10-1交流电的产生及描述
2020年高考物理专题精准突破 交流电的产生及描述(解析版)
2020年高考物理专题精准突破
专题交流电的产生及描述【专题诠释】
1．交流电产生过程中的两个特殊位置
2.正弦式交变电流的变化规律
磁通量：Φ＝Φm cos ωt；电动势：e＝E m sin ωt；电流：i＝I m sin ωt.
3.交变电流的有效值
（1）．利用公式法计算
利用E＝
E m
2
、U＝
U m
2
、I＝
I m
2
计算，只适用于正(余)弦式交变电流．（2——．利用有效值的定义计算(非正弦式电流)
计算时“相同时间”至少取一个周期或周期的整数倍．
（3）．利用能量关系计算
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．4.交变电流“四值”的比较
【高考领航】
【2018·全国III 卷】一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q 方；若该电阻接到正弦交变 电源上，在一个周期内产生的热量为Q 正。该电阻上电压的峰值为u 0，周期为T ，如图所示。则Q 方:Q 正等 于（ ）
A ．
B
C ．1:2
D ．2:1 【答案】D
，而方波交流电的有效值为u 0，根据焦耳定律和欧姆定律，Q =I 2RT =2U
R
T ，可知在一个周期T 内产生的热量与电压有效值的二次方成正比，Q 方∶Q 正=u 02∶）
2
=2∶1，选项D 正确。
【2018·全国III 卷】如图（a ），在同一平面内固定有一长直导线PQ 和一导线框R ，R 在PQ 的右侧。导线 PQ 中通有正弦交流电流i ，i 的变化如图（b ）所示，规定从Q 到P 为电流的正方向。导线框R 中的感应电 动势（ ）
A ．在4T t =时为零
交流电的产生和描述
第一节 交变电流的产生和描述
一、交变电流的产生及变化规律
1.正弦交流电的产生
（1）请你在方框中作出正视图
（2）请你在方框中作出线圈逆时针转过α（α︒<90）时的正视图，推导此时e 的表达式。
推导过程：
（3）请你画出从中性面开始计时的t e t ϕ--图和图
二、交流电的描述
例题1(2010广东第19题)如图是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压的
A 周期是0.01s
B 最大值是311V
C 有效值是220V
D 表达式为u =220sin100πt （V ）
例题2 (2009福建第16题).一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示。已知发电机线圈内阻为5.0Ω，则外接一只电阻为95.0Ω的灯泡，如图乙所示，则
A.电压表○
v 的示数为220V B.电路中的电流方向每秒钟改变50次
C.灯泡实际消耗的功率为484W
D.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2J
例题3(2011四川第20题).如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T ，转轴O 1O 2垂直于磁场方向，线圈电阻为2Ω。从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60°时的感应电流为1A 。那么
A.线圈消耗的电功率为4W
B.线圈中感应电流的有效值为2A
C.任意时刻线圈中的感应电动势为e =4cos(
2t T
π)V D.任意时刻穿过线圈的磁通量为ϕ=T πsin(2t T π)Wb
例题4例：如图；单匣线圈ABCD 在匀强磁场中匀速转动，以图示位置为计时起点，ABCD 方向为电流正方向，试作出e-t 图。r/s,T,cm n B s π==
10交流电的产生
10【课题】 交变电流的产生
【学习目标】
（1）理解交变电流的产生原理，了解交流发电机的主要组成部分； （2）掌握交变电流的变化规律及表示方法；
（3）理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义。 【学习重点】
交变电流的变化规律及应用。 【知识回顾】
1. 如图所示为加在电灯上的电压图象，即在正弦交流电的每二分之一周期中，前面四分之一周期被截去，那么现在电灯上的电压为（ ） A ．U 0／2 B ．U 0／4 C ．U 0／6 D ．U 0／8
2. 一根电阻丝接在电压为U 的直流电路中的，在t 时间内放出热量为Q ．现将电阻丝对折合并接到一
个正弦交流电路中，若要电阻丝在2t 时间内也产生热量Q ，在这个交流电路中加在电阻丝两端的电压最大值为_____ _．
【基础知识】
1、交流电的产生条件：① ② ③
2、中性面： 时，各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这样
的位置叫做中性面。线圈平面每经过中性面一次，感应电流的方向就改变 次，线圈转动一周，
次经过中性面，感应电流的方向改变 次。
3、两个特殊位置的特点分析：
①线圈与中性面重合时：Φ t ∆∆Φ/ e i 电流方向
中性面的特点：_________________________________________________________ __
