2023版高考物理一轮总复习专题11交变电流第1讲交变电流的产生和描述课件

核心素养重要考点物理观念(1)理解交变电流、峰值、有效值的概念；(2)理解理想变压器及其电压比和电流比的规律1．交变电流、交变电流的图像2．正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值3．理想变压器4．远距离输电5．传感器的简单使用科学思维(1)用等效法定义有效值和计算非正弦交变电流问题；(2)运用推理的思维方法分析理想变压器的动态问题科学探究(1)探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系；(2)探究传感器的简单使用科学态度与责任了解交变电流、传感器知识在生活、生产和科学技术中的应用第1讲交变电流的产生和描述必备知识·深悟固基一、交变电流的产生和变化规律1．交变电流(1)定义：大小和方向随时间做________变化的电流．(2)图像：下图甲、乙、丙、丁所示都属于交变电流，其中甲属于________交变电流．甲乙丙丁周期性正弦式2．正弦式交变电流(1)产生：在匀强磁场里，线圈绕____________方向的轴匀速转动．(2)中性面①定义：与磁场方向________的平面．②特点：线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量________，磁通量的变化率为________，感应电动势为________．线圈每经过中性面一次，电流的方向就改变一次．垂直于磁场垂直最大零零(3)变化规律(线圈在中性面位置开始计时)①电动势(e)：e＝________；②电压(u)：u＝________；③电流(i)：i＝________.(4)图像(如图所示)Emsinωt

Umsinωt

Imsinωt

二、描述交变电流的物理量1．交变电流的周期和频率的关系：T＝________.2．峰值和有效值(1)峰值：交变电流的峰值是它能达到的________．(2)有效值：让交流与恒定电流分别通过大小______的电阻，如果在交流的一个周期内它们产生的________相等，则这个恒定电流I、恒定电压U就是这个交变电流的有效值．最大值相同热量1．[交变电动势]下列各图中面积均为S的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动，其中能产生正弦式交变电动势e＝BSωsinωt的是

(

)

【答案】A2．[正弦式交变电流]如图所示，单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，设磁感应强度为0.01T，线圈长AB为20cm、宽AD为10cm、转速n为50r/s，则线圈转动时感应电动势的最大值为 (

)A．1×10－2V

B．3.14×10－2VC．2×10－2V

D．6.28×10－2V【答案】D

【解析】感应电动势最大值Em＝BSω＝BS·2πn＝6.28×10－2V.【答案】D

4．[交变电流有效值]两只相同的电阻，分别通以正弦波形的交变电流和方波形的交变电流，两种交变电流的最大值相等，且周期相等(如图甲、乙所示)．在正弦波形交变电流的一个周期内，正弦波形的交变电流在电阻上产生的焦耳热为Q1，其与方波形交变电流在电阻上产生的焦耳热Q2之比Q1∶Q2为

(

)A．1∶1

B．2∶1

C．1∶2

D．4∶3【答案】C

关键能力·突破要点考点1

交变电流的变化规律[基础考点]1．正弦式交变电流的产生(1)线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动．(3)电流方向的改变：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．(4)交变电动势的最大值Em＝nBSω，与转轴位置无关，与线圈形状无关．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，规定开始方向为正值)1．(2021年北京一模)如图所示，在匀强磁场中有一个矩形单匝线圈ABCD，AB边与磁场垂直，MN边始终与金属滑环K相连，PQ边始终与金属滑环L相连．金属滑环L、交流电流表A、定值电阻R、金属滑环K通过导线串联．现使矩形线圈以恒定角速度绕过BC、AD中点的轴从与磁感线平行的位置开始旋转，下列说法中正确的是(

)A．线圈位于图中所示的位置时，穿过线圈的磁通量为0，磁通量的变化率也为0B．线圈位于图中所示的位置时，穿过线圈的磁通量为0，但磁通量的变化率最大C．线圈从图中所示的位置转过90°时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率也最大D．线圈从图中所示的位置转过90°时，流经定值电阻R的电流最大【答案】B

【解析】线圈位于图中所示的位置时，穿过线圈的磁通量为0，线圈中感应电动势最大，即磁通量的变化率最大，A错误，B正确；线圈从图中所示的位置转过90°时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为0，此时流经定值电阻R的电流也为0，C、D错误．2．(2021年辽宁一模)图甲为一台小型发电机的示意图，单匝线圈绕OO′轴转动，若从某位置开始计时，产生的电动势随时间的变化规律如图乙所示，已知发电机线圈内阻为r，外接灯泡的电阻为9r，下列说法正确的是

(

)

甲 乙【答案】D

【答案】C考点2

交变电流有效值的求解[能力考点]1．有效值的理解交变电流的有效值是根据电流的热效应来定义的，让交变电流与恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交变电流的一个周期内它们产生的热量相等，而这个恒定电流是I，电压是U，我们就把I、U叫作这个交变电流的有效值．【答案】D

[方法归纳]几种典型交变电流的有效值【答案】D

【答案】A

考点3

交变电流的四值[能力考点]1．交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较例2

(2021年浙江卷)(多选)发电机的示意图如图甲所示，边长为L的正方形金属框，在磁感应强度为B的匀强磁场中以恒定角速度绕OO′轴转动，阻值为R的电阻两端的电压如图乙所示．其它电阻不计，图乙中的Um为已知量．则金属框转动一周 (

)

甲 乙【答案】BD

1．(多选)如图所示，边长为L的正方形单匝线圈abcd，其电阻为r，外电路的电阻为R，ab的中点和cd的中点的连线O′O恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度为B.若线圈从图示位置开始以角速度ω绕轴O′O匀速转动，则以下判断正确的是(

)【答案】BD

【答案】D

其他电磁感应场景产生的交变电流深度研练·素养提升导体棒在匀强磁场中平动导体棒在匀强磁场中匀速平动，但导体棒切割磁感线的有效长度按正弦规律变化，则导体棒组成的闭合电路中就会产生正弦式交变电流导体棒在匀强磁场中振动导体棒在匀强磁场中沿平行导轨平动切割磁感线时，棒的速度按正弦规律变化，则棒中会产生正弦交变电流棒在不均匀磁场中平动导体棒在磁场中匀速平动切割磁感线，在棒的平动方向上，磁场按照正弦规律变化，则棒中会产生正弦交变电流线圈处于周期性变化的磁场中闭合线圈垂直于匀强磁场，线圈静止不动，磁场按正弦规律做周期性变化，则线圈中会产生正弦交变电流例3

(2021年湖北名校模拟)(多选)如图，单匝矩形线圈ab边长为20cm，bc边长为10cm，线圈的两端接一个小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场，磁感应强度随时间变化规律为B＝0.1sin(50πt)T，线圈总电阻r＝1.0Ω，小灯泡的电阻R＝9.0Ω，则

(

)【答案】AD

【答案】C2．(2021年荆门调研)(多选)如图所示，固定平行的长直导轨M、N放置