第十一章 交变电流 传感器-【赢在微点】2024高考物理大一轮复习顶层设计核心微讲教师用书word（老高考）

第十一章 交变电流　传感器 全国卷五年考情分析 考查热点 年份 试题取样 命题分析 交变电流的产生和描述 2018 Ⅲ卷·T16 命题特点:近几年全国卷对本章知识的命题频率较低,命题主要集中在交变电流的图像和有效值计算、变压器和远距离输电中的电能损失等知识点,均以选择题形式考查,且难度在中等及中等以下。 ⦾五年未考重点:1.交变电流的产生;2.变压器的动态分析;3.传感器的简单应用。 变压器 2020 Ⅲ卷·T20 远距离输电 2020 Ⅱ卷·T19 命题趋势:变压器的动态分析问题既能考查变压器的知识又能考查电路分析,是命题的重点,应给予关注。 第1讲　交流电的产生和描述 基础情境落实 知识梳理·情境辨析 一、交变电流、交变电流的图像 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)图像。 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像。 (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)图像:如图甲、乙所示❶。(注❶:这是从中性面位置开始计时的图像,若从垂直中性面位置开始计时,图像为余弦曲线) 二、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1 s内完成周期性变化的次数,单位是赫兹(Hz)。 (3)周期和频率的关系:T=或f=。 2.正弦式交变电流的函数表达式(线圈在中性面位置开始计时)。 (1)电动势e随时间变化的规律:e=Emsin ωt。  (2)负载两端的电压u随时间变化的规律:u=Umsin ωt。  (3)电流i随时间变化的规律: i=Imsin ωt。  其中ω等于线圈转动的角速度,Em=nBSω。 3.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作这一交流的有效值。 ②正弦交流电有效值和峰值的关系:E=,U=,I=❷。(注❷:只对正弦式电流成立,非正弦式电流一般不满足此关系) (4)平均值:交变电流图像中波形与横轴所围面积与时间的比值。 如图所示是交流发电机的示意图,线圈在水平方向的匀强磁场中绕着垂直磁场方向的轴匀速转动。 (1)矩形线圈在绕着垂直于磁场方向的轴匀速转动时产生正弦式交变电流。(√) (2)线圈在经过如图所示的位置时磁通量最大,产生的感应电动势也最大。(×) (3)线圈每转一周,两次经过中性面位置,电流的方向改变两次。(√) (4)线圈的转速增大到原来的2倍,线圈产生的感应电动势增大到原来的4倍。(×) (5)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,产生的感应电动势有效值表达式为E=。(√) 考点深度研析 核心考点·分层突破 考点1　交变电流的产生和描述 1.变化规律(线圈从中性面位置开始计时)。 　　规律 物理量 函数 图像 磁通量 Φ=Φmcos ωt =BScos ωt 电动势 e=Emsin ωt =nBSωsin ωt 电压 u=Umsin ωt =sin ωt 电流 i=Imsin ωt =sin ωt 2.交变电流瞬时值表达式的书写。 (1)确定正弦交变电流的峰值,根据已知图像读出或由公式Em=nBSω求出相应峰值。 (2)明确线圈的初始位置,找出对应的函数关系式。如: ①线圈在中性面位置开始计时,则i-t图像为正弦函数图像,函数表达式为i=Imsin ωt。 ②线圈在垂直于中性面的位置开始计时,则i-t图像为余弦函数图像,函数表达式为i=Imcos ωt。 【典例1】　在匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转动轴匀速转动,如图甲所示:产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示。则下列说法不正确的是(　　) A.t=0.01 s时穿过线框的磁通量最大 B.该线圈转动的角速度大小为π rad/s C.该交变电动势的瞬时值表达式为e=22·sin (100πt) V D.线框平面与中性面的夹角为45°时,电动势瞬时值为22 V 解析　由题图乙知,t=0.01 s时,感应电动势为零,则穿过线框的磁通量最大,故A项正确;该线圈转动的角速度大小为ω==100π rad/s,故B项错误;当t=0时,电动势为零,线圈平面与磁场方向垂直,故该交变电动势的瞬时值表达式为e=Emsin ωt=22sin (100πt) V,故C项正确;线框平面与中性面的夹角为45°时,电动势瞬时值为e=Emsin 45°=22 V,故D