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1、考点内容要求考纲解读交变电流、交变电流的图象1交变电流的产生及其各物理量的变化规律，应用交流电的图象解决问题2利用有效值的定义，对交变电流的有效值进行计算3理想变压器原、副线圈中电流、电压、功率之间的关系应用，变压器动态变化的分析方法4远距离输电的原理和相关计算5传感器的简单使用，能够解决与科技、社会紧密结合的问题.正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值理想变压器远距离输电实验：传感器的简单使用第1课时交变电流的产生和描述考纲解读 1.理解交变电流的产生过程，能正确书写交变电流的表达式.2.理解描述交变电流的几个物理量，会计算交变电流的有效值1交变电流的产生和变化规律如图1甲所示，矩形线圈ab
2、cd在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生的交变电流如图乙所示，设沿abcda方向为电流正方向，则下列说法正确的是()推荐精选图1A乙图中Oa时间段对应甲图中A至B图的过程B乙图中c时刻对应甲图中的C图C若乙图中d等于0.02 s，则1 s内电流的方向改变50次D若乙图中b等于0.02 s，则交流电的频率为50 Hz答案A2描述交变电流的物理量小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图2所示此线圈与一个R10 的电阻构成闭合电路，电路中的其他电阻不计下列说法正确的是()图2A交变电流的周期为0.125 sB交变电流的频率为8 Hz C交变电
3、流的有效值为 AD交变电流的最大值为4 A答案C解析由题图可直接获取的信息是：交变电流的周期是0.250 s，A错；感应电动势的最大值为20 V，线圈中产生的交变电流为正弦式交变电流，从而可推出：交变电流的频率f Hz4 Hz，B错；交变电流的最大值Im A2 A，D错；交变电流的有效值I A A所以正确选项为C.3瞬时值表达式的书写方法如图3所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图象如图线b所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是推荐精选()图3A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交流电a的瞬
4、时值表达式为u10sin 5t (V)D交流电b的最大值为5 V答案BC解析t0时刻穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，故电压为零，A错读图得两次周期之比为23，由转速n得转速与周期成反比，故B正确读图得a的最大值为10 V，5 rad/s，由交流电感应电动势的瞬时值表达式eEmsin t (V)(从线圈在中性面位置开始计时)得，u10sin 5t (V)，故C正确交流电的最大值EmNBS，所以根据两次转速的比值可得，交流电b的最大值为10 V V，故D错4交变电流有效值的计算方法如图4所示为一交变电流的电压随时间变化的图象，正半轴是正弦曲线的一个部分，则此交变电流的电压的有效值是()图
5、4A. V B5 VC. V D3 V答案C解析设其有效值为U，根据交变电流的有效值定义和题图中电流特点可得，在一个周期内有t1t2t，即()20.01 s(4 V)20.01 sU20.02 s，解得U V，故C正确推荐精选一、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周期性变化的电流如图5(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)所示图52正弦交变电流的产生和图象(1)产生：在匀强磁场里，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动(2)中性面定义：与磁场方向垂直的平面特点a线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大
6、，磁通量的变化率为零，感应电动势为零b线圈转动一周，两次经过中性面线圈每经过中性面一次，电流的方向就改变一次(3)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，其图象为正弦函数曲线二、正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值1周期和频率(1)周期(T)：交变电流完成一次周期性变化(线圈转一周)所需的时间，公式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正弦式交变电流的函数表达式(线圈在中性面位置开始计时)(1)电动势e随时间变化的规律：eEmsin_t.(2)负载两端的电压u随时间变化的规律：uUmsin
7、_t.(3)电流i随时间变化的规律：iImsin_t.其中等于线圈转动的角速度，EmnBS.3交变电流的瞬时值、峰值、有效值推荐精选(1)瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数(2)峰值：交变电流的电流或电压所能达到的最大值，也叫最大值(3)有效值：跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值叫做交变电流的有效值对正弦交变电流，其有效值和峰值的关系为：E，U，I.(4)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考点一正弦式交变电流的产生及变化规律1正弦式交变电流的产生(1)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：线圈平面与中性面重合时，SB，最大，0，e0，i0，电流
8、方向将发生改变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：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(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2正弦式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 tBScos t电动势eEmsin tnBSsin t电压uUmsin tsin t电流iImsin tsin t例1如图6甲所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴OO以角速度逆时针匀速转动若以线圈平面与磁场夹角45
9、时(如图乙)为计时起点推荐精选，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()图6解析该题考查交变电流的产生过程t0时刻，根据题图乙表示的转动方向，由右手定则知，此时ad中电流方向由a到d，线圈中电流方向为adcba，与规定的电流正方向相反，电流为负值又因为此时ad、bc两边的切割速度方向与磁场方向成45夹角，由E2Blv，可得E2BlvEm，即此时电流是最大值的倍，由题图乙还能观察到，线圈在接下来45的转动过程中，ad、bc两边的切割速度v越来越小，所以感应电动势应减小，感应电流应减小，故瞬时电流的表达式为iImcos (t)，则图象为D图象所描述，故D项正确答案D突破训练
10、1如图7甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴OO匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与电阻R10 连接，与电阻R并联的交流电压表为理想电压表，示数是10 V图乙是矩形线圈中磁通量随时间t变化的图象则()推荐精选图7A电阻R上的电动率为20 WBt0.02 s时R两端的电压瞬时值为零CR两端的电压u随时间t变化的规律是u14.1cos 100t VD通过R的电流i随时间t变化的规律是i1.41cos 50t A答案C解析电阻R上的电功率为P10 W，选项A错误；由题图乙知t0.02 s时磁通量变化率最大，R两端的电压瞬时值最大，选项
11、B错误；R两端的电压u随时间t变化的规律是u14.1cos 100t V，通过R的电流i随时间t的变化规律是iu/R1.41cos 100t A，选项C正确，D错误考点二交流电有效值的求解1正弦式交流电的有效值：I，U，E2非正弦式交流电有效值的求解根据电流的热效应进行计算例2如图8所示，图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻，则经过1 min的时间，两电阻消耗的电功之比W甲W乙为()图8A1 B12C13 D16解析电功的计算中，I要用有效值计算，图甲中，由有效值的定义得()2R21020()2R2102IR6102，得I1 A；
12、图乙中，I的值大小不变，I21 A，由WUItI2Rt可以得到W甲W乙13.答案C推荐精选突破训练2通过一阻值R100 的电阻的交变电流如图9所示，其周期为1 s电阻两端电压的有效值为()图9A12 VB4 VC15 VD8 V答案B解析由有效值定义可得1 s(0.1 A)2R0.4 s2(0.2 A)2R0.1 s2，其中R100 ，可得U4 V，B正确考点三交变电流“四值”的比较交变电流的瞬时值、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 tiImsin 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
13、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Bln计算通过电路横截面的电荷量推荐精选例3如图10所示，匀强磁场的磁感应强度B0.5 T，边长L10 cm的正方形线圈共100匝，线圈总电阻r1 ，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO匀速转动，角速度2 rad/s，外电路中的电阻R4 ，求：图10(1)感应电动势的最大值；(2)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过60时的瞬时感应电动势；(3)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过60的过程中产生的平均感应电动势；(4)交流电压表的示数；(5)线圈转动一周产生的总热量；(6)从图示位置开始的周期内通过R的电荷量解析(1)感应电动势的最大值为EmnBS1000.50.122 V3.14 V(2)由图示位置转过60时的瞬时感应电动势为eEmcos 603.140.5 V1.57 V(3)由图示位置转过60的过程中产生的平均感应电动势为nn100V2.6 V
