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1、考试内容范围及要求高考统计高考命题解读内容要求说明20152016201720181.考查方式从近几年命题看，高考对本章内容考查频率较低.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象和交变电流的“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.命题趋势电磁感应结合交变电流、变压器结合电路分析仍将是今后命题的热点.45.交变电流描述交变电流的物理量和图象46.正弦交变电流的函数表达式47.电感和电容对交变电流的影响T748.理想变压器限于单个副线圈的理想变压器T1T449.远距离输电T250.传感器的工作原理及其应用T11第1讲交变
2、电流的产生和描述一、正弦式交变电流1.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，SB，最大，0，e0，i0，电流方向将发生改变.(2)线圈平面与中性面垂直时，SB，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EmnBS，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enBSsin t.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，穿过线圈的磁通量为零，磁通
3、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.(2)频率f：交变电流在1 s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，是时间的函数.(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，如果在交流的一个周期内它
4、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)平均值：n，.自测2(多选)图1甲为交流发电机的原理图，正方形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO匀速转动，电流表为理想交流电表，线圈中产生的交变电流随时间的变化如图乙所示，则()图1A.电流表的示数为10 AB.线圈转动的角速度为50 rad/sC.0.01 s时线圈平面和磁场平行D.0.01 s时通过线圈的磁通量变化率为0答案AD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象磁通量mcos tBSc
5、os t电动势eEmsin tnBSsin t电压uUmsin tsin t电流iImsin tsin t2.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，根据已知图象读出或由公式EmnBS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：线圈从中性面位置开始转动，则it图象为正弦函数图象，函数式为iImsin t.线圈从垂直于中性面的位置开始转动，则it图象为余弦函数图象，函数式为iImcos t.例1如图2所示，矩形线圈边长为ab20 cm，ad10 cm，匝数N100匝，磁场的磁感应强度B0.01 T.当线圈以50 r/s的转速从图示位置开始逆时针匀速转动.求：
6、图2(1)线圈中感应电动势的瞬时值表达式.(2)从线圈开始转动计时，经0.01 s时感应电动势的瞬时值.答案(1)e6.28sin (100t) V(2)3.14 V解析(1)根据角速度与转速的关系2n100 rad/s感应电动势的最大值EmNBSNBabad2 V6.28 V刚开始转动时，线圈平面与中性面的夹角0所以线圈中感应电动势的瞬时值表达式为eEmsin (t0)6.28sin (100t) V(2)将t0.01 s代入感应电动势的瞬时值表达式，得e3.14 V.变式1(2018无锡市高三期末) 如图3所示，单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO匀速转动(按俯视沿逆时针的方向
7、)，某时刻磁感线与线圈平面所成锐角为30，从此时开始计时，流过边AC的电流随时间变化的图线是(以ACDEA为电流正方向)()图3答案D解析根据楞次定律可知，在开始时，产生的感应电流沿CAEDC方向，为负值，当转到中性面时，感应电流减小到零，电流方向发生改变，故D正确.变式2(多选)(2018东台创新学校月考)如图4所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦式电动势的图象，当调整线圈转速后，所产生的正弦式电动势的图象如图线b所示.以下关于这两个正弦式电动势的说法正确的是()图4A.在图中t0时刻穿过线圈的磁通量均为零B.线圈先后两次转速之比为32C.正弦式电动势a的瞬时值表达式为u10
