高考物理一轮复习10.1交变电流传感器课件

规律物理量函数图象磁通量考点考点二考点三规律物理量函数图象电动势电压𝑚电流𝑚考点考点二考点三两个特殊位置的特点线圈平面与中性面重合时，⊥，最大电流方向将发生改变。

线圈平面与中性面垂直时，𝛷𝑡最大，最大，最大，电流方向不改变。

电流方向的改变线圈通过中性面时，电流方向发生改变，个周期内线圈两次通过中性面，因此电流的方向改变两次。

考点考点二考点三例图甲是交流发电机模型示意图。

在磁感应强度为的匀强磁场中，有矩形线圈可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴转动，由线圈引出的导线和分别与两个跟线圈起绕转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻形成闭合电路。

图乙是线圈的主视图，导线和分别用它们的横截面来表示。

已知长度为，长度为，线圈以恒定角速度逆时针转动。

只考虑单匝线圈甲考点考点二考点三乙丙线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导时刻整个线圈中的感应电动势的表达式线圈平面处于与中性面成夹角位置时开始计时，如图丙所示，试写出时刻整个线圈中的感应电动势的表达式若线圈电阻为，求线圈每转动周电阻上产生的焦耳热。

其他电阻均不计考点考点二考点三解析矩形线圈转动过程中，只有和切割磁感线，设和的转动速度为，则𝑙在时刻，导线和因切割磁感线而产生的感应电动势均为由图可知则整个线圈的感应电动势为。

当线圈由题图丙位置开始运动时，在时刻整个线圈的感应电动势为。

考点考点二考点三由闭合电路欧姆定律可知𝐸𝑅𝑟𝐸𝐵𝑙𝑙𝜔则线圈转动周在上产生的焦耳热为其中𝜔于是𝐵𝑙𝑙𝑅𝑟。

答案𝐵𝑙𝑙𝑅𝑟考点考点二考点三思路引导导体棒切割磁感线产生感应电动势的表达式是怎样的线框在匀强磁场中转动，整个线框中的感应电动势怎样求解焦耳热的表达式是怎样的计算焦耳热时电流用有效值还是瞬时值提示为与方向间的夹角。

提示看线框中有几条边切割磁感线，每条边产生的电动势是相同还是相反的，若相同，则其和为线框中电动势的值若相反，则其差为线框中电动势的值。

提示焦耳热的表达式是，电流用有效值。

考点考点二考点三规律总结书写交变电流表达式的基本思路及注意事项确定交变电流的峰值峰值可根据已知图象读出峰值可由公式求出，注意式中的为有效面积且与线圈的形状无关。

明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式当线圈从中性面位置开始计时时，其图象为正弦式函数图象，函数关系式为当线圈从中性面的垂面位置开始计时时，其图象为余弦式函数图象，函数关系式为若线圈不是从两个位置开始转动，先通过三角函数变换到以上两种形式，再写出函数表达式。

如图中所示，线圈绕轴与绕轴转动所产生的交变电流是相同的。

􀎥拓展训练􀎥如图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与的电阻连接，与电阻并联的交流电压表为理想电压表，示数是。

图乙是矩形线圈中磁通量随时间变化的图象。

则甲乙电阻上的电功率为时两端的电压瞬时值为零两端的电压随时间变化的规律是通过的电流随时间变化的规律是考点考点二考点三答案解析解析关闭电阻上的电功率为𝑈𝑅，选项错误由题图，它的引出线接有的小电珠。

