专题 原子物理与交流电-2023新高考人教版一轮复习导学案

深圳市盐田高级中学2023届一轮复习物理教学案 第十一章 交变电流 传感器 编者：尹立光 黄静宜 第十一章 交变电流 传感器 第1讲　交变电流的产生和描述 预习学案 【学习目标】 1． 理解交变电流的产生过程，能正确书写交变电流的函数表达式。 2．理解并掌握交变电流图象的意义。 3．理解描述交变电流的几个物理量，会计算交变电流的有效值。 4．知道交流电四值在具体情况下的应用。 【知识回顾】 一、交变电流、交变电流的图象 1．交变电流 大小和 都随时间做周期性变化的电流。 2．正弦式交变电流的产生和图象 (1)产生：在匀强磁场里，线圈绕 磁场方向的轴匀速转动。 (2)图像：线圈从中性面位置开始计时，各物理量随时间变化的图像，如图甲、乙、丙、丁所示。 *线圈每转动一周，两次经过中性面，电流方向改变两次。 二、正弦式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 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1 s内完成周期性变化的次数．单位是 。 (3)周期和频率的关系：T＝. 2．交变电流的瞬时值、峰值和有效值 (1)瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数。 * ①线圈从中性面开始转动：e＝Emsinωt。 ②线圈从与中性面垂直位置开始转动：e＝Emcosωt。 (2)峰值：交变电流的电流或电压所能达到的 。 *线圈平面平行于磁场方向时电动势最大：Em＝nBSω。 (3)有效值：让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在一个周期内产生的 相等，就把这一直流的数值叫作这一交流的有效值。E＝，U＝，I＝。 【预习自测】 一、辨析自测 1．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，一定会产生正弦式交变电流。(　 　) 2．线圈在磁场中转动的过程中穿过线圈的磁通量最大时，产生的感应电动势也最大。(　 　) 3．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动经过中性面时，线圈中的感应电动势为零，电流方向发生改变。(　 ) 4．交流电气设备上所标的电压和电流值是交变电流的有效值。(　 　) 5．交流电压表和电流表测量的是交流电的峰值。(　 　) 二、考点自测 1．(人教版选修3－2·P34·T3改编)如图所示，单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，设磁感应强度为0.01 T，线圈边长AB为20 cm，宽AD为10 cm，转速n为50 r/s，则线圈转动时感应电动势的最大值为(　　) A．1×10－2 V B．3.14×10－2 V C．2×10－2 V D．6.28×10－2 V 2．(人教版选修3—2·P34·T3改编)如图所示，KLMN是一个竖直的矩形导线框，全部处于磁感应强度为B的水平方向的匀强磁场中，线框面积为S，MN边水平，线框绕某竖直固定轴以角速度ω匀速转动。在MN边与磁场方向的夹角达到30°的时刻(图示位置)，导线框中产生的瞬时电动势e的大小和线框此时电流的方向分别为(已知线框按俯视的逆时针方向转动)(　　) A．BSω，电流方向为KNMLK B．BSω，电流方向为KNMLK C．BSω，电流方向为KLMNK D．BSω，电流方向为KLMNK 3．某交变电流的i－t图像如下图所示，则其电流的有效值为(　　) A．1.5 A B．2 A C． A D． A 4． (多选)如图所示是交流发电机的示意图．线圈的AB边连在金属滑环K上，CD边连在滑环L上，导体做的两个电刷E、F分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接。下列说法正确的是(　　) A．当线圈转到图甲位置时，磁通量的变化率最大 B．从图乙所示位置开始计时，线圈中电流 i 随时间t变化的关系是i＝Imcos ωt C．当线圈转到图丙位置时，感应电流最小 D．当线圈转到图丁位置时，流经外电路的电流方向为E→F 5．一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图甲所示，则下列说法正确的是(　　) A．t＝0时刻，线圈平面与中性面垂直 B．t＝0.01 s时刻，Φ的变化率最大 C．t＝0.02 s时刻，交流电动势达到最大 D．该线圈产生的交流电动势的图象如图乙所示 6．如图，匀强磁场中，一单匝矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，线框中产生的交变电动势瞬时值随时间变化的规律为e＝20 sin 100πt V。下列说法正确的是(　　) A．该线框转动的频率是100 Hz B．该线框产生的交变电动势最大值是20 V C．t＝0.005 s时刻，线框平面与中性面重合 D．t＝0.05 s时刻，穿过线框的磁