2023届高考物理统考版一轮学案-11.1交变电流的产生和描述.docx

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1、第十一章交变电流传感器第1讲交变电流的产生和描述必备知识自主排查一、交变电流、交变电流的图象1.交变电流：_和_都随时间做周期性变化的电流最常见的交变电流是_交变电流2正弦交流电的产生及图象(1)产生产生：如图所示，在匀强磁场里，线圈绕_方向的轴匀速转动时，可产生正弦式交变电流两个特殊位置及其特点两个特殊位置示意图特点中性面(与磁场方向垂直)最大，t0，e0，i0，交变电流方向发生改变与中性面垂直的位置0，t最大，e最大，i最大，交变电流方向不改变(2)图象用以描述交变电流随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置开始计时，则其图象为_曲线，如图所示(3)变化规律(线圈在中性面位置开始计时)：电动

2、势e随时间变化的规律：e_路端电压u随时间变化的规律：uUmsin t_电流i随时间变化的规律：iImsin t_，其中Em_二、描述交变电流的物理量1周期和频率(1)周期T：交变电流完成一次周期性变化(线圈转动一周)所需要的时间，国际单位是秒(s)公式：T2.(2)频率f：_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、峰值、有效值和平均值瞬时值交变电流某一_的值，是时间的函数峰值交变电流的电流或电压所能达到的_值有效值让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的_相等，就把这一直流的数值叫作这一交流的有效值平均值交变电流图象中波形与横轴_与时

3、间的比值教材拓展1.人教版选修32P31做一做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2人教选修32P35思考与讨论改编某交变电流的i t图象如图所示，则其电流的有效值为()A1.5 AB2 AC145 A D285 A解题心得：关键能力分层突破考点一交变电流的产生及变化规律两个特殊位置的特点中性面最大，t0，e0，i0，交变电流方向发生改变与中性面垂直的位置0，t最大，e最大，i最大，交变电流方向不改变跟进训练1.交流发电机

4、发电示意图如图所示，线圈转动过程中，下列说法正确的是()A.转到图甲位置时，通过线圈的磁通量变化率最大B转到图乙位置时，线圈中产生的感应电动势为零C转到图丙位置时，线圈中产生的感应电流最大D转到图丁位置时，AB边感应电流方向为AB2.如图甲所示，一个矩形导线框放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的固定轴OO以角速度2 rad/s顺时针转动若以线框平面与磁场方向垂直时(如图乙)为计时起点，并规定bc边中电流i的方向由b流向c时为正，则下列it图象正确的是()32021天津卷，3如图所示，闭合开关后，R5 的电阻两端的交流电压为u502sin 10t V，电压表和电流表均为理想交流电表，则()A

5、该交流电周期为0.02 sB电压表的读数为100 VC电流表的读数为10 AD电阻的电功率为1 kW考点二交变电流“四值”的理解与应用角度1交变电流有效值的求解(1)计算有效值时要根据电流的热效应，抓住“三同”：“相同时间”内“相同电阻”上产生“相同热量”列式求解(2)分段计算电热求和得出一个周期内产生的总热量(3)利用两个公式QI2Rt和QU2Rt可分别求得电流有效值和电压有效值(4)若图象部分是正弦(或余弦)式交变电流，其中的14周期(必须是从零至最大值或从最大值至零)和12周期部分可直接应用正弦式交变电流有效值与最大值间的关系IIm2、UUm2求解例1. 2021浙江6月，5如图所示，虚

6、线是正弦交流电的图象，实线是另一交流电的图象，它们的周期T和最大值Um相同，则实线所对应的交流电的有效值U满足()AU12UmBU22UmCU22Um DU22Um角度2交变电流的“四值”问题例2. 2021浙江1月，16(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他电阻不计，图乙中的Um为已知量则金属框转动一周 ()A框内电流方向不变B电动势的最大值为UmC流过电阻的电荷量q2BL2RD电阻产生的焦耳热QUmBL2R命题分析试题情境属于基础应用性题目，以发电机为素材创设学习探索问题情境必备

