2020版高考物理复习第十一章第1讲交变电流的产生和描述讲义（含解析）教科版

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1、交变电流的产生和描述五年高考(全国卷)命题分析五年常考热点五年未考重点交变电流的产生和描述20183卷16题1.交变电流的产生2.远距离输电问题3.传感器的简单使用变压器原理与基本关系应用201620151卷16题、3卷19题1卷16题变压器的动态分析20142卷21题1.考查方式：从近几年命题看，高考对本章内容考查命题频率较低，主要体现在“三突出”；一是突出考查交变电流的产生过程；二是突出考查交变电流的图像和交变电流的“四值”；三是突出考查变压器及远距离输电.难度不大，多以选择题的形式命题.2.命题趋势：变压器结合电路分析仍将是今后命题的热点.第1讲　交变电流的产生和描述一、正弦式交变电流1

2、.产生线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动.2.两个特殊位置的特点(1)线圈平面与中性面重合时，S⊥B，Φ最大，＝0，e＝0，i＝0，电流方向将发生改变.(2)线圈平面与中性面垂直时，S∥B，Φ＝0，最大，e最大，i最大，电流方向不改变.3.电流方向的改变一个周期内线圈中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.5.交变电动势随时间的变化规律(中性面开始计时)e＝nBSωsinωt.自测1　(多选)关于中性面，下列说法正确的是(　　)A.线圈在转动中经中性面位置时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零B.线圈在转动中经中性面位置时，穿过线圈的磁通

3、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　AC二、描述交变电流的物理量1.周期和频率(1)周期T：交变电流完成1次周期性变化所需要的时间，单位是秒(s).表达式为T＝＝(n为转速).(2)频率f：交变电流在1s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.(2)最大值：交变电流或电压所能达到的最大的值.(3)有效值：让恒定电流和交变电流分别通过阻值相等的电阻，如果在

4、交流的一个周期内它们产生的热量相等，就可以把恒定电流的数值规定为这个交变电流的有效值.(4)正弦式交变电流的有效值与最大值之间的关系I＝，U＝，E＝.(5)交变电流的平均值＝n，＝.自测2　(2018·安徽省安庆市二模)小型手摇发电机线圈共有N匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于线圈中心轴OO′，线圈绕OO′匀速转动，如图1所示.矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为E0，该发电机外接负载电阻，则(　　)图1A.当线圈处于中性面位置时磁通量的变化率最大B.线圈从中性面位置转过180°过程中，线圈中磁通量的变化量为零C.线圈转动

5、过程中电动势的有效值为NE0D.线圈转动过程中电动势的最大值为2NE0答案　D解析　当线圈处于中性面位置时磁通量最大，磁通量的变化率为零，选项A错误；线圈从中性面位置转过180°过程中，线圈中磁通量的变化量为2BS，选项B错误；矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为E0，所以矩形线圈产生的感应电动势的最大值是2NE0，电动势的有效值U＝＝NE0，选项C错误，D正确.命题点一　交变电流的产生及变化规律1.交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)规律物理量函数表达式图像磁通量Φ＝Φmcosωt＝BScosωt电动势e＝Emsinωt＝nBSωsinωt电压u＝Umsinωt＝si

6、nωt电流i＝Imsinωt＝sinωt2.交变电流瞬时值表达式的书写(1)确定正弦交变电流的峰值，根据已知图像读出或由公式Em＝nBSω求出相应峰值.(2)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式.如：①线圈在中性面位置开始计时，则i－t图像为正弦函数图像，函数表达式为i＝Imsinωt.②线圈在垂直于中性面的位置开始计时，则i－t图像为余弦函数图像，函数表达式为i＝Imcosωt.例1　(多选)(2016·全国卷Ⅲ·21)如图2，M为半圆形导线框，圆心为OM；N是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为ON；两导线框在同一竖直面(纸面)内；两圆弧半径相等；过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场，磁

7、场方向垂直于纸面.现使线框M、N在t＝0时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面且过OM和ON的轴，以相同的周期T逆时针匀速转动，则(　　)图2A.两导线框中均会产生正弦交流电B.两导线框中感应电流的周期都等于TC.在t＝时，两导线框中产生的感应电动势相等D.两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等答案　BC解析　两导线框进入磁场过程中，匀速转动切割磁感线产生感应电动势的大小不变，选项A错