第11章 交变电流传感器-【优化探究】2024高考物理一轮复习高考总复习配套教参（教科版 老教材 老高考）

目标要求 三年命题统计 交变电流、交变电流的图像Ⅰ 正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值Ⅰ 理想变压器Ⅱ 远距离输电Ⅰ 实验十二：传感器的简单使用 备 考 策 略 分析近三年命题点和对核心素养的要求，2024年备考要关注以下几点 (1)掌握交变电流的产生过程及描述交变电流的物理量。 (2)灵活应用交变电流的图像信息。 (3)会进行交变电流“四值”的分析和计算。 (4)掌握变压器的原理、远距离输电过程分析及电损的计算 第1讲　交变电流的产生和描述 授课提示：对应学生用书第255页 一、交变电流、交变电流的图像 1．交变电流 (1)定义：大小和方向都随时间做周期性变化的电流。 (2)按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流。 2．正弦式交变电流的产生和图像 (1)产生：在匀强磁场里，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。 (2)图像：用以描述交变电流随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置开始计时，其图像为正弦曲线。如图甲、乙、丙所示。 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 (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(电流、电压或电动势)所能达到的最大的值，也叫最大值。 (3)有效值：跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值叫作交变电流的有效值。对正弦式交变电流，其有效值和峰值的关系为E＝，U＝，I＝。 授课提示：对应学生用书第256页 命题点一　正弦式交变电流的产生及变化规律 自主探究 1．交流电产生过程中的两个特殊位置 图示 概念 中性面位置 与中性面垂直的位置 特点 B⊥S Φ＝BS，最大 e＝0，最小 感应电流为零， 方向改变 B∥S Φ＝0，最小 e＝nBSω，最大 感应电流最大， 方向不变 2.正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时) 物理量 函数表达式 图像 磁通量 Φ＝Φmcos ωt ＝BS cos ωt 电动势 e＝Emsin ωt ＝nBSωsin ωt 端电压 u＝Umsin ωt ＝·sin ωt 电流 i＝Imsin ωt ＝·sin ωt 说明 (1)线圈通过中性面时，电流方向发生改变，一个周期内线圈两次通过中性面，因此电流的方向改变两次。 (2)若从与中性面垂直的位置开始计时，其图像和表达式发生相位差的变化 1．(2022·浙江1月卷)如图所示，甲图是一种手摇发电机及用细短铁丝显示的磁场分布情况，摇动手柄可使对称固定在转轴上的矩形线圈转动；乙图是另一种手摇发电机及磁场分布情况，皮带轮带动固定在转轴两侧的两个线圈转动。下列说法正确的是(　　) A．甲图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场 B．乙图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场 C．甲图中线圈转动时产生的电流是正弦交流电 D．乙图线圈匀速转动时产生的电流是正弦交流电 解析：甲图中细短铁丝显示的磁场分布均匀，则线圈转动区域磁场可视为匀强磁场，故A正确；乙图中细短铁丝显示的磁场分布不均匀，则线圈转动区域磁场不能看成匀强磁场，故B错误；根据发电机原理可知甲图中线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的转轴匀速转动时才能产生正弦交流电，故C错误；乙图中是非匀强磁场，则线圈匀速转动时不能产生正弦交流电，故D错误。故选A。 答案：A 2．(2023·四川资阳模拟)如图甲所示，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，产生的电动势随时间变化的规律如图乙所示，则下列说法正确的是(　　) A．t＝0.01 s时，线框平面与磁感线相互平行 B．t＝0.005 s时，穿过线框的磁通量最大 C．当电动势瞬时值为22 V时，线圈平面与中性面夹角为45° D．线框中的感应电流方向每秒钟改变50次 解析：t＝0.01 s时，感应电动势为零，则线框平面与磁感线相互垂直，A错误；t＝0.005 s时，感应电动势最大，则穿过线框的磁通量最小，B错误；根据瞬时值表达式e＝22sin ωt(V)，当电动势瞬时值为22 V时ωt＝，即线圈平面与中性面夹角为45°，C正确；因为f＝ Hz＝50 Hz，在一个周期内电流方向改变2次