《推荐》2017年高考物理一轮复习讲练测专题44交变电流的产生及描述(讲)Word版含解析
高考物理一轮复习专题公开课：交变电流的产生和描述
考点一 交变电流的产生及变化规律
解析：线圈在图示位置时，感应电动势 E＝nB12Sω＝IR，得线圈的面积 S＝n2BIRω，选 项 A 错误；为使线圈匀速转动，外力的功率 P 应等于线圈的热功率，即 P＝I2R， 选项 B 正确；线圈从图示位置开始转过 90°时线圈中的感应电动势最小，选项 C 错 误；线圈从图示位置开始转过 90°的过程中，磁通量变化量 ΔΦ＝B·12S－0，电荷量 q＝nΔRΦ＝n2BRS＝ωI ，选项 D 正确。
所以此交流电可以击穿标注为“300 V 5μF”的电容器，选项 C 错误；
当转速 n 提高一倍时，由 ω＝2πn，Em＝NBSω，可知 ω 增加一倍，则电动势的变化
规律将变为 e＝440 2sin 200πt(V)，选项 D 错误。
答案： B
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考点一 交变电流的产生及变化规律
3．(2019·天津卷·8)(多选)单匝闭合矩形线框电阻为 R，在匀强磁场中绕与
磁感线垂直的轴匀速转动，穿过线框的磁通量 Φ 与时间 t 的关系图象如 图所示。下列说法正确的是( )
A.T2时刻线框平面与中性面垂直
B．线框的感应电动势有效值为
2πΦm T
C．线框转一周外力所做的功为2πR2TΦ2m
D．从 t＝0 到 t＝T4过程中线框的平均感应电动势为πΦT m
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考点一 交变电流的产生及变化规律
解析：t＝0 时，电动势为零，此时磁通量最大，线圈平面与磁感线垂直，线圈平面与中
性面重合，选项 A 错误；
当 t＝2100 s 时，e＝220 2sin100π×2100 V＝220 2 V，电动势最大，磁通量为零， 线圈平面与中性面垂直，选项 B 正确；
2024高考物理一轮复习--交变电流的产生和描述
交变电流一、交变电流的产生规律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：①线圈平面与中性面重合时，S ①B ，Φ最大，ΔΦΔt ＝0，e ＝0，i ＝0，电流方向将发生改变。
①线圈平面与中性面垂直时，S ①B ，Φ＝0，ΔΦΔt 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E m ＝nBSω，与转轴位置无关，与线圈形状无关。
2．产生正弦交流电的四种其他方式 (1)线圈不动，匀强磁场匀速转动。
(2)导体棒在匀强磁场中做简谐运动。
(3)线圈不动，磁场按正弦规律变化。
(4)在匀强磁场中导体棒的长度与时间成正弦规律变化。
3．交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)4．书写交变电流瞬时值表达式的步骤(1)确定正弦交变电流的峰值，根据已知图像读出或由公式E m ＝nωBS 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。
①线圈从中性面位置开始计时，则i －t 图像为正弦函数图像，函数表达式为i ＝I m sin ωt 。
①线圈从垂直于中性面的位置开始计时，则i －t 图像为余弦函数图像，函数表达式为i ＝I m cos ωt 。
二、交变电流有效值的求解方法1．有效值的规定交变电流、恒定电流I 直分别通过同一电阻R ，在交流电的一个周期内产生的焦耳热分别为Q 交、Q 直，若Q 交＝Q 直，则交变电流的有效值I ＝I 直(直流有效值也可以这样算)． 2．有效值的理解(1)交流电流表、交流电压表的示数是指有效值；(2)用电器铭牌上标的值(如额定电压、额定功率等)指的均是有效值； (3)计算热量、电功率及保险丝的熔断电流指的是有效值； (4)没有特别加以说明的，是指有效值；(5)“交流的最大值是有效值的2倍”仅适用于正(余)弦式交变电流． 3．有效值的计算(1)计算有效值时要根据电流的热效应，抓住“三同”：“相同时间(周期整数倍)”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Q ＝I 2Rt和Q ＝U 2Rt 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I ＝I m 2、U ＝U m2求解．4．几种典型交变电流的有效值三、交变电流“四值”的理解和计算交变电流“四值”的比较四、针对练习1、如图所示，一矩形线圈的面积为S ，匝数为N ，电阻为r ，处于磁感应强度大小为B 的水平匀强磁场中，绕垂直磁场的水平轴OO ′以角速度ω匀速运动。
