考什么1.交變電流、交變電流的圖像2.正弦交變電流的函數(shù)表達(dá)式、峰值和有效值3.理想變壓器4.遠(yuǎn)距離輸電5.傳感器的簡(jiǎn)單使用怎么考對(duì)本章知識(shí)的考查主要集中在以下幾個(gè)方面：(1)交變電流的產(chǎn)生、表達(dá)式、圖像及有關(guān)交變電流四值的計(jì)算；(2)變壓器的工作原理；(3)變壓器的動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題等。題型主要以選擇題為主，題目主要立足基礎(chǔ)，難度中等偏下怎么辦復(fù)習(xí)時(shí)要明確描述交變電流“四值”的意義和確定方法，對(duì)理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題要明確變量與不變量的制約關(guān)系及根據(jù)物理規(guī)律進(jìn)行邏輯推理的思路第1講交變電流的產(chǎn)生及描述高考成功方案第1步高考成功方案第2步高考成功方案第3步每課一得每課一測(cè)第十一章回扣一交變電流、交變電流的圖像1．關(guān)于線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的交變電流，下列說(shuō)法中正確的是 (

)A．線圈平面每經(jīng)過(guò)中性面一次，感應(yīng)電流的方向就改

變一次，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向不變B．線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流的方向改變一次C．線圈平面每經(jīng)過(guò)中性面一次，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電

流的方向都要改變一次D．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的方向都改

變一次解析：依據(jù)交流電的變化規(guī)律可知，如果從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，有e＝Emsinωt和i＝Imsinωt；如果從垂直于中性面的位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，有e＝Emcosωt和i＝Imcosωt。不難看出：線圈平面每經(jīng)過(guò)中性面一次，感應(yīng)電流的方向就改變一次，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向也改變一次；線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流的方向和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向都改變兩次。故正確答案為C。答案：C2．下列選項(xiàng)圖11－1－1中的線圈中不能產(chǎn)生正弦交流電的

是 (

)圖11－1－1解析：由正弦交流電的產(chǎn)生條件可知，軸必須垂直于磁感線，但對(duì)線圈的形狀沒(méi)有特別要求。答案：A解析：根據(jù)題中圖像，可知線圈是從中性面開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，由O到D完成一次周期性變化，相應(yīng)的線圈旋轉(zhuǎn)一周。線圈每旋轉(zhuǎn)一周有兩次經(jīng)過(guò)中性面，經(jīng)過(guò)中性面的位置時(shí)電流改變方向。答案：CD回扣二正弦交變電流的函數(shù)表達(dá)式、峰值和有效值4.小型交流發(fā)電機(jī)中，矩形金屬線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。產(chǎn)生的感

應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與時(shí)間呈正弦函數(shù)關(guān)系，

如圖11－1－3所示，此線圈與一個(gè)圖11－1－3R＝10Ω的電阻構(gòu)成閉合電路，不計(jì)電路的其他電阻，

下列說(shuō)法正確的是 (

)答案：C5.有一個(gè)10匝的正方形線框，邊長(zhǎng)為20cm，

線框總電阻為1Ω，線框繞OO′軸以10πrad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖11－1－4所

示，垂直于線框平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁

感應(yīng)強(qiáng)度為0.5T。問(wèn)：

圖11－1－4(1)該線框產(chǎn)生的交變電流的電動(dòng)勢(shì)最大值、電流最大值分別是多少？(2)寫(xiě)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的表達(dá)式。(3)線框從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)60°時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值是多大？解析：(1)交變電流電動(dòng)勢(shì)最大值為Em＝2nBLv＝n2BLωL/2＝nBSω＝10×0.5×0.22×10πV＝6.28V，電流的最大值為Im＝Em/R＝6.28/1A＝6.28A。(2)由于線框轉(zhuǎn)動(dòng)是從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)的，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝Emsinωt＝6.28sin10πtV。(3)線框轉(zhuǎn)過(guò)60°時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e＝Emsin60°≈5.44V。答案：(1)6.28V

