，进一步画出交流电的图像，也可以由交变电流的瞬

6、时值表达式以及图像找出交变电流的最大值、周期等参量．【例1】如图10－1－2所示，为交流发电机示意图，匝数为n＝100匝的矩形线圈，其边长分别为L1＝0.1m和Ｌ2＝0.2m，线圈电阻为ｒ＝5Ω，在磁感应强度B＝0.5T的匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO′以ω＝50rad/s的角速度匀速转动，线圈和Ｒ＝20Ω的外电阻相接，求：24⑴若从线圈处于中性面位置开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式．（2）开关S闭合时，写出线圈中感应电流的瞬时值表达式，并画出i-t图像．图10－1－2【解析】⑴感应电动势的最大值为：代入数据可解得：线圈中感应电动势的瞬时值：e＝Emsinωt＝50sin5

7、0t（V）⑵开关S闭合时，由闭合电路欧姆定律有：i-t图像如10－1－3所示2-2t/sI/A0图10－1－3【点拨】①线圈绕在线圈平面内且垂直磁感线的轴匀速转动时，产生的正弦交流电的最大值为：；②线圈中的感应电动势、回路中的电流满足闭合电路欧姆定律．l拓展如图a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′以角速度逆时针匀速转动。若以线圈平面与磁场夹角时（如图b）为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正。则下