7、知识考查电荷量的计算式、法拉第电磁感应定律、交变电流的最大值和有效值、焦耳定律等知识关键能力考查理解能力、推理能力要求考生从题目和图象中提取有效信息并把直流电路规律迁移应用到交流电路中学科素养考查物理观念、科学思维要求考生分清发电机的内、外电路并掌握交变电流中电荷量及焦耳热的计算方法跟进训练4.2022重庆模拟在图乙所示的电路中，通入图甲所示的交变电流，此交变电流的每个周期内，前三分之一周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定电阻R的阻值为12 ，电表均为理想电表下列判断正确的是()A电压表的示数为62 VB该交变电流的电压有效值为43 VC电阻R一个周期内产生的热量一定大于9 JD电流

8、表的示数为0.5 A5如图所示，某圆形N匝金属线圈放置在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度大小为B，线圈的面积为S，电阻不计，线圈可绕OO自由转动，并通过电刷与外电路相连，定值电阻的阻值为R，电压表为理想交流电表，现使线圈从图示位置匀速转动，周期为T，下列说法正确的是()A电容器的耐压值至少为22NBSTB交流电压表的示数随时间的变化规律为u2NBSTsin 2TtC一个周期内，定值电阻上产生的热量为22N2B2S2RTD在四分之一周期内通过线圈某一横截面的电荷量为NBS2温馨提示：请完成课时分层作业三十三第十一章交变电流传感器第1讲交变电流的产生和描述必备知识自主排查一、1大小方

9、向正弦式2(1)垂直于磁场(2)正弦式(3)Emsin tEmRR+rsin tEmR+rsin tnBS二、1(2)交变电流在1 s内完成周期性变化的(3)1f1T2时刻最大热量所围面积教材拓展1答案：B2答案：C关键能力分层突破1解析：转到图甲位置时，线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大，但磁通量变化率最小为零，故A错误；转到图乙位置时，线圈产生的感应电动势最大，故B错误；转到图丙位置时，线圈位于中性面位置，此时感应电流最小，且感应电流方向改变，故C错误；转到图丁位置时，根据楞次定律可知AB边感应电流方向为AB，故D正确答案：D2解析：本题考查交变电流的产生和交变电流图象问题矩形导线框放置在匀

10、强磁场中，产生的感应电流周期为T24 s，由右手定则可判断出在前14周期产生的电流i的方向为由b流向c，方向为正且逐渐增大，所以A正确答案：A3解析：由题中交流电压的表达式，可知该交流电的周期T2210 s0.2 s，选项A错误电压表的读数为交流电压的有效值，即U5022 V50 V，选项B错误由欧姆定律可知，电流表的读数为IUR505 A10 A，选项C正确电阻的电功率为PIU1050 W500 W，选项D错误答案：C例1解析：方法一：由u t图象可知，实线的图象与横轴围成的面积略小于虚线的图象与横轴围成的面积，故实线的电压有效值略小于虚线的电压有效值，D正确方法二：此题中虚线表示的正弦式交

11、流电的有效值为U有Um2，所以实线表示的交流电的有效值不可能为UUm2，B错误，由图象知实线所表示的交流电的有效值不可能为UUm2，C错误，若A正确，则D必正确，而此题为单选题，D正确答案：D例2解析：由于滑环的作用，通过R的电流方向不变，但是框内的电流方向是变化的，A错误；由题图可知，由于线框没有电阻，所以电动势等于电阻两端的电压，B正确；因为流过R的电流方向不变，金属框转动半周，流过R的电荷量qItERtR2BL2R，所以金属框转动一周流过R的电荷量q2q4BL2R，C错误；由UmBL2，解得UmBL2，金属框转动一周，电阻产生的焦耳热QU2RTUm22R2UmBL2R，D正确答案：BD4