高考物理一轮复习 专题12.1 交变电流的产生和描述精讲深剖
专题12.1 交变电流的产生和描述（一）真题速递1．（2017天津卷，6）在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。
设线圈总电阻为2 Ω，则A．t=0时，线圈平面平行于磁感线B．t=1 s时，线圈中的电流改变方向C．t=1.5 s时，线圈中的感应电动势最大D．一个周期内，线圈产生的热量为28πJ【答案】AD【解析】2．（2017海南，8）（多选）如图，电阻R、电容C和电感L并联后，接入输出电压有效值、频率可调的交流电源。
当电路中交流电的频率为f时，通过R、C和L的电流有效值恰好相等。
若将频率降低为12f，分别用I1、I2和I3表示此时通过R、C和L的电流有效值，则A．I1>I3 B．I1>I2 C．I3>I2 D．I2=I3BC【答案】（二）考纲解读本讲有两个一级考点，在高考中考试的频率很低，都是出选择题，复习时候注意合理分配时间。
（三）考点精讲考向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)2.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E m ＝nBS ω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：①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 ＝I m sin ωt . ②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 ＝I m cos ωt . 【例1】 (多选)如图6所示，M 为半圆形导线框，圆心为O M ；N 是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为O N ；两导线框在同一竖直面(纸面)内；两圆弧半径相等；过直线O M O N 的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面．现使线框M 、N 在t ＝0时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面且过O M 和O N 的轴，以相同的周期T 逆时针匀速转动，则( )图6A ．两导线框中均会产生正弦交流电B ．两导线框中感应电流的周期都等于TC ．在t ＝T8时，两导线框中产生的感应电动势相等D ．两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等 关键词①扇形导线框；②两圆弧半径相等；③逆时针匀速转动． 【答案】BC阶梯练习1．小型手摇发电机线圈共N 匝，每匝可简化为矩形线圈abcd ，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO ′，线圈绕OO ′匀速转动，如图7所示．矩形线圈ab 边和cd 边产生的感应电动势的最大值都为e 0，不计线圈电阻，则发电机输出电压( )图7A ．峰值是e 0B ．峰值是2e 0C ．有效值是22Ne 0 D ．有效值是2Ne 0【答案】D2．(多选)图8甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N 、S 间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，为交流电流表．线圈绕垂直于磁场的水平轴OO ′沿逆时针方向匀速转动，从图甲所示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示．以下判断正确的是( )图8A ．电流表的示数为10 AB ．线圈转动的角速度为50π rad/sC ．t ＝0.01 s 时，线圈平面与磁场方向平行D ．t ＝0.02 s 时，电阻R 中电流的方向自右向左 【答案】AC【解析】电流表测量的是电路中电流的有效值I ＝10 A ，选项A 正确．由题图乙可知，T ＝0.02 s ，所以ω＝2πT＝100π rad/s ，选项B 错误．t ＝0.01 s 时，电流最大，线圈平面与磁场方向平行，选项C 正确．t ＝0.02 s 时，线圈所处的状态就是图示状况，此时R 中电流的方向自左向右，选项D 错误．3．(多选)如图9甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图乙中曲线a 、b 所示，则( )图9A．两次t＝0时刻线圈平面均与中性面重合B．曲线a、b对应的线圈转速之比为2∶3C．曲线a表示的交变电动势频率为25 HzD．曲线b表示的交变电动势有效值为10 V【答案】AC考向二交流电有效值的求解1．