高考物理一轮复习典例精析--交变电流--传感器可编辑文字版省公开课金奖全国赛课一等奖微课获奖课.pptx
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1、 第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器1/31第一节第一节 交变电流产生和描述交变电流产生和描述 例例 1 (宁夏宁夏)如图(如图(a)所表示,一矩形线圈)所表示,一矩形线圈abcd放置在放置在匀强磁场中,并绕过匀强磁场中,并绕过ab、cd中点轴中点轴OO以角速度以角速度逆时针匀逆时针匀速转动速转动.若以线圈平面与磁场夹角若以线圈平面与磁场夹角=45时,如图(时,如图(b)为计)为计时起点,并要求当电流自时起点,并要求当电流自a流向流向b时电流方向为正时电流方向为正.2/31则以下四幅图中正确是则以下四幅图中正确是()3/31【点拨】【点拨】(1)确定确定t=0时刻感应电流方向时刻感应
2、电流方向.(2)利用利用t=0时刻速度确定感应电动势大小时刻速度确定感应电动势大小.(3)判定判定t=0时刻后短时间内电流改变趋势时刻后短时间内电流改变趋势.【解析】本题考查正弦式交流电产生过程、楞次定律等知识和【解析】本题考查正弦式交流电产生过程、楞次定律等知识和规律规律.从图从图(b)可看出线圈与磁场夹角可看出线圈与磁场夹角=45,由楞次定律可判,由楞次定律可判断,初始时刻电流方向为断,初始时刻电流方向为b到到a,故瞬时电流表示式为,故瞬时电流表示式为i=Imcos(/4+t),则为),则为D图象所描述图象所描述.注意对线圈绕垂直注意对线圈绕垂直于磁场轴旋转时瞬时电动势表示式了解于磁场轴旋
3、转时瞬时电动势表示式了解.【答案】【答案】D4/311.一矩形线圈,绕垂直匀强磁场并位于线圈平面内固定轴转动,一矩形线圈,绕垂直匀强磁场并位于线圈平面内固定轴转动,线圈中感应电动势线圈中感应电动势e随时间随时间t改变如图所表示,以下说法中正确改变如图所表示,以下说法中正确是(是()A.t1时刻经过线圈磁通量为零时刻经过线圈磁通量为零B.t2时刻经过线圈磁通量绝时刻经过线圈磁通量绝 对值最大对值最大C.t3时刻经过线圈磁通量改变时刻经过线圈磁通量改变 率绝对值最大率绝对值最大D.每当每当e改变方向时,经过线圈改变方向时,经过线圈 磁通量绝对值都最大磁通量绝对值都最大5/31【解析】【解析】t1和
4、和t3时刻电动势为零,线圈处于中性面位置,时刻电动势为零,线圈处于中性面位置,此位置磁通量最大,磁通量改变率为零,电动势改变此位置磁通量最大,磁通量改变率为零,电动势改变方向,故方向,故A、C错误,错误,D正确;正确;t2时刻电动势最大,磁时刻电动势最大,磁通量为零,通量为零,B错误错误.【答案】【答案】D 6/31例例2 如图所表示,一个边长如图所表示,一个边长L=10 cm,匝数,匝数n=100匝正方形匝正方形线圈线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线对称轴在匀强磁场中绕垂直于磁感线对称轴OO匀速运动,匀速运动,磁感应强度磁感应强度B=0.50 T,角速度,角速度=10 rad/s,外电路
5、电阻外电路电阻R=4.0,线圈内阻,线圈内阻r=1.0.(1)求线圈转动周期和感应电动势求线圈转动周期和感应电动势最大值最大值.(2)写出线圈由图中所表示位置开写出线圈由图中所表示位置开始计时时,感应电动势瞬时值表示始计时时,感应电动势瞬时值表示式式.(3)求交流电压表示数求交流电压表示数.7/31【点拨】由磁场情况和线圈转动情况可确定瞬时值表示式,【点拨】由磁场情况和线圈转动情况可确定瞬时值表示式,电压表和电流表示数为电路中电压和电流有效值电压表和电流表示数为电路中电压和电流有效值.【解析】【解析】(1)T=2/=2/10 s=0.2 s.Em=nBS=1000.5010210-410 V=
6、5V.(2)题图所表示位置为感应电动势最大值位置,瞬时值表示题图所表示位置为感应电动势最大值位置,瞬时值表示式为式为e=Emcost=5cos10t(V).(3)电动势有效值电动势有效值E=Em/,I=E/(R+r).交流电压表示数交流电压表示数U=IR=2 V=2.83 V.8/312.(天天津津)如如图图所所表表示示,单单匝匝矩矩形形闭闭合合导导线线框框abcd全全部部处处于于磁磁感感应应强强度度为为B水水平平匀匀强强磁磁场场中中,线线框框面面积积为为S,电电阻阻为为R.线线框框绕绕与与cd边边重重合合竖竖直直固固定定转转轴轴以以角角速速度度匀匀速速转转动动,线线框框中中感感应应电电流流有