6.28A(2)e＝6.28sin10πtV(3)5.44V[知識(shí)必會(huì)]1．正弦式交變電流的產(chǎn)生與描述正弦式交變電流產(chǎn)生的方法將一個(gè)平面線圈置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并使它繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)規(guī)律的數(shù)學(xué)表達(dá)式e＝Emsinωt(其中Em＝nBSω，t＝0時(shí)，線圈在中性面的位置)規(guī)律的圖像描述正弦交變電流的圖像是正弦曲線2．交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式書(shū)寫(xiě)的基本思路(1)確定正弦交變電流的峰值，根據(jù)已知圖像或由公式Em

＝nBSω求出相應(yīng)峰值。(2)明確線圈的初始位置，找出對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式。如：①線圈從中性面位置開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，則i－t圖像為正弦

函數(shù)圖像，函數(shù)式為i＝Imsinωt。②線圈從垂直中性面位置開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，則i－t圖像為余弦

函數(shù)圖像，函數(shù)式為i＝Imcosωt。[名師點(diǎn)睛]

線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，就會(huì)產(chǎn)生正弦式交流電，交流電的變化規(guī)律與線圈的面積有關(guān)，而與線圈的形狀、轉(zhuǎn)軸的位置無(wú)關(guān)。[典例必研][例1]如圖11－1－5甲所示，一矩形線圈abcd放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并繞過(guò)ab、cd中點(diǎn)的軸OO′以角速度ω逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。若以線圈平面與磁場(chǎng)夾角θ＝45°時(shí)(如圖乙)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，并規(guī)定當(dāng)電流自a流向b時(shí)電流方向?yàn)檎?。則圖11－1－6所示的四幅圖中正確的是 (

)圖11－1－5圖11－1－6[思路點(diǎn)撥]

確定感應(yīng)電流的變化圖像，應(yīng)從三個(gè)方面分析：(1)感應(yīng)電流的方向，(2)感應(yīng)電流的大小，(3)感應(yīng)電流大小的變化趨勢(shì)，從而排除錯(cuò)誤選項(xiàng)，確定正確選擇。[解析]

矩形線圈繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生正弦式交變電流，在開(kāi)始計(jì)時(shí)(t＝0)時(shí)線圈達(dá)圖乙所示的位置，據(jù)右手定則判斷電流為負(fù)方向，首先排除A、B選項(xiàng)。[答案]

D[沖關(guān)必試]1.一個(gè)矩形線圈繞與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直的OO′軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈的兩條引線分別

與A、B兩半圓銅環(huán)相連，兩個(gè)銅環(huán)通

過(guò)滑動(dòng)電刷連入電路，電路中僅有一圖11－1－7

個(gè)電阻R。如圖11－1－7所示，在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，通

過(guò)R的電流 (

)A．大小和方向都不斷變化B．大小不斷變化，方向從A→R→BC．大小和方向都不變D．大小不斷變化，方向從B→R→A解析：線圈中產(chǎn)生交流電，由于電刷交替與兩銅環(huán)接觸，流過(guò)R的電流方向不變。根據(jù)右手定則可知，通過(guò)R的電流方向是B→R→A。答案：D2．一只矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過(guò)線圈的磁通量隨時(shí)間變化的圖像如圖11－1－8甲所示，則下列說(shuō)法正確的是 (

)圖11－1－8A．t＝0時(shí)刻，線圈平面與中性面垂直B．t＝0.01s時(shí)刻，Φ的變化率最大C．t＝0.02s時(shí)刻，交流電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大D．該線圈相應(yīng)產(chǎn)生的交流電動(dòng)勢(shì)的圖像如圖乙所示答案：B3．如圖11－1－9甲所示為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)的原理圖，其矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈的匝數(shù)n＝100匝，電阻r＝10Ω，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)與電阻R連接，電阻R＝90Ω，與R并聯(lián)的交流電壓表為理想電表。在t＝0時(shí)刻，線圈平面與磁場(chǎng)方向平行，穿過(guò)每匝線圈的磁通量Φ隨時(shí)間t按圖乙所示正弦規(guī)律變化。求：圖11－1－9(1)交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的最大值；(2)寫(xiě)出該電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式。答案：(1)200V

