高中人教物理选修3-2 第十一章 第1讲.doc

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考点内容
要求
高考(全国卷)三年命题情况对照分析
2016
2017
2018
命题分析
交变电流、交变电流的图象
Ⅰ
卷Ⅰ·T16：理想变压器(原线圈中串有电阻)
卷Ⅲ·T19：理想变压器(原线圈中串有灯泡)
卷Ⅲ·T16：交变电流的有效值
1.题型：主要是选择题。
2．知识内容：(1)变压器；(2)交变电流的“四值”；(3)交变电流的产生及图象。
3．从近几年命题看，高考对本章内容考查命题频率较低，2020年备考应加强本章的复****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
第1讲　交变电流的产生和描述
知识排查
交变电流、交变电流的图象
1.交变电流
大小和方向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，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。(如图1所示)
图1
(2)图象：线圈从中性面位置开始计时，如图2甲、乙、丙所示。
图2
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．交变电流的瞬时值、最大值、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。如e＝Emsin ωt。
(2)最大值：交变电流或电压所能达到的最大的值。
(3)有效值
①定义：让交流和恒定电流通过相同阻值的电阻，如果它们在一个周期内产生的热量相等，就把这一恒定电流的数值叫做这一交流的有效值。
②正弦式交变电流的有效值与最大值之间的关系
I＝，U＝，E＝。
(4)交变电流的平均值
＝n，＝。
小题速练
1．思考判断
(1)交变电流的主要特征是电流的方向随时间周期性变化。 (　　)
(2)线圈经过中性面位置时产生的感应电动势最大。 (　　)
(3)我国使用的交流电周期是0.02 s，电流方向每秒钟改变100次。(　　)
(4)任何交变电流的最大值Im与有效值I之间的关系是Im＝I。(　　)
(5)交流电压表及电流表的读数均为峰值。 (　　)
答案　(1)√　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×
2．(多选)图3甲为交流发电机的原理图，正方形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO′匀速转动，电流表为理想交流电表，线圈中产生的交变电流随时间的变化如图乙所示，则 (　　)
图3
A．电流表的示数为10 A
B．线圈转动的角速度为50 rad/s
C．0.01 s时线圈平面和磁场平行
D．0.01 s时通过线圈的磁通量变化率为零
答案　AD
3．[人教版选修3－2·P35“思考与讨论”改编]某交变电流的i－t图象如图4所示，则其电流的有效值为(　　)
图4
A．1.5 A　 　　　 B．2 A
C. A D. A
答案　C
　正弦交变电流的产生及变化规律
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
B∥S
Φ＝BS，最大
Φ＝0，最小
e＝n＝0，最小
e＝n＝nBSω，最大
感应电流为零，
方向改变
感应电流最大，
方向不变
2.正弦式交变电流的变化规律
磁通量：Φ＝Φmcos ωt；电动势：e＝Emsin ωt；电流：i＝Imsin ωt。
【例1】　(2019·山西太原模拟)如图5所示，一矩形线圈的面积为S，匝数为N，电阻为r，处于磁感应强度大小为B的水平匀强磁场中，绕垂直磁场的水平轴OO′以角速度ω匀速运动。线圈通过滑环与定值电阻R及理想电流表组成闭合回路。已知理想电压表的示数为U，从线圈平面与磁感线平行的位置开始计时，则 (　　)
图5
A．R两端电压瞬时值的表达式为uR＝Usin ωt
B．理想电流表的示数为
C．从到的时间内，穿过线圈平面磁通量的变化量为零
D．若ω＝100π rad/s，通过R的电流每秒钟方向改变50次
解析　线圈平面与磁感线平行位置开始计时，UR＝Ucos ωt，故A错误；电源电动势最大值为Em＝NBSω，所以理想电流表的示数为I＝，故B正确；从＝到＝的时间内，穿过线圈平面磁通量的变化量为2BS，故C错误；若ω＝100π rad/s，频率为f＝50 Hz，通过R的电流每秒钟方向改变100次，故D错误。