交变电流有效值的规定：交变电流、恒定电流I直分别通过同一电阻R，在相等时间内产生焦耳热分别为Q交、Q直，若Q交＝Q直，则交变电流的有效值I＝I直(直流有效值也可以这样算)．2．对有效值的理解：(1)交流电流表、交流电压表的示数是指有效值；(2)用电器铭牌上标的值(如额定电压、额定功率等)指的均是有效值；(3)计算热量、电功率及保险丝的熔断电流指的是有效值；(4)没有特别加以说明的，是指有效值；(5)“交流的最大值是有效值的2倍”仅用于正弦式电流．3．交流电通过电阻产生的焦耳热的计算只能用交变电流的有效值(不能用平均值)求解，求解电荷量时只能用交变电流的平均值(不能用有效值)计算．图10【例2】一个匝数为100匝，电阻为0.5 Ω的闭合线圈处于某一磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，从某时刻起穿过线圈的磁通量按图10所示规律变化．则线圈中产生交变电流的有效值为( )A ．5 2 AB ．2 5 AC ．6 AD ．5 A【答案】B【解析】0～1 s 内线圈中产生的感应电动势E 1＝n ΔΦΔt ＝100×0.01 V＝1 V,1～1.2 s 内线圈中产生的感应电动势E 2＝n ΔΦΔt ＝100×0.010.2 V ＝5 V ，在一个周期内产生的热量Q ＝Q 1＋Q 2＝E21Rt 1＋E22Rt 2＝12 J ，根据交变电流有效值的定义Q ＝I 2Rt ＝12 J 得I ＝2 5 A ，故B 正确，A 、C 、D 错误．【例3】 如图11所示电路，电阻R 1与电阻R 2串联接在交变电源上，且R 1＝R 2＝10 Ω，正弦交流电的表达式为u ＝202sin 100πt (V)，R 1和理想二极管D (正向电阻可看做零，反向电阻可看做无穷大)并联，则R 2上的电功率为( )图11A ．10 WB ．15 WC ．25 WD ．30 W关键词二级管正向电阻可看做零，反向电阻可看做无穷大． 【答案】C方法总结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，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Q ＝I 2Rt 和Q ＝U 2Rt 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14(但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I ＝I m 2、U ＝U m2求解． 阶梯练习4．(多选)如图12所示，某电路上接有保险丝、交流电压表、“220 V 900 W”的电饭锅及“220 V 200 W”的抽油烟机．现接入u ＝311sin 100πt (V)的交流电，下列说法正确的是( )图12A ．交流电压表的示数为311 VB ．1 s 内流过保险丝的电流方向改变100次C ．电饭锅的热功率是抽油烟机热功率的4.5倍D ．为保证电路正常工作，保险丝的额定电流不能小于5 A 【答案】BD考向三 交变电流“四值”的理解和计算交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较【例4】 如图14所示，N ＝50匝的矩形线圈abcd ，ab 边长l 1＝20 cm ，ad 边长l 2＝25 cm ，放在磁感应强度B ＝0.4 T 的匀强磁场中，外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO ′轴以n ＝3 000 r/min 的转速匀速转动，线圈电阻r ＝1 Ω，外电路电阻R ＝9 Ω，t ＝0时线圈平面与磁感线平行，ab 边正转出纸外、cd 边转入纸里．求：图14(1)t ＝0时感应电流的方向； (2)感应电动势的瞬时值表达式； (3)线圈转一圈外力做的功；(4)从图示位置转过90°的过程中流过电阻R 的电荷量．关键词t ＝0时线圈平面与磁感线平行，ab 边正转出纸外，cd 边转入纸里． 【答案】(1)感应电流方向沿adcba(2)e ＝314cos (100πt ) V (3)98.6 J (4)0.1 C代入数据得W≈98.6 J.(4)从t＝0起线圈转过90°的过程中，Δt内流过R的电荷量：q＝NΔΦR ＋rΔtΔt＝NBΔSR＋r＝NBl1l2R＋r代入数据得q＝0.1 C.阶梯练习6．(多选)如图15所示，边长为L的正方形单匝线圈abcd，电阻为r，外电路的电阻为R，ab的中点和cd的中点的连线OO′恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度为B，若线圈从图示位置开始，以角速度ω绕OO′轴匀速转动，则以下判断正确的是( )图15A．图示位置线圈中的感应电动势最大为E m＝BL2ωB ．闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为e ＝12BL 2ωsin ωtC ．线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R 的电荷量为q ＝2BL2R ＋rD ．线圈转动一周的过程中，电阻R 上产生的热量为Q ＝πB 2ωL 4RR ＋r 2【答案】BD7．如图16甲所示为一台小型发电机的示意图，单匝线圈逆时针转动．若从中性面开始计时，产生的电动势随时间变化规律如图乙所示．已知发电机线圈内阻为1.0 Ω，外接灯泡的电阻为9.0 Ω.求：图16(1)写出流经灯泡的瞬时电流的表达式； (2)转动过程中穿过线圈的最大磁通量； (3)线圈匀速转动一周的过程中，外力所做的功． 【答案】(1)i ＝0.62sin 100πt (A) (2)2.7×10－2Wb (3)7.2×10－2J（四）知识还原第1讲 交变电流的产生和描述基础知识一、交变电流及其产生和图象 1．交变电流(1)定义：大小和方向都随时间做周期性变化的电流．(2)图象：如图1甲、乙、丙、丁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，如图甲所示．图12．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)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，ΔΦΔt ＝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，ΔΦΔt 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)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，其图象为正弦曲线．如图2甲、乙所示．图2二、正弦式交变电流的描述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，单位是秒(s)，公式T＝2πω.(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＝1f或f＝1T.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：e＝E m sin ωt，其中ω等于线圈转动的角速度，E m＝nBSω.(2)负载两端的电压u随时间变化的规律：u＝U m sin ωt.(3)电流i随时间变化的规律：i＝I m sin ωt.3．交变电流的瞬时值、峰值、有效值(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(电流、电压或电动势)所能达到的最大的值，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．对正弦交流电，其有效值和峰值的关系为：E＝E m2，U＝U m2，I＝I m2.【深度思考】如图3甲、乙、丙、丁、戊所示，把5个面积相同的线圈放入同一匀强磁场中，绕不同的轴转动，在转动过程中感应电动势的最大值是否相同？为什么？图3【答案】相同，因为感应电动势的最大值E m＝nBSω，与转轴的位置无关，与线圈的形状无关．基础练习1．判断下列说法是否正确．(1)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，一定会产生正弦式交变电流．( ×)(2)线圈在磁场中绕垂直于磁场的轴匀速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)有效值公式I＝I m2适用于任何交变电流．( ×)(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平均值．( ×)(6)我国使用的交变电流周期是0.02 s，电流方向每秒改变50次．( ×)2．矩形线圈的面积为S，匝数为n，在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω匀速转动．当转到线圈平面与磁场垂直的图示位置时( )A．线圈中的电动势为nBSωB．线圈中的电动势为0C．穿过线圈的磁通量为0D．穿过线圈的磁通量变化率最大【答案】B.3．(多选)某小型发电机产生的交变电动势为e ＝50sin 100πt (V)．对此电动势，下列表述正确的有( )A ．最大值是50 2 VB ．频率是100 HzC ．有效值是25 2 VD ．周期是0.02 s【答案】CD.