(2)e＝200cos100tV[知識(shí)必會(huì)]1．交變電流的瞬時(shí)值、峰值、有效值和平均值的比較物理量物理含義重要關(guān)系適用情況及說(shuō)明瞬時(shí)值交變電流某一時(shí)刻的值

e＝Emsinωti＝Imsinωt計(jì)算線圈某時(shí)刻的受力情況3．對(duì)交變電流有效值的理解交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)(電流通過(guò)電阻生熱)進(jìn)行定義的，所以進(jìn)行有效值計(jì)算時(shí)，要緊扣電流通過(guò)電阻生熱(或熱功率)進(jìn)行計(jì)算。注意“三同”：即“相同電阻”、“相同時(shí)間”內(nèi)產(chǎn)生“相同熱量”。計(jì)算時(shí)“相同時(shí)間”要取周期的整數(shù)倍，一般取一個(gè)周期。[典例必研][例2]一個(gè)電阻為r、邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形線圈abcd共N匝，線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的軸OO′以如圖11－1－10所示的角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，外電路電阻為R。

圖11－1－10(1)說(shuō)明此刻線圈感應(yīng)電流的方向。(2)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值有多大？(3)線圈平面與磁感線夾角為60°時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為多大？(4)設(shè)發(fā)電機(jī)由柴油機(jī)帶動(dòng)，其他能量損失不計(jì)，線圈轉(zhuǎn)一周，柴油機(jī)做多少功？(5)從圖示位置開(kāi)始，線圈轉(zhuǎn)過(guò)60°的過(guò)程中通過(guò)R的電荷量是多少？(6)圖中電流表和電壓表的示數(shù)各是多少？[沖關(guān)必試]4．一個(gè)10Ω的電阻，它兩端的電壓u

隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖11－1－11

所示，則 (

)圖11－1－11A.流過(guò)電阻的最大電流是22AB.用交流電壓表測(cè)量電阻兩端的電壓，其示數(shù)約為

311VC.電阻消耗的功率為9680WD.在交流電變化的半個(gè)周期內(nèi)，電阻產(chǎn)生的焦耳熱是

48.4J答案：D5．[雙選]如圖11－1－12是某種正弦式交變電壓的波形圖，由圖可確定該電壓的 (

)A．周期是0.01s 圖11－1－12B．最大值是311VC．有效值是220VD．表達(dá)式為u＝220sin100πt(V)解析：本題考查正弦式交變電流的周期、最大值、有效值、瞬時(shí)值等概念，意在考查考生的理解能力、應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)的能力。由交變電流的圖像知，周期是0.02s，A項(xiàng)錯(cuò)；最大值是311V，B項(xiàng)正確；有效值是220V，C項(xiàng)正確；瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝311sin100πt(V)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：BC6.如圖11－1－13所示，一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞OO′軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，磁場(chǎng)方向

與轉(zhuǎn)動(dòng)軸垂直。已知線圈匝數(shù)n＝400，

電阻r＝0.1Ω，長(zhǎng)L1＝0.05m，寬L2＝

0.04m，角速度ω＝100rad/s，磁場(chǎng)的

磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.25T。線圈兩端外接圖11－1－13

電阻R＝9.9Ω的用電器和一個(gè)交流電流表。(內(nèi)阻不計(jì))

求：(1)線圈中產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；(2)電流表A的讀數(shù)；(3)電阻上消耗的電功率。答案：(1)20V

(2)1.41A

(3)19.8W[每課一得][示例]

[雙選]實(shí)驗(yàn)室里的交流發(fā)電機(jī)可簡(jiǎn)化為如圖11－1－14所示的模型，正方形線圈在水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞垂直于