高考物理一轮总复习精品课件 第12章 交变电流 传感器 第1讲 交变电流的产生及其描述.ppt

3.交变电流的“四值”易错辨析·判一判(5)最大值和有效值之间的倍关系只适用于正弦式交变电流。(√)(6)交流电压表及交流电流表的读数均为峰值。(×)研考点精准突破考点一交变电流的产生及其变化规律(自主探究)1.变化规律(线圈从中性面位置开始计时)2.两个特殊位置及其特点对点演练1.(2022北京丰台模拟)交流发电机的示意图如图所示,当线圈ABCD绕垂直于磁场方向的转轴OO匀速转动时,电路中产生的最大电流为Im,已知线圈转动的周期为T,下列说法正确的是()A.图示位置穿过线圈的磁通量最大,磁通量的变化率最大B.图示位置电流最大答案D2.(交变电流的产生)(2022广东梅州模拟)一台旋转电枢式交流发电机的原理图如图所示,设线圈的角速度为ω,感应电动势和感应电流的最大值分别为Em和Im,由图可以判断下列说法正确的是()A.电流计的左端为正极B.交变电流的方向在图乙的位置要改变一次C.如果从图甲开始计时,线圈产生的感应电动势表示为e=EmsinΩtD.如果从图乙开始计时,线圈产生的感应电流表示为i=ImsinΩtC解析交流发电机产生的是交变电流,电流计的左右端没有正负极之分,A错误;根据交变电流产生的原理,线圈每经过一次中性面,电流方向改变一次,线圈在图甲、丙中均处于中性面,电流方向都要改变一次,B错误;如果从图甲开始计时,线圈在图甲中处于中性面,线圈产生的感应电动势表示为e=EmsinΩt,C正确;如果从图乙开始计时,线圈在图乙中垂直于中性面,线圈产生的感应电流表示为i=ImcosΩt,D错误。考点二有效值的理解与计算(师生共研)典例1.如图甲所示电路,已知电阻R1=R2=R,和R1并联的D是理想二极管(正向电阻可视为零,反向电阻为无穷大),在A、B之间加一个如图乙所示的交变电压(电压为正值时,UAB0)。由此可知()A.在A、B之间所加的交变电压的周期为2s思维点拨由图像可得交变电流的周期、电压最大值,依据u=UmsinΩt可得交变电压的瞬时值表达式。根据电流的热效应,注意二极管的单向导电性使得半个周期内R1被短路,另半个周期内R1与R2串联,从而可求解有效值。答案D对点演练3.(2022北京西城二模)如图为交流发电机的示意图,矩形线圈ABCD在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO逆时针匀速转动,发电机的电动势随时间的变化规律为e=20sin100πtV。下列说法正确的是()A.此交变电流的频率为100HzB.此发电机电动势的有效值为20VC.当线圈平面转到图示位置时产生的电流方向为ABCDAD.当线圈平面转到图示位置时磁通量的变化率最大答案D示位置时产生的电流方向为ADCBA,选项C错误;当线圈平面转到题图所示位置时磁通量为零,但是磁通量的变化率最大,选项D正确。4.(多选)(2022陕西咸阳二模)如图所示,发电机内部线圈处于磁铁和圆柱形铁芯之间的径向磁场中,磁铁的N、S极间的过渡区域宽度很小,可忽略不计。线圈的匝数为N、面积为S,总电阻为r,线圈所在位置的磁感应强度大小为B。当线圈以角速度ω匀速转动时,额定电压为U、电阻为R的小灯泡在电路中恰能正常发光,则()A.发电机输出的电流为矩形波交变电流D.转动过程中,穿过线圈的磁通量始终为零答案ACD解析线圈在磁场中做切割磁感线的运动,线圈切割磁感线的有效速度大小和磁感应强度大小不变,故产生的感应电动势大小不变,方向做周期性变化,故发电机输出的电流为矩形波交变电流,A正确;线圈以角速度ω匀速转动时,根据法拉第电磁感应定律知,感应电动势的大小为NBSω,所以发电机产生的感应电动势的有效值为NBSω,根据闭合电路欧姆定律知,电源电动线圈所在平面与磁场方向始终平行,所以穿过线圈的磁通量始终为零,D正确。考点三交变电流“四值”的比较(师生共研)交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较典例2.(多选)图甲为旋转电枢式交流发电机的原理图,多匝矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO匀速转动,线圈的两端经集流环和电刷与可变电阻R连接,与R并联的交流电压表为理想电表,当R=10Ω时电压表示数是10V。已知线圈的内阻r=5Ω,图乙是矩形线圈磁通量Φ随时间t变化的图像,则()A.可变电阻R消耗的电功率为10WC.R两端的电压u随时间t变化的规律是u=14.1sin100πt(V)D.调节可变电阻R的大小,其消耗的最大电功率可以达到11.25W思维点拨(1)根据“当R=10Ω时电压表示数是10V”计算电阻R消耗的功率;根据闭合电路欧姆定律计算交流电源的电动势的有效值,然后计算最大