【解析】由e ＝E m sin ωt ＝50sin 100 πt (V)可知，E m ＝50 V ，E 有效＝E m2＝25 2 V ，ω＝100πrad/s ，T ＝2πω＝0.02 s ，f ＝50 Hz ，C 、D 正确．4．一个小型电热器若接在输出电压为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P2.如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为( ) A ．5 V B ．5 2 V C ．10 V D ．10 2 V 【答案】C.【解析】电热器接到直流电源上，由功率表达式P ＝U 2R 可知，P ＝U 21R ＝100R .当其接到交流电源时，有P 2＝U 22R ，则U 2＝22U 1，U 2为正弦交流电的有效值，则此交流电的最大值U m ＝2U 2＝10 V ，C 正确．5．某手摇交流发电机，其线圈绕垂直于匀强磁场方向的轴(位于线圈平面内)匀速转动，产生的交变电流i 随时间t 变化的图象如图，由图象可知( )A ．该交变电流频率是0.4 HzB ．该交变电流有效值是0.8 AC ．该交变电流瞬时值表达式是i ＝0.8sin(5πt )AD ．t ＝0.1 s 时穿过线圈平面的磁通量最大 【答案】C.。
高考物理一轮复习课后限时集训交变电流的产生及描述含解析新人教版
课后限时集训(三十) 交变电流的产生及描述(建议用时：40分钟)[基础对点练]题组一：交变电流的产生1.一边长为L 的正方形单匝线框绕垂直于匀强磁场的固定轴转动，线框中产生的感应电动势e 随时间t 的变化情况如图所示。
已知匀强磁场的磁感应强度为B ，则结合图中所给信息可判定( )A ．t 1时刻穿过线框的磁通量为BL 2B ．t 2时刻穿过线框的磁通量为零C ．t 3时刻穿过线框的磁通量变化率为零D ．线框转动的角速度为E mBL 2D [t 1时刻，感应电动势最大，穿过线框的磁通量应为零，A 错误；t 2时刻，穿过线框的磁通量最大，为Φm ＝BL 2，B 错误；t 3时刻，感应电动势最大，则磁通量变化率也最大，C 错误；交变电流的最大值为E m ＝BL 2ω，则ω＝E mBL 2，D 正确。
] 2．(2019·合肥模拟)一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动。
在转动过程中，线框中的最大磁通量为Φm ，最大感应电动势为E m ，下列说法中正确的是( )A ．当磁通量为零时，感应电动势也为零B ．当磁通量减小时，感应电动势也减小C ．当磁通量等于0.5Φm 时，感应电动势等于0.5E mD ．角速度ω等于E mΦmD [根据正弦式交变电流的产生及其变化规律，当磁通量最大时，感应电动势为零；当磁通量减小时，感应电动势在增大，磁通量减为零时，感应电动势最大，由此可知A 、B 项错误；设从线框位于中性面开始计时，则有e ＝E m sin ωt ，式中E m ＝BS ω，因Φm ＝BS ，故角速度ω＝E m Φm ，D 项正确；设e ＝0.5E m ，则解出ωt ＝π6，此时Φ＝B ·S cos π6＝32BS ＝32Φm ，所以C 项错误。
]3．(2019·抚顺模拟)如图甲所示，在匀强磁场中，两个匝数相同的正方形金属线圈分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势e 随时间t 变化的图象如图乙中曲线a 、b 所示，则( )甲 乙A ．t ＝0时刻，两线圈均处于垂直于中性面的位置B ．a 、b 对应的线圈转速之比为2∶3C ．a 、b 对应的两线圈面积之比为1∶1D ．若只改变两线圈的形状(匝数不变)，则两线圈电动势的有效值之比一定不变 C [t ＝0时刻，两线圈感应电动势均为零，故两线圈均处于中性面的位置，选项A 错误；由图线可知，两线圈的周期之比T a ∶T b ＝2∶3；故根据n ＝1T可知a 、b 对应的线圈转速之比为3∶2，选项B 错误；根据E m ＝NB ωS ，ωa ωb ＝T b T a ＝32；E m a E m b ＝1510＝32；则S a S b ＝E m a ωb E m b ωa ＝11，选项C 正确；若只改变两线圈的形状(匝数不变)，则两线圈的面积可能要变化，故感应电动势的最大值可能要变化，电动势的有效值之比可能变化，选项D 错误。
高考物理一轮精细复习 (基础知识夯实+综合考点应用+名师分步奏详解压轴题)交变电流的产生及描述(含解析