8、sin 5t VD.正弦式电动势b的最大值为5 V答案BC解析t0时刻u0，根据法拉第电磁感应定律，磁通量变化率为零，而磁通量最大，故A错误；由题图可知，周期Ta0.4 s，Tb0.6 s，则线圈先后两次转速之比nanbTbTa32，故B正确；正弦式电动势a的最大值为Uma10 V，周期Ta0.4 s，角速度a5 rad/s，瞬时值表达式为uUmasin at10sin 5t V，故C正确；由电动势的最大值EmNBS，则两个电动势最大值之比UmaUmbab32，则正弦式电动势b的最大值为 V，故D错误.命题点二有效值的理解与计算1.计算交变电流有效值的方法(1)计算有效值时要根据电流的热效应，
9、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)分段计算电热并求和，得出一个周期内产生的总热量.(3)利用两个公式QI2Rt和Qt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，其中的周期(必须是从零至最大值或从最大值至零)和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I、U求解.2.几种典型的交变电流的有效值电流图象有效值正弦式交变电流I正弦半波电流I正弦单向脉冲电流I矩形脉冲电流I Im非对称性交变电流I例2(多选)(2018高考押题预测卷)如图5所示，有下列四种交变电流，图中曲线均为正弦曲线的一部分，则下列说法正确的是()
10、图5A.甲图交变电流的有效值为I0B.乙图交变电流的有效值为 AC.丙图交变电流的有效值为ImD.丁图交变电流的有效值为3 A答案ABC解析对题图甲，设电流的有效值为I甲，根据电流的热效应得2RT2R2TI甲2 R3T，解得I甲I0，故A正确；对题图乙，设电流的有效值为I乙，根据电流的热效应得：I12RI22RI乙2RT，代入数据解得：I乙 A，故B正确；对方波交变电流来说，由于每时刻通过电阻R的电流大小都是Im，只是方向做周期性变化，而对于电流通过电阻发热来说，它与电流的方向没有关系，因此题图丙交变电流的有效值就是Im，故C正确；由题图丁可知此交变电流的周期T2 s，设交变电流的有效值为I丁
11、，根据电流的热效应得：2R2RI丁2RT，解得I丁 A，故D错误.命题点三交流电的“四值”及应用交变电流的瞬时值、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eEmsin t iImsin t计算线圈某时刻的受力情况峰值最大的瞬时值EmnBSIm讨论电容器的击穿电压有效值跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值EUI适用于正(余)弦式交变电流(1)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热等)(2)电器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BLn计算通过电路横截面的电荷量例3
12、(2018苏锡常镇一调)无线充电技术的发展给用户带来了极大的方便，可应用于手机、电脑、智能穿戴、智能家居、医疗设备、电动汽车等充电，如图6甲所示为手机无线充电工作原理的示意图，由送电线圈和受电线圈组成.已知受电线圈的匝数为n50匝，电阻r1.0 ，在它的c、d两端接一阻值R9.0 的电阻.设在受电线圈内存在与线圈平面垂直的磁场，其磁通量随时间按图乙所示变化，可在受电线圈中产生电动势最大值为20 V的正弦交流电，设磁场竖直向上为正.求：图6(1)在t103 s时，受电线圈中产生电流的大小，并判断c、d两端哪端电势高；(2)在一个周期内，电阻R上产生的热量；(3)从t1到t2时间内，通过电阻R的电
13、荷量.答案(1)2.0 Ac端电势高(2)5.7102 J(3)2103 C解析(1)由题图乙知t103 s时受电线圈中产生的电动势最大，为Em20 V线圈中产生感应电流的大小为ItIm2.0 A由楞次定律可以得到此时c端电势高(2)通过电阻的电流有效值为I A电阻在一个周期内产生的热量QI2RT5.7102 J(3)线圈中感应电动势的平均值n通过电阻R的电流平均值为通过电阻R的电荷量qt由题图乙知，从t1到t2时间内，4104 Wb解得qn2103 C.变式3(多选)(2018海州高级中学4月模拟)如图7所示，边长abd、bcl的矩形线圈abcd与阻值为R的电阻组成闭合回路，线圈的匝数为n、
14、总电阻为r，匀强磁场的左边界OO恰好经过ab、cd的中点，磁感应强度大小为B.从图示位置开始计时，线圈绕垂直于磁场的OO轴以角速度匀速转动，则下列说法中正确的是( )图7A.回路中感应电动势的瞬时值表达式enBdlsin tB.在t时刻，穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大C.从t0到t的时间内，电阻R产生的焦耳热为QD.从t0到t的时间内，通过电阻R的电荷量q答案BCD解析由题图知Sdl，则EmnBdl，得回路中感应电动势的瞬时值表达式enBdlsin t，故A错误；在t时刻，线圈从题图所示位置转过90，此时穿过线圈的磁通量为零，磁通量变化率最大，故B正确；电压有效值为E，从t0到t的时间内，电阻R产生的焦耳热为Q