12、解析：根据有效值的定义，在一个周期内，由焦耳定律得62V22R1 s6 V2R2 sU2R3 s，可得电压有效值U6 V，电压表示数为有效值，故A、B错误；热量必须根据有效值进行计算，则QU2RT9 J，故C错误；电流表示数也为有效值，则IUR0.5 A，故D正确答案：D5解析：电容器的耐压值应为路端电压的最大值，为EmNBS2NBST，A错误；交流电压表的示数为一定值，即路端电压的有效值，不随时间变化，B错误；一个周期内，外电阻上产生的热量为QU有效2 RT22N2B2S2RT，C正确；在四分之一周期内，通过线圈某一横截面的电荷量为qNRNBSR，D错误答案：C第十一章交变电流传感器第1讲交

13、变电流的产生和描述必备知识自主排查一、1大小方向正弦式2(1)垂直于磁场(2)正弦式(3)Emsin tEmRR+rsin tEmR+rsin tnBS二、1(2)交变电流在1 s内完成周期性变化的(3)1f1T2时刻最大热量所围面积教材拓展1答案：B2答案：C关键能力分层突破1解析：转到图甲位置时，线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大，但磁通量变化率最小为零，故A错误；转到图乙位置时，线圈产生的感应电动势最大，故B错误；转到图丙位置时，线圈位于中性面位置，此时感应电流最小，且感应电流方向改变，故C错误；转到图丁位置时，根据楞次定律可知AB边感应电流方向为AB，故D正确答案：D2解析：本题考查交变

14、电流的产生和交变电流图象问题矩形导线框放置在匀强磁场中，产生的感应电流周期为T24 s，由右手定则可判断出在前14周期产生的电流i的方向为由b流向c，方向为正且逐渐增大，所以A正确答案：A3解析：由题中交流电压的表达式，可知该交流电的周期T2210 s0.2 s，选项A错误电压表的读数为交流电压的有效值，即U5022 V50 V，选项B错误由欧姆定律可知，电流表的读数为IUR505 A10 A，选项C正确电阻的电功率为PIU1050 W500 W，选项D错误答案：C例1解析：方法一：由u t图象可知，实线的图象与横轴围成的面积略小于虚线的图象与横轴围成的面积，故实线的电压有效值略小于虚线的电压

15、有效值，D正确方法二：此题中虚线表示的正弦式交流电的有效值为U有Um2，所以实线表示的交流电的有效值不可能为UUm2，B错误，由图象知实线所表示的交流电的有效值不可能为UUm2，C错误，若A正确，则D必正确，而此题为单选题，D正确答案：D例2解析：由于滑环的作用，通过R的电流方向不变，但是框内的电流方向是变化的，A错误；由题图可知，由于线框没有电阻，所以电动势等于电阻两端的电压，B正确；因为流过R的电流方向不变，金属框转动半周，流过R的电荷量qItERtR2BL2R，所以金属框转动一周流过R的电荷量q2q4BL2R，C错误；由UmBL2，解得UmBL2，金属框转动一周，电阻产生的焦耳热QU2R

16、TUm22R2UmBL2R，D正确答案：BD4解析：根据有效值的定义，在一个周期内，由焦耳定律得62V22R1 s6 V2R2 sU2R3 s，可得电压有效值U6 V，电压表示数为有效值，故A、B错误；热量必须根据有效值进行计算，则QU2RT9 J，故C错误；电流表示数也为有效值，则IUR0.5 A，故D正确答案：D5解析：电容器的耐压值应为路端电压的最大值，为EmNBS2NBST，A错误；交流电压表的示数为一定值，即路端电压的有效值，不随时间变化，B错误；一个周期内，外电阻上产生的热量为QU有效2 RT22N2B2S2RT，C正确；在四分之一周期内，通过线圈某一横截面的电荷量为qNRNBSR，D错误答案：C