高考物理一轮精细复习（基础知识夯实+综合考点应用+名师分步奏详解压轴题）交变电流的产生及描述（含解析）一、三年高考考点统计与分析考点试题题型分值交变电流的产生及描述2012年北京T152012年广东T192012年山东T182012年安徽T232011年天津T42010年广东T19选择选择选择计算选择选择6分6分5分16分6分6分变压器、电能的输送2012年全国新课标T172012年福建T142012年天津T42012年重庆T152012年江苏T72012年海南T42011年全国新课标T172011年山东T202011年广东T192011年福建T152011年海南T112011年江苏T13选择选择选择选择选择选择选择选择选择选择填空计算6分6分6分6分4分3分6分4分6分6分4分15分2010年浙江T17选择6分实验：传感器的简单应用2011年江苏T6选择4分(1)及应用、交变电流的有效值、交变电流的平均值以及远距离输电等知识的理解和应用。
其中针对变压器的原理及应用的题目出现的频率非常高，另外交流电的最大值、瞬时值、平均值、有效值的计算和应用也是考查频率较高的知识点。
(2)高考对本章内容的考查主要以选择题的形式出现，多和电路相结合进行命题。
试题难度一般在中等及中等偏下的层次。
二、2014年高考考情预测预计在2014年高考中，对交流电的考查仍会集中在上述知识点上，仍将通过交变电流的图象考查交变电流的四值、变压器等问题，以分值不超过6分的选择题为主。
[备课札记]第十章交变电流传感器[学习目标定位]考纲下载考情上线1.交变电流、交变电流的图象(Ⅰ)2．正弦式交变电流的函数表达式、峰值和有效值(Ⅰ) 3．理想变压器(Ⅰ)4．远距离输电(Ⅰ)实验十一：传感器的简单使用高考地位高考对本部分知识的考查主要以选择题的形式出现，但也出现过关于交变电流的计算题，试题的难度一般在中等偏下，分值在6～10分左右。
考点点击1.交变电流的产生、图象和有效值问题。
高考物理一轮复习 考点 交变电流的产生及描述练习
权掇市安稳阳光实验学校考点36 交变电流的产生及描述题组一基础小题1．矩形线框绕垂直于磁场的轴匀速转动产生交流电，电动势瞬时值表达式为e＝2202sin100πt(V)，下列说法正确的是( )A．t＝0时刻穿过线框的磁通量为零B．电动势的有效值为220 VC．交流电的周期为0.01 sD．若转速增大1倍，其他条件不变，则电动势瞬时值表达式为e＝4402 sin100πt(V)答案B解析t＝0时刻，线框产生的感应电动势为0，即穿过线框的磁通量的变化率为零，此时线框与中性面重合，穿过线框的磁通量最大，A错误；根据电动势瞬时值表达式，该交流电电动势的最大值E m＝220 2 V，故电动势的有效值E＝E m2＝220 V，B正确；该交流电的角速度ω＝2πT＝100π rad/s，故交流电的周期为0.02 s，C错误；若转速增大1倍，其他条件不变，则ω变为原来的2倍，由最大值E m＝NBSω得，最大值变为原来的2倍，则电动势瞬时值表达式为e＝4402sin200πt(V)，D错误。
2．如图所示，矩形线圈abcd绕轴OO′匀速转动产生交变电流，从图示位置开始计时，则下列说法正确的是( )A．t＝0时穿过线圈的磁通量最大，产生的感应电流最大B．t＝T4(T为周期)时感应电流沿abcda方向C．若转速增大为原来的2倍，则交变电流的频率是原来的4倍D．若转速增大为原来的2倍，则产生的电流的有效值为原来的4倍答案B解析t＝0时刻，线圈位于中性面位置，穿过线圈的磁通量最大，产生的感应电流为零，A错误；根据线圈的转动方向，确定T4时线圈的位置，用右手定则可以确定线圈中的感应电流沿abcda方向，B正确；若转速增大为原来的2倍，由ω＝2πf知频率变为原来的2倍，C错误；根据E m＝nBSω，E＝E m2，I ＝ER总＝nBSω2R可知，当转速增大为原来的2倍，则产生的电流的有效值变为原来的2倍，D错误。
3．A、B是两个完全相同的电热器，A通以图甲所示的方波交变电流，B通以图乙所示的正弦式交变电流，则两电热器的电功率P A∶P B等于( )A ．5∶4B ．3∶2 C.2∶1 D ．2∶1答案 A解析 根据电流有效值的定义可知I 20R T 2＋(I 02)2R ·T 2＝I 2A RT ，解得有效值I A＝58I 0，而I B ＝I 02，根据功率的计算公式P ＝I 2R 可得P A ∶P B ＝I 2A ∶I 2B ＝5∶4，故A 正确。
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第十章交变电流传感器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．6．高考对本章知识的考查主要体现在“三突出”：①突出考查交变电流的产生过程；②突出考查交变电流的图象和交变电流的四值；③突出考查变压器，对变压器的原理理解的同时，还要掌握变压器的静态计算和动态分析，远距离输电也要重视。
对本专题知识点高考每年必考．命题频率较高的知识点有交变电流的变化规律（包括图象）、最大值与有效值等，以选择题的形式出现。
变压器的原理，电压比、电流比及功率关系是考查的重点；将本章知识与电磁感应等结合的力、电综合题，或考查与本章知识有关的实际应用。