7、有效效值值I=.线线框框从从中性面开始转过中性面开始转过/2过程中,过程中,经过导线横截面电荷量经过导线横截面电荷量q=.9/31【解析】本题考查交流电产生和最大值、有效值、平均值【解析】本题考查交流电产生和最大值、有效值、平均值关系及交流电中相关电荷量计算等问题关系及交流电中相关电荷量计算等问题.电动势最大值电动势最大值Em=BS,电动势有效值电动势有效值E=Em/,电流有效值电流有效值I=E/R=BS/2R;q=It=E/Rt=/Rtt=/R=BS/R.【答案】【答案】BS/2R BS/R10/31例例 如图表示一交流电电流随时间而改变图象,此交流如图表示一交流电电流随时间而改变图象,此交
8、流电有效值是电有效值是 ()A.3.5 A B.7/2 A C.5 A D.5 A11/31【错解】依据交流电有效值公式【错解】依据交流电有效值公式I=Im/,此交流电峰值不一,此交流电峰值不一样,故最大值取其平均值样,故最大值取其平均值(如图如图),Im=(4 +3 )/2 A7 /2A,I=Im/=3.5A,选选A.12/31【剖析】第一,有效值公式【剖析】第一,有效值公式I=Im/是有条件,只有正弦式交是有条件,只有正弦式交流电最大值和有效值才有这么数量关系流电最大值和有效值才有这么数量关系.本题所给交流电图象本题所给交流电图象不是正弦式交流电图形,故该公式不适合用于此交流电不是正弦式交
9、流电图形,故该公式不适合用于此交流电.第二,第二,交流电最大值不是两个不一样峰值算术平均值交流电最大值不是两个不一样峰值算术平均值.交流电有效值交流电有效值是依据其热效应而定义,它是从电流产生焦耳热相等角度出发,是依据其热效应而定义,它是从电流产生焦耳热相等角度出发,使交流电与恒定电流等效使交流电与恒定电流等效.故求非正弦式交流电有效值时,应故求非正弦式交流电有效值时,应从热效应角度求解从热效应角度求解.设交流电有效值为设交流电有效值为I,令该交流电经过一个,令该交流电经过一个纯电阻用电器纯电阻用电器R,在一个周期内有,在一个周期内有I2RT=I12RT/2+I22RT/2.所以所以该交流电有
10、效值为该交流电有效值为I=5 A.所以应选所以应选D.【答案】【答案】D13/31第第2节节 变压器变压器 电能输送电能输送例例1 (江苏江苏)如图所表示,理想变压器原、副线圈匝数比为如图所表示,理想变压器原、副线圈匝数比为1 5,原线圈两端交变电压为,原线圈两端交变电压为u=20 sin 100t V,氖泡在两端氖泡在两端电压到达电压到达100 V时开始发光,以下说法中正确是(时开始发光,以下说法中正确是()A.开关接通后,氖泡发光频率为开关接通后,氖泡发光频率为50 HzB.开关接通后,电压表示数为开关接通后,电压表示数为100 VC.开关断开后,电压表示数变大开关断开后,电压表示数变大D
11、.开关断开后,变压器输出功率不变开关断开后,变压器输出功率不变14/31【点拨】【点拨】(1)电压表读数为交流电有效值电压表读数为交流电有效值.(2)原、副线圈上交流电周期与频率是相同原、副线圈上交流电周期与频率是相同.(3)原、副线圈电压、电流与原、副线圈匝数百分比关系原、副线圈电压、电流与原、副线圈匝数百分比关系.(4)原线圈输入功率由副线圈输出功率决定原线圈输入功率由副线圈输出功率决定.15/31【解析】【解析】本题主要考查变压器知识,要能对变压器最大值、有效本题主要考查变压器知识,要能对变压器最大值、有效值、瞬时值以及变压器变压原理、功率等问题彻底了解值、瞬时值以及变压器变压原理、功率
12、等问题彻底了解.由交变由交变电压瞬时值表示式知,原线圈两端电压有效值为电压瞬时值表示式知,原线圈两端电压有效值为U1=20 /2 V=20 V,由,由n1/n2=U1/U2得副线圈两端电压为得副线圈两端电压为U2=100 V,电压表示数为交流电有效值,电压表示数为交流电有效值,B项正确;交变电压频项正确;交变电压频率为率为f=100/2Hz=50 Hz,一个周期内电压两次大于,一个周期内电压两次大于100 V,即,即一个周期内氖泡能发光两次,所以其发光频率为一个周期内氖泡能发光两次,所以其发光频率为100 Hz,A项错项错误;开关断开前后,输入电压不变,变压器变压比不变,故输出误;开关断开前后
13、,输入电压不变,变压器变压比不变,故输出电压不变,电压不变,C项错误;断开后,电路消耗功率减小,输出功率决项错误;断开后,电路消耗功率减小,输出功率决定输入功率,定输入功率,D项错误项错误.【答案】【答案】B16/311.如图所表示电路中变压器为理想变压器,如图所表示电路中变压器为理想变压器,S为单刀双掷开关,为单刀双掷开关,P是滑动是滑动变阻器变阻器R滑动触头,滑动触头,U1为加在原线圈两端交变电为加在原线圈两端交变电 压,压,I1、I2分别为原线圈分别为原线圈和副线圈中电流和副线圈中电流.以下说法错误是以下说法错误是()A.保持保持P位置及位置及U1不变,不变,S由由b切换到切换到a,则,
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