(新高考)高考物理一轮复习课件第11章第1讲《交变电流的产生和描述》(含解析)

交变电流传感器第十一章考情分析高考对本部分知识的考查主要以选择题的形式出现，试题的难度一般在中等偏下。重要考点1.交变电流、交变电流的图像(Ⅰ)2．正弦式交变电流的函数表达式、峰值和有效值(Ⅰ)3．理想变压器(Ⅱ)4．远距离输电(Ⅰ)实验十二：利用传感器制作简单的自动控制装置考点解读1.交变电流的产生及其各物理量的变化规律，应用交流电的图像解决问题。2．对交变电流的四值进行计算。3．理想变压器原、副线圈中电流、电压、功率之间的关系应用，变压器动态变化的分析方法。4．远距离输电的原理和相关计算。5．利用传感器制作简单的自动控制装置，能够解决与科技、社会紧密结合的问题。第1讲交变电流的产生和描述主干梳理对点激活按正弦规律变化周期性与磁感线垂直的平面匀速转动两发生改变有效值时刻最大值热量所围面积

一

堵点疏通1．将一个平面线圈置于匀强磁场中，并使它绕位于线圈平面内且垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈中产生的一定是正弦式交变电流。(

)2．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，经过中性面时，线圈中的感应电动势最大。(

)3．有效值公式I＝

适用于任何交变电流。(

)4．交流电表的测量值是交变电流的有效值。(

)5．我国使用的交变电流周期是0.02s，电流方向每秒改变100次。(

)6．电路中保险丝的熔断电流是指电流的最大值。(

)7．电容器的耐压值要高于交变电流的最大电压才不会被击穿。(

)√××√√×√二

对点激活1．下图中不表示交变电流的是(

)答案解析大小和方向都发生周期性变化的电流是交变电流，A项的电流方向不变，所以A是直流电而不是交流电，B、C、D项中的电流都是交变电流，故选A。解析2．(人教版选择性必修第二册·P48·演示实验改编)把发光颜色不同的两个二极管并联(该类二极管具有单向导电性，导通时发光)，使两者正负极方向不同。当摇动如图所示的手摇发电机时，两个二极管交替发光，则流过其中一个二极管的电流是(

)A．交流电

B.直流电C．恒定电流

D.涡流答案解析交流电是指大小和方向发生周期性变化的电流，直流电的方向不变，恒定电流的大小与方向均不变，涡流是感应电流；手摇发电机产生的是交流电，因为该类二极管具有单向导电性，所以通过每个二极管的电流方向不变，为直流电，B正确。解析3．(人教版选择性必修第二册·P51·T1改编)(多选)关于中性面，下列说法正确的是(

)A．线圈在转动中经过中性面位置时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零B．线圈在转动中经过中性面位置时，穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大C．线圈每经过一次中性面，感应电流的方向就改变一次D．线圈每转动一周经过中性面一次，所以线圈每转动一周，感应电流的方向就改变一次答案解析线圈在转动中经过中性面位置时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率为零，线圈每经过一次中性面，线圈中感应电流的方向就改变一次，线圈每转动一周，两次经过中性面，感应电流的方向改变两次，B、D错误，A、C正确。解析答案解析答案解析考点细研悟法培优1.正弦式交流电产生过程中的两个特殊位置图示位置中性面位置与中性面垂直的位置特点B⊥SB∥SΦ＝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(线圈在中性面位置时开始计时)例1

(2020·北京市房山区二模)如图所示，a→b→c→d过程是交流发电机发电的示意图，下列说法正确的是(

)A．当线圈转到图a位置时，线圈平面与磁感线垂直，磁通量变化率最大B．从图b开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系是i＝ImsinωtC．当线圈转到图c位置时，感应电流最小，且感应电流方向将要改变D．当线圈转到图d位置时，感应电动势最小，ab边感应电流方向为b→a答案提示：最大。(2)感应电流在什么位置改变方向？提示：中性面位置即穿过线圈的磁通量最大的位置。尝试解答选C。当线圈转到图a位置时，线圈处于中性面位置，线圈平面与磁感线垂直，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为0，A错误；图b中，线圈处于与中性面垂直的位置，此时线圈中产生的感应电流最大，故从图b开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系是i＝Imcosωt，B错误；当线圈转到图c位置时，线圈处于中性面的位置，感应电流最小，且感应电流的方向将要改变，C正确；当线圈转到图d位置时，ab、cd边切割磁感线的速度最大，故线圈中感应电动势最大，由右手定则可知，ab边感应电流方向为b→a，D错误。尝试解答[变式1－1]