②线圈平面与中性面垂直时：Φ t ∆∆Φ/ e i 电流方向
4、交变电流变化规律
(1)推导：如图示表示线圈在磁场中转动时的截面图。（试着写出推导过程）
(2)总结得出：
线圈产生的感应电动势，通过的电流、电压按 变化，这样的电流叫做正弦式交流电。正弦式交流电的最大值表达式：E m =________________________
2014高考最直击人心的物理宝典：交流电的产生及描述.pdf
2014高考最直击人心的物理宝典：交流电的产生及描述
题号123456789答案一、单项选择题
1．矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生如下图交流电，设沿a→b→c→d→a方向为电流正方向，则对应t1时刻线圈位置为下列哪一个图( )
2．如图所示，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( )
A．1∶ B．1∶2
C．1∶3 D．1∶6
3．在如图所示的电路中，已知交流电源电压u＝200sin 10 πt(V)，电阻R＝10 Ω，则电流表和电压表读数分别为( )
A．14.1 A,200 V B．14.1 A,141 V
C．2 A,200 V D．2 A,141 V
4．风速仪的简易装置如图甲所示．在风力作用下，风杯带动与其固定在一起的永磁铁转动，线圈中的感应电流随风速的变化而变化．风速为v1时，测得线圈中的感应电流随时间变化的关系如图乙所示；若风速变为v2，且v2>v1，则感应电流的峰值Im和周期T的变化情况是( )
A．Im变大，T变小 B．Im变大，T不变
C．Im变小，T变小 D．Im不变，T变大
二、双项选择题
5．如图所示，匀强磁场中哪些情况线圈通过运动能产生交流电( )
6．一正弦式电流的电压随时间变化的规律如图所示．由图可知( )
A．该交变电流的电压瞬时值的表达式为u＝100sin 25t(V)
B．该交变电流的频率为25 Hz
交流电的产生
交流电的产生
一、交流电的产生
1、交流电：大小和方向都随时间作周期性变化的电流或电
压称为交流电。
2、交流电的产生：线圈在匀强磁场中，绕垂直磁场的轴匀
速转动时，线圈abcd 中就产生按正弦规律变化的感应电动
势，闭合电路中就产生了按正弦规律变化的感应电流。如图
所示。
为更方便说明问题，把图1改画为图2，图2的位置3
正与图1所示的位置相对应，根据切割磁感线产生感应电动
势的规律，利用右手定则定性判断感应电流的大小，方向随
线圈转动而变化的具体情况，以分析1、2、3位置为主。注
意分析过程应指出：
中性面：线圈在位置1即线框平面与磁感强度方向垂直
时，磁通量最大，但导线ab ，cd 的速度方向与磁感应强度
B 方向平行而不切割磁感线，因此不产生感应电动势，故称
之为中性面；可见，在此位置虽然磁通量最大，但磁通量的
变化率为零。最大磁通量应为21L BL BS m ==φ，而跟线圈的匝数没有关系。
线框平面与B 平行时，ab,cd 边速度方向与B 垂直，因而产生感应电动势最大，线圈在此位置的磁通量虽然为零，但穿过线圈的磁通量的变化率最大，最大值为ωωφ21L BL BS t
m ==∆∆，由于线圈有N 匝，相当于有N 个电源相串联，所以产生的最大感应电动势为ωωφ21L NBL NBS t N
E m m ==∆∆= 线框每转一周，感应电流便为一次周期的性的变化，电流方向变化两次。
3、正弦交流电的产生：线圈在匀强磁场中，绕垂直磁感强度的轴ＯＯ′匀速转动时，产生的交流电为正弦交流电，即电动势，电流大小，方向按正弦规律变化。
高考物理 专题10-1 交变电流的产生和描述(题型专练)
1．一正弦式交变电流的瞬时电流与时间的关系式为i＝102sinωt(A)，其中ω＝314rad/s。它的电流的有效值为()
A．10A B．102A
C．50A D．314A
答案：A
＝解析：由题中所给电流的表达式i＝102sinωt(A)可知，电流的最大值为102A，对正弦式交变电流有I
有
I最大值
2，所以有效值为10A，选项A正确。
2．如图，实验室一台手摇交流发电机，内阻r＝1.0Ω，外接R＝9.0Ω的电阻。闭合开关S，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e＝102sin10πt(V)，则()
A．该交变电流的频率为10Hz
B．该电动势的有效值为102V
C．外接电阻R所消耗的电功率为10W
D．电路中理想交流电流表的示数为1.0A
答案：D
3．一台电风扇的额定电压为交流220V。在其正常工作过程中，用交流电流表测得某一段时间内的工作电流I随时间t的变化如图所示。这段时间内电风扇的用电量为()
A．3.9×10－2度B．5.5×10－2度
C．7.8×10－2度D．11.0×10－2度
答案：B
解析：由于电风扇正常工作，根据W＝UIt可得：W＝220×(0.3×10＋0.4×10＋0.2×40)×60J＝1.98×105J＝5.5×10－2kW·h，选项B正确。
4．一个匝数为100匝，电阻为0.5Ω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示规律变化。则线圈中产生交变电流的有效值为()
A ．52A
B ．25A
C ．6A
D ．5A
答案：B 解析：0～1s 内线圈中产生的感应电动势E 1＝n ΔΦΔt