外力推动线圈框架的端，使线圈沿轴线做往复运动，便有电流通过小电珠。

当线圈运动速度随时间变化的规律如图丙所示时摩擦等损耗不计，求小电珠中电流的最大值电压表的示数时外力的大小。

答案解析解析关闭由题意及法拉第电磁感应定律可知，由于线圈在磁场中做往复运动，产生的感应电动势的大小符合正弦曲线变化规律，线圈中的感应电动势的最大值为。

电路总电阻为，那么小电珠中电流的最大值为𝑛𝐵𝑟𝑣𝑅𝑅。

电压表示数为有效值𝑈。

当，即𝑇时，外力的大小为𝑛𝐵𝑟𝑅𝑅。

答案解析关闭思维迁移“电动机”模型“电动机”模型凡在安培力作用下运动的通电导体均可看作电动机模型。

“电动机”模型与“发电机”模型的比较模型项目电动机发电机工作原理通电线圈在磁场中受到安培力而转动闭合线圈在磁场中受外力转动，产生感应电动势能量转化电能转化为机械能机械能转化为电能解题要点受力由左手定则来判断能量关系总输出热实际功率实际额定电压电流关系产生的感应电动势方向由右手定则判定感应电动势大小由法拉第电磁感应定律计算注意感应电流的最大值瞬时值有效值和平均值的计算能量转化中满足守恒形象比喻左手抓着电动机右手抓着发电机如图所示，面积均为的单匝线圈绕其对称轴或中心轴在匀强磁场中以角速度匀速转动，能产生正弦交变电动势的图是答案解析解析关闭线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴轴在线圈所在平面内匀速转动，产生的正弦交变电动势为，由这原理可判断，图中感应电动势为图中的转动轴不在线圈所在平面内图转动轴与磁场方向平行，而不是垂直，故只有选项正确。

答案解析关闭如图所示为发电机结构示意图，其中是永久磁铁的两个磁极，其表面呈半圆柱面状。

是圆柱形铁芯，它与磁极柱面共轴，铁芯上绕有矩形线框，可绕与铁芯共轴的固定轴转动。

磁极与铁芯间的磁场均匀辐向分布。

从图示位置开始计时，当线框匀速转动时，下图中能正确反映线框感应电动势随时间的变化规律的是答案解析解析关闭矩形线框在均匀辐向磁场中转动，始终与垂直，由知大小不变，方向周期性变化，故选项正确。

答案解析关闭两个完全相同的电热器，若分别通过如图甲乙所示的电流最大值相等的方波交变电流和正弦式交变电流，则两个电热器的热功率之比为∶∶∶∶答案解析解析关闭方波交变电流的有效值为，正弦式交变电流的有效值为𝐼，设两个完全相同的电热器的电阻为，则通方波交流电时的热功率𝐼，通正弦式交变电流时的热功率𝐼𝐼𝑅，所以∶∶，故选项正确。

答案解析关闭多选天津理综，如图所示，在匀强磁场中，矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图中曲线所示，则两次时刻线圈平面均与中性面重合曲线对应的线圈转速之比为∶曲线表示的交变电动势频率为曲线表示的交变电动势有效值为答案解析解析关闭线圈经过中性面时不切割磁感线，此时感应电动势为零，选项正确由题图可知曲线的周期之比为∶，则对应的线圈转速之比为∶，选项错误曲线的周期为，其频率为𝑇𝑎，选项正确曲线表示的交变电流的峰值之比为𝐸𝑎𝐸𝑏𝜔𝑎𝜔𝑏，又，则选项错误。

答案解析关闭福建理综，如图，实验室台手摇交流发电机，内阻，外接的电阻。

闭合开关，当发电机转子以转速匀速转动时，产生的电动势，则该交变电流的频率为该电动势的有效值为外接电阻所消耗的电功率为电路中理想交流电流表的示数为答案解析解析关闭根据题意知，转子转动的角速度，又，则该交变电流的频率，选项错误该交变电流电动势最大值，则有效值𝐸，选项错误根据欧姆定律可得，电路中电流𝐸𝑅𝑟，即电流表的示数为，电阻消耗的电功率，选项错误，选项正确。

答案解析关闭第十章交变电流传感器第节交变电流的产生及其变化规律考点要求五年考题统计命题规律正弦交变电流的产生和变化规律Ⅰ近五年课标高考全国卷无直接考查课标高考以来，全国卷般不直接考查该内容，多数是在变压器远距离输电的题目中有所涉及交变电流四值的比较和应用Ⅰ非正弦交变电流有效值的计算Ⅰ知识梳理双基自测二三交变电流定义大小和方向都随时间做的电流叫作交变电流。