1．能掌握交变电流的产生和描述，会写出交变电流的瞬时值表达式．2．能认识交变电流的图象和进行有效值、最大值的计算．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（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．2．正弦交流电的产生和图象（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①定义：与磁场方向垂直的平面．②特点a．线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，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，单位是秒（s ），公式错误!未找到引用源。
．（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：错误!未找到引用源。
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：e ＝E m s i n_ωt ．（2）负载两端的电压u 随时间变化的规律：u ＝U m s i n_ωt ．（3）电流i 随时间变化的规律：i ＝I m s i n_ωt ．其中ω等于线圈转动的角速度，E m ＝nBSω．3．交变电流的瞬时值、峰值、有效值（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．对正弦交流电，其有效值和峰值的关系为：错误!未找到引用源。
、错误!未找到引用源。
、错误!未找到引用源。
． （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 交变电流的变化规律1．正弦式交变电流的变化规律（线圈在中性面位置开始计时）s i n ωt源。
2（1）线圈平面与中性面重合时，S⊥B，Φ最大，＝0，e＝0，i＝0，电错误!未找到引用源。
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，错误!未找到引用源。
电流方向不改变．特别提醒：①只要线圈平面在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，就产生正弦式交流电，其变化规律与线圈的形状、转动轴处于线圈平面内的位置无关．②Φ－t图象与对应的e－t图象是互余的．★重点归纳★1、解决交变电流图象问题的三点注意（1）只有当线圈从中性面位置开始计时，电流的瞬时值表达式才是正弦形式，其变化规律与线圈的形状及转动轴处于线圈平面内的位置无关．（2）注意峰值公式E m＝nBSω中的S为有效面积．（3）在解决有关交变电流的图象问题时，应先把交变电流的图象与线圈的转动位置对应起来，再根据特殊位置求特征解．★典型案例★（多选）矩形线框在匀强磁场内匀速转动过程中，线框输出的交流电电压随时间变化的图象如图所示，下列说法中正确的是：（）A．交流电压的有效值为，频率为 0．25HzB．交流电压的最大值为，频率为 0．25HzC．2s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量最大D．1s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量变化最快【答案】BC【名师点睛】本题考查了对交流电图象的认识，要具备从图象中获得有用信息的能力；重点在于找出最大值和周期，再通过公式求解有效值和角速度及频率等。
★针对练习1★如图所示，在匀强磁场中匀速转动的单匝纯电阻矩形线圈的周期为错误!未找到引用源。
，转轴错误!未找到引用源。
垂直于磁场方向，线圈电阻为错误!未找到引用源。
从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过错误!未找到引用源。
时的感应电流为1错误!未找到引用源。
下列说法正确的是： （ ）A ．线圈消耗的电功率为1WB ．线圈中感应电流的有效值为2AC ．任意时刻线圈中的感应电动势为错误!未找到引用源。
D ．任意时刻穿过线圈的磁通量为错误!未找到引用源。
【答案】D【解析】从垂直中性面开始其瞬时表达式为i =I m c o sθ，则电流的最大值为：错误!未找到引用源。
；线圈消耗的电功率为：错误!未找到引用源。
，故A 错误；有效值为：错误!未找到引用源。
，故B 错误；感应电动势的最大值为：E m =I m r =2×2=4V；任意时刻线圈中的感应电动势为：错误!未找到引用源。
，故C 错误；任意时刻穿过线圈的磁通量为：Φ=BS s i n错误!未找到引用源。
t ；根据公式E m =NBSω=NΦm错误!未找到引用源。
可得：错误!未找到引用源。
，故错误!未找到引用源。