交流电的产生和描述
方 法 是 学 习 的 捷 径 规 范 是 学 习 的 高 分
沂源二中高三物理一轮复习学案 第十章 交变电流 传感器
第一单元 交变电流的产生和描述
【学习目标】
1. 交变电流、交变电流的图象 Ⅰ
2.正弦交变电流的函数表达式、峰值 和有效值 Ⅰ 【基础知识】 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_________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1
2．正弦交流电的产生和变化规律
(1)产生：在匀强磁场里，线圈绕________________方向的轴匀速转动． (2)中性面：
①定义：与磁场方向________的平面．
②特点：a.线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量________，磁通量的变化率为______，感应电动势为______．b.线圈转动一周，________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．
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 ＝
2π
ω
. (2)频率f ：交变电流在1 s 内完成周期性变化的________，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、峰值、有效值和平均值
2012届高三物理总复习课件(鲁科版)：10.1交流电的产生和描述
交流电的产生和描述
基础知识梳理
一、交变电流的产生和变化规律 1．交变电流 方向 周期性 大小和_______都随时间做___________变化的电 流，叫做交变电流，俗称交流电． 2．正弦式交变电流(如图10－1－1所示)
图10－1－1
正弦规律 (1)定义：按___________变化的交变电流． (2)产生：将闭合矩形线圈置于______磁场中，并 匀强 匀速 垂直于磁场 绕______________方向的轴做_________转动． (3)中性面：与磁场方向________的平面． 垂直 (4)正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位 置开始计时)： Emsinωt ①电动势e随时间变化的规律：e＝__________. ②负载两端的电压u随时间变化的规律：u＝ Umsinωt _________________.
R 由甲图知电路总电阻 R′＝ ＋r＝0.8 Ω. 2 1 分钟内整个电路产热
2 U2 0.8 2 Q＝ · t＝ ×60 J＝96 J. R′ 0.8
【答案】 (2)96 J
(1)e ＝ 1.6sin10πt V
2．交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均 值 某一时刻 (1)瞬时值：交变电流____________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 (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，使它们在相同的时间内 产生的热量 _______________相等，就可以把该恒定电流I、 恒定电压U的数值规定为这个交变电流的有效 值．
《走向高考》10-1交流电的产生
第10章 10章
考
交流电及传感器
3．正弦交流电的图象 ．
《走 向 高 考 》 高 考 总 复 习
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第10章 10章
考
交流电及传感器
电路中的感应电流、 电路中的感应电流 、 路端电压与感应电动势的变化 规律相同，如图所示． 规律相同，如图所示．
《走 向 高 考 》 高 考 总 复 习
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第10章 10章
考
交流电及传感器
显然I 显然 2<I1. 其中X 为感抗， 说明线圈的自感系数L越 其中 L 为感抗 ， XL ＝ 2πfL.说明线圈的自感系数 越 说明线圈的自感系数 大，交变电流的频率越高，电感对交变电流的阻碍作用就 交变电流的频率越高， 越大，感抗也就越大． 越大，感抗也就越大．
《走 向 高 考 》 高 考 总 复 习
路 端 电 压 u ＝ iR ＝ ImRsinωt ， 令 Um ＝ ImR ， 则 u ＝ Umsinωt. 如果线圈从对应图位置开始转动， 如果线圈从对应图位置开始转动 ， 电路中感应电动 势、感应电流和路端电压将按余弦规律变化e＝Emcosωt， 感应电流和路端电压将按余弦规律变化 ＝ ， i＝Imcosωt，u＝Umcosωt. ＝ ， ＝
【高考调研】2014届高考物理一轮复习 10-1交变电流的产生及描述课件
(4)正弦交变电流的图像(如图所示)．
【重点提示】 (1)电流大小变化但方向不变的电流仍然是 直流电，即只要方向不改变的电流就是直流电． (2)若线圈有 n 匝，线圈的面积为 S，线圈转动的角速度为 ω，则 Em＝nBSω.