图象如图所示，图所示电流都属于交变电流，图所示电流属于恒定电流。

周期性变化甲乙丙丁戊知识梳理双基自测二三二正弦交变电流的产生和变化规律产生在匀强磁场中，线圈绕垂直于磁场方向的轴产生的电流是正弦式交变电流。

中性面与中性面的垂面位置项目中性面中性面的垂面含义线圈平面和磁场方向垂直线圈平面和磁场方向平行磁通量最大磁通量的变化率最大感应电动势最大电流方向发生改变不改变匀速转动知识梳理双基自测二三正弦式交变电流的图象按变化的交变电流叫正弦交变电流。

如果从线圈位于时开始计时，其图象为正弦曲线。

如图甲乙所示。

正弦式交变电流的函数表达式正弦交变电流的函数表达式线圈在中性面位置时开始计时电动势随时间变化的规律，其中表示线圈转动的角速度，。

负载两端的电压随时间变化的规律。

电流随时间变化的规律。

正弦规律中性面位置知识梳理双基自测二三三描述交变电流的物理量周期和频率周期交变电流完成变化，即线圈所需要的时间，单位是，公式。

频率交变电流在的次数，单位是。

周期和频率的关系或。

交变电流的瞬时值峰值有效值和平均值瞬时值交变电流的值，是时间的函数。

峰值交变电流的电流或电压所能达到的。

有效值定义让交变电流和恒定电流通过电阻，如果它们在内产生的相等，就把这恒定电流的数值叫作这交流的有效值。

有效值和峰值的关系𝐸𝐼。

适用于正弦式交变电流平均值交变电流图象中波形与横轴跟时间的比值，其数值可以用求解。

次周期性转周秒𝜔内完成周期性变化赫兹𝑓𝑇时刻最大值相同阻值的交流的个周期热量所围面积法拉第电磁感应定律请判断下列叙述是否正确，对不正确的叙述请说明原因。

线圈在匀强磁场中绕垂直磁感线的轴匀速转动经过中性面时，磁通量最大，感应电流也最大。

线圈平面每经过中性面次，感应电流的方向就改变次，感应电动势的方向不变。

线圈每转动周，感应电动势和感应电流的方向都改变两次。

交变电流的最大值都是有效值的倍。

线框在匀强磁场中绕垂直磁感线的轴匀速转动，产生交变电流的电动势的最大值为。

可以用平均值计算交变电流产生的热量。

可以用有效值计算交变电流电路中的电荷量问题。

知识梳理双基自测答案答案关闭线圈在匀强磁场中转动经过中性面时，磁通量最大，感应电流为零。

依据交变电流的变化规律可知，如果从中性面开始计时，有和如果从垂直于中性面的位置开始计时，有和。

不难看出线圈平面每经过中性面次，感应电流的方向就改变次，感应电动势的方向也改变次。

只有正余弦交变电流的最大值才是有效值的倍。

只能用交变电流的有效值计算交变电流产生的热量。

只能用交变电流的平均值计算交变电流电路中的电荷量问题。

交变电流的产生和变化规律如图所示，矩形线圈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所示，设沿方向为电流正方向，则图图图中时间段对应图中甲图至乙图的过程图中时刻对应图中的丙图若图中等于，则内电流的方向改变了次若图中等于，则交变电流的频率为知识梳理双基自测答案解析解析关闭根据楞次定律可知，题图中甲图至乙图的过程中，线圈中感应电流的方向沿方向，选项正确题图中时刻感应电流沿负方向达到最大值，故应对应题图中的丁图，选项错误若题图中等于，即周期，则交变电流的频率为，所以内有个周期，每个周期内电流方向改变两次，故内电流的方向改变次，选项错误。

答案解析关闭描述交变电流的物理量小型交流发电机中，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。

此线圈与个的电阻构成闭合电路，电路中的其他电阻不计。

下列说法正确的是交变电流的周期为交变电