高考物理一轮复习 第十章 第1节 交变电流的产生及描述讲义（含解析）-人教版高三物理试题VIP免费

交变电流的产生及描述(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)线圈在磁场中转动的过程中穿过线圈的磁通量最大时，产生的感应电动势也最大。(×)(3)矩形线圈在匀强磁场中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。(√)(4)交流电气设备上所标的电压和电流值是交变电流的有效值。(√)(5)交流电压表和电流表测量的是交流电的峰值。(×)(6)交变电流的峰值总是有效值的倍。(×)突破点(一)交变电流的产生和描述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：①线圈平面与中性面重合时，S⊥B，Φ最大，＝0，e＝0，i＝0，电流方向将发生改变。②线圈平面与中性面垂直时，S∥B，Φ＝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Em＝nBSω，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)函数表达式图像磁通量Φ＝Φmcosωt＝BScosωt电动势e＝Emsinωt＝nBSωsinωt电流i＝Imsinωt＝sinωt电压u＝Umsinωt＝sinωt[题点全练]1.[多选](2018·海南高考)如图，在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，有一面积为S的矩形单匝闭合导线abcd，ab边与磁场方向垂直，线框的电阻为R。使线框以恒定角速度ω绕过ad、bc中点的轴旋转。下列说法正确的是()A．线框abcd中感应电动势的最大值是BSωB．线框abcd中感应电动势的有效值是BSωC．线框平面与磁场方向平行时，流经线框的电流最大D．线框平面与磁场方向垂直时，流经线框的电流最大解析：选AC一个单匝线圈在匀强磁场中旋转，当从中性面开始计时，产生的正弦式交变电流电动势的瞬时值表达式为：e＝Emsinωt，感应电动势的最大值Em＝BSω，有效值E＝，故A正确，B错误；当θ＝90°时，即线框平面与磁场方向平行时，电流最大，故C正确，D错误。2.[多选]如图所示，图线a和图线b分别表示线圈A和线圈B在同一匀强磁场中匀速转动时通过线圈的磁通量随时间的变化规律。已知线圈A的匝数与线圈B的匝数分别为10匝和30匝，以下说法正确的是()A．线圈A与线圈B的转速之比为2∶3B．线圈A与线圈B产生的最大电动势之比为1∶1C．线圈A产生的感应电动势的瞬时值表达式为e＝500πcos(5πt)VD．线圈B在t＝0.3s时刻的感应电流为零解析：选BC根据题给图像可知，A的周期为0.4s，B的周期为0.6s，所以周期之比为2∶3，根据ω＝得：转速之比为3∶2，故A错误；根据Em＝nωΦm可知：＝＝，故B正确；EmA＝10×10×V＝500πV，根据e＝Emcosωt得：线圈A的感应电动势的瞬时值表达式为e＝500πcos(5πt)V，故C正确；线圈B在t＝0.3s时刻时，磁通量为零，感应电动势最大，所以感应电流不为零，故D错误。突破点(二)有效值的理解与计算有效值的求解(1)计算有效值的根据是电流的热效应，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)利用公式Q＝I2Rt和Q＝t可分别求得电流有效值和电压有效值。[典例]电阻R1、R2与交流电源按照图甲所示方式连接，R1＝10Ω，R2＝20Ω。合上开关S后，通过电阻R2的正弦式交变电流i随时间t变化的情况如图乙所示。则()A．通过R1的电流有效值是1.2AB．R1两端的电压有效值是6VC．通过R2的电流有效值是1.2AD．R2两端的电压最大值是6V[解析]首先从交流电图像中找出交变电流的最大值即通过R2的电流最大值为0.6A，由正弦式交变电流最大值与有效值的关系Im＝I可知其有效值为0.6A，由于R1与R2串联，所以通过R1的电流有效值也是0.6A，选项A、C错；R1两端电压有效值为U1＝IR1＝6V，选项B对；R2两端电压最大值为U2m＝ImR2＝0.6×20V＝12V，选项D错。[答案]B[多维探究][变式1]把图像下半部分翻到t轴的上面正弦交流电是由闭合线圈在匀强磁场中匀速转动产生的。线圈中感应电动势随时间变化的规律如图所示，则此感应电动势的有效值为________V。解析：由有效值的定义式得：××2＝T，得：U＝220V。答案：220V[变式2]仅余周期的波形家用电子调光灯的调光功能是用电子线路将输入的正...