高考“交变电流”命题特点透视

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1、高考“交变电流”命题特点透视　　“交变电流”一章是电磁感应现象中的一个典型应用，是该部分知识的提高和升华，它与电路、电磁场、电磁波联系紧密，更与工农业生产和日常生活紧密结合，在实际生活和生产中有着广泛的应用.在《课程标准》中规定：能尝试运用有关的物理知识和技能解释一些自然现象和生活中的问题；尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产和生活相关的实际问题；有将物理知识应用于生活和生产实践的意识，勇于探究与日常生活有关的物理学问题等都是课程的具体目标.因此，在近几年的全国各地高考试题中都在努力尝试体现“从生活到物理，从物理到社

2、会”的课改理念，特别在以“交变电流”这一与生活息息相关的情境为背景下，命题的频度明显增加，2012年全国各地高考在本章的命题达到峰值，几乎都有涉及，使得本章知识在高考命题中成为新宠.命题的着眼点遍布本章的绝大部分知识要点，并出现了一些新颖的考查方式和创造性的试题.围绕高考这一指挥棒，细细品读这些考题的立意、命题方式和着眼点以及考点的知识分布，对今后高三总复习的高效复习将大有裨益.为此，本文对本章知识要点、命题特点及复习重点略作探讨，以飨读者.　　1正弦式交变电流的产生及规律――重获新宠[WTBX]　　1.1知识要点　　交

3、变电流的产生：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动而产生.　　[WTBX]交变电流的变化规律：若线圈平面从中性面开始转动，则任意t时刻：e=Emsinωt、Φ=BScosωt、i=eR=Imsinωt、u=Umsinωt.　　交变电流的图象：在直角坐标系中，横轴表示线圈转动经过的时间t（或表示线圈平面跟中性面的夹角ωt），纵轴表示感应电动势e（或感应电流i），则e=Emsinωt（或i=Imsinωt）的函数图象如图1所示.由图象可以读出：峰值、周期以及任意时刻电流或电动势的瞬时值；可判断出线圈转动的起始位置、

4、特殊时刻线圈磁通量最大或最小及其变化率是否为零以及e、i方向改变的时刻等.　　[TPh1.TIF，BP][TS（1][JZ][HT5"H]图1[TS）]　　1.2真题佐证　　题1.（2012?安徽卷第23题）图2是交流发电机模型示意图.在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线图abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO′转动，由线圈引出的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕O转动的金属圈环相连接，金属圈环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路.图3是线圈的俯视图，导线

5、ab和cd分别用它们的横截面来表示.已知ab长度为L1，bc长度为L2，线圈以恒定角速度ω逆时针转动.（只考虑单匝线圈）　　（1）线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达式；　　（2）线圈平面处于与中性面成φ0夹角位置时开始计时，如图4所示，试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式；　　（3）若线圈电阻为r，求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热.（其他电阻均不计）　　[TPh2.TIF，BP][TS（1][JZ][HT5"H]图2图3图4[TS）]　　题2.（2012?江苏卷第

6、13题）某兴趣小组设计了一种发电装置，如图5所示.在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角α均为49π，磁场均沿半径方向.匝数为N的矩形线圈abcd的边长ab=cd=l、bc=ad=2l.线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动，bc和ad边同时进入磁场.在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直.线圈的总电阻为r，外接电阻为R.求：　　[TPh3.TIF，BP][TS（1][JZ][HT5"H]图5[TS）]　　（1）线圈切割磁感线时，感应电动势的大小Em；　　（2）线圈切割磁感线时，bc

7、边所受安培力的大小F；　　（3）外接电阻上电流的有效值I.　　点评：以上两考题均以交变电流的产生为核心而延伸出对交变电流的函数表达式、最大值、有效值、安培力以及电功、电热的考查，而且题设背景熟悉，易于上手.多年来，交变电流的产生及规律出现在计算题中，实属罕见，重新得到宠爱，因此在复习中切不可对本知识轻描淡写、一带而过，应引起重视.在解决正弦交变电流产生过程的问题中，要做到“情、数、形”三者相统一.“情”就是物理情景，即线圈在磁场中转动的情形；“数”就是用数学表达式表示交变电流的产生过程；“形”就是用图象表示交变电流的产生

8、过程.在这三者之中已知其一，便知其二.　　2正弦式交变电流的“四值”及其应用――重在基础　　2.1知识要点　　瞬时值：反映不同时刻交变电流的大小和方向.如瞬时电流的表达式为i=Imsinωt.　　峰值：反映交变电流大小的变化范围，当线圈平面与磁感线平行时线圈电动势最大（此时的电流和电压也达到最大值）.　　有效值：根据