二、描述交变电流的物理量 1．周期和频率 (1)周期 T：交变电流完成一次周期性变化(线圈转一周)所 需的⑰________，单位是秒(s)．表达式为⑱________. (2)频率 f：交变电流在 1 s 内完成⑲________的次数，单位 是赫兹(Hz)．
1．交变电流、交变电流的图像(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
1．从近几年的命题情况看，总体上难度不大，热点较为集 中，主要集中在以下两个方面：一是交变电流的产生、图像和 有效值问题；二是变压器、电压、功率、电流关系及远距离输 电问题． 2． 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．在增加应用型和能力型试题 的今天，应注意本部分知识与现代科技的联系.
例 2 如图所示，矩形线圈 abcd 在磁感应强度 B＝2 T 的 匀强磁场中绕轴 OO′以角速度 ω＝10π rad/s 匀速转动，线圈 共 10 匝，电阻 r＝5 Ω，ab＝0.3 m，bc＝0.6 m，负载电阻 R＝ 45 Ω.求：
10.1 交变电流的产生及描述
Um/
2
I ＝
率、电热等) (2)电气设备“铭牌”上
恒定电流
的值
Im/ 2 ( 只 适 用 于正弦式电流)
所标的一般是指有效值
(3)保险丝的熔断电流为 有效值
物理量
物理含义 交变电流图象
重要关系
适用情况及说明
E ＝BL v
中图线与时间
平均值
ΔΦ E ＝n Δt E I＝ R＋ r
计算通过电路截
轴所夹的面积
ΔΦ (3)平均值：可用法拉第电磁感应定律 E ＝n 来求。 Δt (4)有效值：交变电流的有效值是根据电流的 热效应 规
定的：让交流和恒定电流分别通过相同阻值的电阻，如果它 们在 交流的一个周期 内产生的 热量 相等，就把这个恒定电 流的数值叫做这一交流的有效值 ，正弦交流电的有效值跟最 大值之间的关系是：E＝Em/ 2 ，I＝ Im/ 2 ，U＝ Um/ 2 。
与时间的比值
面的电荷量
2.对峰值Em的理解 由感应电动势的最大值Em＝nBSω，知Em与n、B、S 、ω四个物理量有关，与轴的具体位置和线圈的形状无关。 3．对有效值的理解 (1)交变电流的有效值是根据电流的热效应(电流通过电
阻产生热量)进行定义的，所以在进行有效值计算时，要紧扣
电流通过电阻生热进行计算。注意“三同”：即“相同电阻”，“ 相同时间内”产生“相同热量”。计算时“相同时间”一般取一个 周期。
《走向高考》2013高考物理总复习 10-1交流电的产生及描述 63张
设 ab 边 长 为 的度
l， 边 长 为 bd 的 度
l′ e＝2B ω l s ωt＝B s ωt。 n i s n ω i 2
必考内容 第十章
第1讲
走向高考 ·高考一轮总复习 ·人教版 ·物理
当 圈 面 到 磁 线 行 位 时 线 转 线 平 转 跟 感 平 的 置 ， 圈 过 π 间，ωt＝ ，ab 边和 cd 边 垂 切 磁 线 都直割感， 2
必考内容
第十章
交流电及传感器
走向高考 ·高考一轮总复习 ·人教版 ·物理
热点透析
必考内容
第十章
交流电及传感器
走向高考 ·高考一轮总复习 ·人教版 ·物理
1．热 综 ： 点述
交电部重考交电的生 变流分点查变流产原
理、 象 表 式 及 流 的 效 ， 压 的 理 远 图 、 达 以 交 电 有 值 变 器 原 ， 距 输 中 线 损 问 ， 中 查 度 高 是 变 离 电 的 路 耗 题 其 考 频 最 的 交 电 流 有 值 变 器 有 知 。 变 流 可 与 场 的 效 、 压 的 关 识 交 电 也 以 电 和 力 知 结 在 起 查 生 综 分 能 ， 类 试 学 识 合 一 考 学 的 合 析 力 此 型 题 难较。 度大
T 3T Em 减 到 0；在 t＝ ～ 内 线 中 小 ，圈 2 4 3T Em；在 t＝ ～T 内 线 ， 4 Em 减 到 0。 小
