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1、光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 交变电流【高考新动向】1. 交变电流、交变电流的图象 三年 7 值和有效值 三年 10 三年 10 三年 7 考实验十一：传感器的简单使用 三年 6 考【备考指导】e、u、i 的瞬时值表达式、峰值、有效值、周期、频率)，压比、电流比及功率关系， 节 交变电流的产生与描述【考纲全景透析】一、交变电流的产生和变化规律1交变电流大小和方向都随时间做_变化的电流如图 1(a)、(b)、(c)、(d)所示都属于交变电流其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流，简称正弦式电流，如图(a)所示光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 正弦交流电的产生和变化规律(1)
2、产生：在匀强磁场里，线圈绕_方向的轴匀速转动(2)中性面：定义：与磁场方向_的平面特点：过线圈的磁通量_，磁通量的变化率为_，感应电动势为_经过中性面线圈每经过_一次，电流的方向就改变一次(3)图象：用以描述交流电随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置开始计时，其图象为_曲线如图 1(a)所示【答案】.(1)垂直于磁场(2)垂直零b两次中性面(3)正弦二、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_变化(线圈转一周)所需的时间，单位是秒(s)公式： T )频率 f：交变电流在 1 s 内完成周期性变化的_，单位是赫兹(3)周期和频率的关系： T_或 f变电流的瞬时值、峰值、有
3、效值和平均值(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：让交流与恒定电流分别通过_的电阻，如果它们在交流的一个周期内产生的_相等，则这个恒定电流 I、恒定电压 U 就是这个交流的_(4)正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系I_， U_， E_.(5)平均值：是交变电流图象中波形与横轴所围面积跟时间的比值.【答案】1.(1)一次周期性(2)次数(3) 1f 11)时刻(2)最大值光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (3)相同热量有效值(4) 点难点全析】考点一正弦交流电的变化规律1正弦式电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)规
4、律物理量函数 图象磁通量 t t t t )线圈平面与中性面重合时， S B， 最大， 0， e0， i0，电流方向将发生 2)线圈平面与中性面垂直时， S B， 0， 最大， e 最大， i 最大，电流方向不改 书写交变电流瞬时值表达式的基本思路光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (1)确定正弦交变电流的峰值，根据已知图象读出或由公式 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：线圈从中性面位置开始转动，则 i t 图象为正弦函数图象，函数式为 i t .线圈从垂直中性面位置开始转动，则 i t 图象为余弦函数图象，函数式为 i t .【典例 1】如图(a)所示，一矩形线
5、圈 置在匀强磁场中，并绕过 点的轴角速度 逆时针匀速转动若以线圈平面与磁场夹角 45时如图(b)为计时起点，并规定当电流自 a 流向 b 时电流方向为正则下列四幅图中正确的是 ()解析 t0 时线圈中感应电流方向 c b a d 为负经过 时，线圈平面与磁场垂直，线圈中瞬时电流为零，所以 D 正确， 、B、C 错误答案变电流“四值”的比较与理解交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较物理量 物理含义 重要关系 适用情况及说明瞬时值 交变电流某一时刻的值 e t 计算线圈某时刻的受力情光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 t 况峰值 最大的瞬时值r 讨论电容器的击穿电压有效值跟交变电流的热
6、效应等效的恒定电流的值E)弦式电流(1)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热等)(2)电气设备“铭牌”上所标的一般是有效值(3)保险丝的熔断电流为有效值平均值交变电流图象中图线与时间轴所夹的面积与时间的比值 v t例 2】电阻为 1 的矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴，在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电动势随时间变化的图象如图所示现把交流电加在电阻为 9 的电热丝上，下列判断正确的是 ()线圈转动的角速度 100 ts 时刻，穿过线圈的磁通量最大C电热丝两端的电压 U100 热丝此时的发热功率 P1 800 【高考零距离】【2012 年】19012广东卷 某小型发电机产生的交变电动势为
7、 e50t(V)，对此电动势，下列表述正确的有()最大值是 50 V B频率是 100 效值是 25 V D周期是 D解析 由电动势的表达式可知，最大值为 50 V，而有效值为： E 502V25 V， 错、C 对； 2 f100，故 f50 期 T s，B 错、2012北京卷 一个小型电热器若接到输出电压为 10 V 的直流电源上，消耗电功率为 P；若把它接在某个正弦交流电源上，其消耗的电功率为 此交流电源输出电压的最大值为()5 V B5 0 V D10 解析 由电流热效应可知，直流电在 T 时间内产生的热量为 Q 直 T 2 时间内产生的热量为 Q 交 T 式联立可得， 0 V本(R 1
8、2题答案为 C 项光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 012安徽卷 图 15 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，有一矩形线圈 绕线圈平面内垂直于磁感线的轴 动，由线圈引出的导线 别与两个跟线圈一起绕 动的金属圆环相连接，金属圆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 16 是主视图，导线 别用它们的横截面来表示已知 度为 L1，度为 圈以恒定角速度 逆时针转动(只考虑单匝线圈)图 15图 16图 17(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 2)线圈平面处于与中性面成 0
9、夹角位置时开始计时，如图 17 所示，试写出 t 时刻整个线圈中的感应电动势 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)23解析 (1)如图 18 所示，矩形线圈 动过程中，只有 割磁感线，设 转动速度为 v，则vt 时刻，导线 切割磁感线而产生的感应电动势均为L 1v由图 18 可知 v v E 1 (2)当线圈由图 17 位置开始运动时，在 t 时刻整个线圈的感应电动势为L 1t 0)(3)由闭合电路欧姆定律可知I 为线圈产生的电动势的有效值E 上产生的焦耳热为 22于是 r)【2011高考】1.（2011 安徽高考如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁
10、场，磁感应强度为B。电阻为 R、半径为 L、圆心角为 45的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的 O 轴以角速度 匀速转动（O 轴位于磁场边界） 。则线框内产生的感应电流的有效值为 . B. C. D. 2案】选 【详解】线框进入磁场和穿出磁场产生感应电动势均为 , 产生感应电动势的时21间均为 ,由一个周期产生的电热 , ,选 422.（2011 天津理综在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图 1 所示。产生的交变电动势的图象如图 2 所示，则. =线框的磁通量变化率为零=线框平面与中性面重合C. 线框产生的交变电动势有效值为 311线框产生的交变电动势频率为 100案】选 B【详解】由图 2 可知该正弦交变电流的电压最大值为 311v，周期等于 此，根据正弦交变电流的最大值与有效值之间的关系式 得知选项 C 错误，又 ，则频率为2选项 D 错误，当 t=， ，取得最大值，穿过线圈的磁通量变化率最大，选项 错
