高考物理一轮总复习精品课件 第13章 交变电流 传感器 第1讲 交变电流的产生及其描述 (5).ppt

Em仅由N、B、S、ω四个量决定,与轴的具体位置和线圈的形状都无关4.变化规律(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=。?(2)电压u随时间变化的规律:u=。?(3)电流i随时间变化的规律:i=。?其中ω是线圈转动的,Em=。?EmsinωtUmsinωtImsinωt角速度NBSω√×√研考点?精准突破1.产生正弦式交变电流的五种方法(1)矩形线圈绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动。(2)导体棒在匀强磁场中平动且导体棒切割磁感线的有效长度按正(余)弦规律变化。(3)导体棒在匀强磁场中沿平行导轨平动切割磁感线时,导体棒的速度按正(余)弦规律变化。(4)导体棒在磁场中匀速平动切割磁感线,在导体棒的平动方向上,磁场按正(余)弦规律变化。(5)闭合线圈垂直于匀强磁场,线圈静止不动,磁场按正(余)弦规律做周期性变化。2.两个特殊位置及其特点3.书写交变电流瞬时值表达式的技巧(1)确定正弦式交变电流的峰值: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: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=Imsinωt;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=Imcosωt。4.正弦式交变电流的图像(线圈在中性面位置开始计时)考向一交变电流的产生典题1(多选)(2024四川绵阳模拟)如图所示,甲→乙→丙→丁→戊过程是交流发电机发电的示意图,线圈的ab边连在金属滑环K上,cd边连在金属滑环L上,用导体制成的两个电刷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连接,线圈转动的角速度为ω,线圈中最大电流为Im,以下说法正确的是()A.图甲中,线圈平面与磁感线垂直,磁通量变化率为零B.从图乙开始计时,线圈中电流随时间t变化的关系式i=ImsinωtC.当线圈转到图丙位置时,感应电流最小,且电流改变方向D.当线圈转到图丁位置时,感应电动势最小,ab边电流方向为b→a答案AC解析图甲中,线圈在中性面位置,故穿过线圈的磁通量最大,磁通量变化率为0,A正确;从图乙开始计时,此时线圈垂直于中性面,线圈中感应电流最大,感应电流的表达式为i=Imcosωt,B错误;当线圈转到图丙位置时,线圈在中性面位置,故穿过线圈的磁通量最大,产生的感应电流最小为零,电流方向将改变,C正确;当线圈转到图丁位置时,磁通量最小,磁通量的变化率最大,故感应电动势最大,ab边感应电流方向为b→a,D错误。典题2一种振动发电装置的示意图如图甲所示,一个半径r=0.10m、匝数n=20的线圈套在永久磁体槽中,槽中磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右侧视图如图乙所示),线圈所在位置磁感应强度B的大小均为线圈的电阻R1=0.50Ω,它的引出线接有R2=9.50Ω的小灯泡L,A为理想交流电流表。当线圈框架的P端在外力作用下沿轴线做往复运动,便有电流通过小灯泡。若线圈往复运动的规律如图丙所示(v取向右为正),则下列判断正确的是()A.电流表的示数为0.24AB.0.01s时回路中的电流最大C.回路中交变电流的频率为50HzD.0.015s时小灯泡L中电流的方向为D→L→C答案C解析由E=BLv及题中v-t图像可知,线圈往复运动所产生的感应电流为正弦式交变电流,则Em=nB×2πrvm=2.4V,电流的有效值,A错误;由题图丙可知T=0.02s,f=50Hz,C正确;t=0.01s时,v=0,所以I=0,B错误;t=0.015s时,由右手定则可知,电流方向为C→L→D,D错误。考向二交变电流的瞬时值表达式典题3(多选)一矩形线圈在匀强磁场中转动,产生交变电流的电动势为e=220sin100πtV,对于这个交变电流的说法错误的是()A.此交变电流的频率为100Hz,周期为0.01sB.此交变电流电动势的有效值为220VC.耐压值为220V的电容器能够在该交变电路中使用D.t=0时,线圈平面与中性面垂直,此时磁通量为零ACD考向三交变电流的图像典题4(多选)(2023山东日照二模)如图甲所示,在匀强磁场中,一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,产生的感应电动势随时间的变化规律如图乙所示,则()A.t=0时,穿过线圈的磁通量均为零B.a表示的瞬