2023高考物理一轮复习第十三章交变电流电磁振荡与电磁波传感器第1讲交变电流的产生和描述学生用书.docx

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1、第 十 三 章 交变电流电磁振荡与电磁波传感器【核心素养】物理观念：1.理解交变电流的产生，理解交变电流“四值”问题，理解理想变压器及远距离输电原理；2.掌握交变电流的描述方法，运用能量观念分析变压器及远距离输电问题；3.了解电磁振荡和电磁波知道电磁波的发射、传播和接收认识电磁场的物质性；4.认识电磁波谱知道各个波段的电磁波的名称、特征和典型应用知道光也是一种电磁波科学思维：1.运用等效思想求解交变电流问题；2.建构理想变压器及远距离输电模型分析求解问题科学探究：通过实验，认识交变电流，了解变压器的工作原理，探究传感器的简单使用科学态度与责任：认识电磁学在人类生活和社会发展过程中的作用【命题探

2、究】1.命题分析：本专题的考题贴近生活，与生活、生产实际联系紧密题目多以发电机为载体，考查交变电流的产生及其描述，综合变压器以及远距离输电等多个考点，以选择题形式出现，难度中等2趋势分析：根据近几年考情可知，高考对本专题的考查较为常规，交变电流的产生原理及远距离输电问题及对电磁波的认识及理解应引起重视【试题情境】生活实践类：家用和工业电路、家用电器、磁电式电流表、发电机、变压器、远距离输电、无线充电、电磁波谱、电磁波与实际生活和科技前沿的结合学习探索类：探究变压器原副线圈电压关系问题、传感器的简单应用等第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、交变电流的图像1交变电流：电流、

3、电压的_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像(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：中性面与磁场方向_的平面中性面的垂面与磁场方向_的平面(2)图像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，则其图像为_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

4、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：_的次数，单位是赫兹(Hz)(3)周期和频率的关系：T_或f_2正弦交变电流的四值(1)瞬时值：交变电流某一_的值，是时间的函数(2)峰值：交变电流的电流或电压所能达到的_(3)有效值：定义：让交流电和直流电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，就把这一直流电的数值叫作这一交流电的_有效值和峰值的关系：EEm2，UUm2，IIm2 .(4)平均值：交变电流图像中波形与横轴_跟时间的比值【教材拓展】1.人教版选择性必修第二册P48图3.13(1)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，一定会产生正弦式交变电流()(2

5、)矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动经过中性面时，线圈中的感应电动势为零，电流方向发生改变()(3)交流电压表和电流表测量的是交流电的峰值()(4)交变电流的峰值总是有效值的2倍()(5)可以用平均值计算交变电流产生的热量()(6)交流电路中电压表、电流表的示数都是有效值()(7)正弦交变电流14周期与12周期内电流的有效值一定不同()2人教版选择性必修第二册P48演示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3

6、人教版选择性必修第二册P53思考与讨论改编某交变电流的i t图像如图所示，则其电流的有效值为()A1.5 A B2 AC145 A D285 A【关键能力分层突破】考点一交变电流的产生及规律1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2交变电动势的最大值EmnBS，与转轴位置无关，与线圈形状无关【跟进训练】1.交流发电机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

7、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i t图像正确的是()32021河南商丘九校联考矩形线圈在匀强磁场中转动，产生交流电动势的瞬时值为e2202sin 100t(V)，则下列说法中正确的是()A当t0时，线圈平面与中性面垂直B当t1200 s时，穿过线圈的磁通量等于零C该交流电不能击穿标注为“300 V5 F”的电容器D若转速n提高一倍，其他条件不变，则电动势的变化规律将变为e4402sin 100t(V)考点

8、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)若图像部分是正弦(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 ，虚线是正弦交流电的图像，实线是另一交流电的图像，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

9、值U满足()AUUm2 BU2Um2CU2Um2 DU300 V，所以此交流电可以击穿标注为“300 V5F”的电容器，选项C错误；当转速n提高一倍时，由2n，EmNBS，可知增加一倍，则电动势的变化规律将变为e4402sin 200t(V)，选项D错误答案：B例1解析：因虚线是正弦交流电的图像，则该交流电的有效值为U有效值Um22Um2.由图可知，在任意时刻，实线所代表的交流电的瞬时值都不大于虚线表示的正弦交流电的瞬时值，则实线所代表的交流电的有效值小于虚线表示的正弦交流电的有效值，则U2Um2，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

10、；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：线框的面积为S1232LL34L2，图示时刻线框平面和磁场方向平行，所以穿过线框的磁通量为零，选项A错误；产生的交流电压最大值为EmaxBS34BL2，此时a、b两点的电压瞬时值为UabIrLEmax3rLrL3BL212，选项B错误；根据EmaxBS可得，交流电电压最大值不变，由E有Emax2，可知电压有效值不变，选项C错误；从t0时刻起，线框转过90的时间内，流过线框横截面的电荷量为qERttRtRBS3rLB3rL34L23BL12r，选项D正确答案：D