，故D 正确；故选D ．【名师点睛】本题考查交流电的产生的及计算，要注意明确在计算中求解电功率及电表示数时要用有效值；求解电量时要用平均值．正弦交流电的最大值等于有效值的错误!未找到引用源。
倍．★针对练习2★（多选）如图所示，单匝矩形闭合导线框abcd 全部处于水平方向的匀强磁场中，线框面积为S ，电阻为R 。
线框绕与cd 边重合的竖直固定转轴以角速度ω从中性面开始匀速转动，线框转过π6时的感应电流为I ，下列说法正确的是： （ ）A ．线框中感应电流的有效值为2IB ．线框转动过程中穿过线框的磁通量的最大值为2IR ωC ．从中性面开始转过π2的过程中，通过导线横截面的电荷量为2I ωD ．线框转一周的过程中，产生的热量为8πI 2R ω【答案】BC 【名师点睛】本题考查交变电流最大值、有效值、瞬时值及平均值的理解和应用的能力，对于交流电表的测量值、计算交流电功率、电功等都用到有效值．注意感应电动势的最大值的求法，并掌握交流电的最大值与有效值的关系．考点二 交变电流的“四值”的比较与理解1．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 ＝E m s i n ωti ＝I m s i n ωt计算线圈某时刻的受力情况 峰值 最大的瞬时值 E m ＝nBSω错误!未找到引用源。
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 错误!未找到引用源。
错误!未找到引用源。
错误!未找到引用源。
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2．交变电流瞬时值表达式的求法（1）先求电动势的最大值E m ＝nBSω；（2）求出角速度ω，错误!未找到引用源。
；（3）明确从哪一位置开始计时，从而确定是正弦函数还是余弦函数；（4）写出瞬时值的表达式．★重点归纳★1．求交变电流有效值的方法（1）公式法利用错误!未找到引用源。
、错误!未找到引用源。
、错误!未找到引用源。
计算，只适用于正余弦式交流电．（2）利用有效值的定义计算（非正弦式交流电）在计算有效值“相同时间”至少取一个周期或周期的整数倍．（3）利用能量关系当有电能和其他形式的能转化时，可利用能的转化和守恒定律来求有效值．注意：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，其中，交变电流的有效值是根据电流通过电阻时产生的热效应定义的，即让交变电流和直流电流通过相同的电阻，在相同的时间里若产生的热量相同，则交变电流（电压）的有效值就等于这个直流电流（电压）的值，即求解交变电流有效值问题必须在相同电阻、相同时间、相同热量的“三同”原则下求解．★典型案例★匝数为100匝的线圈通有如图3所示的交变电流（图中曲线为余弦曲线的一部分），单匝线圈电阻r ＝0.02Ω，则在0～10s 内线圈产生的焦耳热为： （ ）A ．80JB ．85JC ．90JD ．125J【答案】B【名师点睛】本题要注意明确该交流电中前二分之一周期为正弦交流电的四分之一周期，该时间内的有效值和最大值之间的关系仍然为错误!未找到引用源。
★针对练习1★一个电源两端的电压错误!未找到引用源。
随时间错误!未找到引用源。
的变化规律如图所示，则：（）A．用交流电压表测量电源两端的电压，其示数约为错误!未找到引用源。
B．电源接上一个错误!未找到引用源。
电阻，最大电流是错误!未找到引用源。
C．电源接上一个错误!未找到引用源。
电阻，在交流电变化的半个周期内，电阻产生的焦耳热是错误!未找到引用源。
D．将该电源通过匝数比为错误!未找到引用源。
的变压器给一灯泡供电，该灯泡能正常发光，则灯泡的额定电压为错误!未找到引用源。
【答案】C【名师点睛】本题主要考查了交流电、变压器、有效值、欧姆定律。
是一道中等难度的题目。
这类问题主要掌握交流电流的最大值与有效值的关系，知道交流电压表的读数、灯泡的额定电压、焦耳热等用的是有效值。
★针对练习2★如图甲为风力发电的简易模型，在风力的作用下，风叶带动与其固定在一起的永磁铁转动，转速与风速成正比。
某一风速时，线圈中产生的正弦式电流如图乙所示，则：（）A. 电流的表达式为i＝0.6s i n10πt（A）B. 磁铁的转速为10 r/sC. 风速加倍时电流的表达式为i＝1.2s i n10πt（A）D. 风速加倍时线圈中电流的有效值为1.2A【答案】A【解析】通过乙图可知电流的最大值为错误!未找到引用源。
，周期错误!未找到引用源。
，故，故电流的表达式为错误!未找到引用源。
，故A正确；电流的周期错误!未找到引用源。
，故B错误；风速加倍时，为错误!未找到引用源。
，故磁体的转速为错误!未找到引用源。
角速度加倍，根据错误!未找到引用源。
可知产生的感应电动势加倍，形成的感应电流加倍，故风速加倍时电流的表达式为错误!未找到引用源。