(多选)如图所示，闭合的正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动。为了使线圈中的感应电动势的最大值增大为原来的2倍，下列方法可行的是(

)A．仅把线圈改为圆形B．仅把转速变为原来的2倍C．仅把磁感应强度变为原来的2倍D．仅把转轴移到cd位置答案解析[变式1－2]

(2020·天津市部分区高三质量调查)一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时的Φ­t图像如图所示，将此线圈与R＝4Ω的电阻连接，R的功率为2π2W，不计线圈的电阻，下列说法正确的是(

)A．交变电流的频率为50HzB．t＝0.5s时线圈中的电流最大C．t＝1s时线圈处于“中性面”位置D．线圈产生电动势的最大值是4πV答案解析[变式1－3]为了研究交流电的产生过程，小张同学设计了如下实验构思方案：第一次将单匝矩形线圈放在匀强磁场中，线圈绕中心转轴OO1按图甲所示方向匀速转动(ab向纸外，cd向纸内)，并从图甲所示位置开始计时。此时产生的交变电流如图乙所示。第二次他仅将转轴移至ab边上，第三次他仅将转轴右侧的磁场去掉，关于后两次的电流图像，下列说法正确的是(

)A．第二次是图1 B.第二次是图3C．第三次是图2 D.第三次是图4答案解析2．几种典型的电流及其有效值答案提示：有效值。(2)如何求加在电灯上的电压？提示：根据电流的热效应及正弦式交流电的有效值求解。尝试解答答案解析交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较例3

(2020·山东省聊城市二模)如图所示，磁极N、S间的磁场可看作匀强磁场，磁感应强度大小为B0，矩形线圈ABCD的面积为S，线圈共n匝，电阻为r，线圈通过滑环与理想交流电压表V和阻值为R的定值电阻相连，AB边与滑环E相连，CD边与滑环F相连。线圈绕垂直于磁感线的轴OO′以角速度ω逆时针匀速转动，图示位置恰好与磁感线方向垂直。以下说法正确的是(

)答案提示：有效值。(2)求通过电阻R的电荷量时用交流电的什么值？提示：平均值。尝试解答解决交变电流“四值”问题的关键(1)涉及到交流电表的读数、功、功率、热量都用有效值。(2)涉及计算通过截面的电荷量用平均值。(3)涉及电容器的击穿电压考虑峰值。(4)涉及电流、电压随时间变化的规律时，即与不同时刻有关，考虑瞬时值。答案解析高考模拟随堂集训答案解析答案解析3．(2017·天津高考)(多选)在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。设线圈总电阻为2Ω，则(

)A．t＝0时，线圈平面平行于磁感线B．t＝1s时，线圈中的电流改变方向C．t＝1.5s时，线圈中的感应电动势最大D．一个周期内，线圈产生的热量为8π2J答案解析答案解析答案解析课时作业1．图中闭合线圈都在匀强磁场中绕虚线所示的固定转轴匀速转动，不能产生正弦式交变电流的是(

)解析只要闭合线圈绕线圈平面内垂直磁感线的轴匀速转动，就能产生正弦式交流电，与轴的位置、线圈的形状无关。除C项的轴与磁感线平行外，其他选项的轴都与磁感线垂直。故C正确，A、B、D错误。答案解析2．(2020·北京市朝阳区一模)图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，从图甲所示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是(

)A．电流表的示数为20AB．线圈转动的角速度为50πrad/sC．t＝0.01s时，穿过线圈的磁通量为零D．t＝0.02s时，线圈平面与磁场方向垂直答案解析3.(2021·八省联考福建卷)一手摇交流发电机线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴位于线圈平面内，并与磁场方向垂直，产生的交变电流i随时间t变化关系如图所示，则(

)A．该交变电流频率是0.4HzB．该交变电流有效值是0.8AC．t＝0.1s时，穿过线圈的磁通量最小D．该交变电流瞬时值表达式是i＝0.8sin5πt(A)答案解析答案解析答案解析答案解析A．小电珠中电流的峰值为0.16AB．小电珠中电流的有效值为0.16AC．电压表的示数约为1.5VD．t＝0.0