交流电的产生及描述-2021届高考物理热点题型归纳与变式演练(原卷版)
2021届高考物理热点题型归纳与变式演练
专题29 交流电的产生及描述
【专题导航】
目录
热点题型一正弦交变电流的产生及变化规律 (1)
（一）交变电流的产生过程分析 (2)
（二）交变电流的函数表达式的理解 (2)
交变电流的图象分析 (3)
热点题型二交变电流的有效值 (3)
热点题型三交变电流“四值”的理解与应用 (5)
（一）交变电流峰值的应用 (5)
（二）交变电流有效值的计算 (6)
（三）交变电流平均值的求法及应用 (7)
（四）交变电流“四值”的综合应用 (8)
【题型演练】 (9)
【题型归纳】
热点题型一正弦交变电流的产生及变化规律
1．交流电产生过程中的两个特殊位置
2.正弦式交变电流的变化规律
磁通量：Φ＝Φm cos ωt；电动势：e＝E m sin ωt；电流：i＝I m sin ωt.
（一）交变电流的产生过程分析
【例1】．(2019·南京、盐城模拟)图甲是小型交流发电机的示意图，在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁场方向垂直的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图乙所示．发电机线圈内阻为10 Ω，外接一只电阻为90 Ω 的灯泡，不计电路的其他电阻，则()
A．t＝0时刻线圈平面与中性面垂直B．每秒钟内电流方向改变100次
C．灯泡两端的电压为22 V D．0～0.01 s时间内通过灯泡的电荷量为0
【变式】(2019·北京市通州区高三第一学期期末)如图所示，一个矩形线圈abcd在匀强磁场中匀速转动，转轴OO′与磁场方向垂直，线圈中产生感应电动势。下列说法正确的是()
A．线圈平面与磁场垂直时，磁通量为零B．线圈平面与磁场垂直时，磁通量变化最快
10.1 交变电流的产生及变化规律
交变电流的图象可提供的信息 (1)从图象的纵坐标轴上可以直接读出交变电流
的峰值，从图象的横坐标轴上可以直接读出交变电流 的周期，从而可推导出线圈转动的角速度及频率．
(2)周期与角速度、频率的关系是 T＝1f＝2ωπ，交 变电流的频率与线圈转动的频率相等．
(3)书写交变电流瞬时值表达式．
(4)由图象可以确定线圈的初始位置，面 的位置开始计时，交变电流的图象为余 弦图象．
【突破训练 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 R＝10 Ω 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
得 I1＝
3 3
A
图乙中，I 的值大小不变，I2＝1 A，
由 W＝UIt＝I2Rt 可以得到
W 甲∶W 乙＝1∶3.
【突破训练 2】（2013·海南单科）
通过一阻值 R＝100 Ω 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 A．12 V
(B )
B．4 10 V
C．15 V
例．图中闭合线圈都在匀强磁场中绕虚线所示的固定 转轴匀速转动，能产生正弦式交变电流的是( ABD )
高考物理总复习 10-1交流电的产生及描述课件 新人教版
如图所示，如果其他条件不变，使线圈的转速加倍，则交流
电动势的最大值和周期分别为(
A．400 V,0.02 s
B．200 V,0.02 s
C．400 V,0.08 s
D．200 V,0.08 s
【解析】
由图读出原来交流电动势的最大值 Em＝100
V，周期 T＝0.04 s，根据感应电动势最大值的表达式 Em＝ NBSω 得知，Em 与 ω 成正比， 则线圈的转速变为原来的两倍， 感应电动势最大值变为原来的两倍，为 Em＝200 V．由公式 T 2π ＝ ω 分析可知， 线圈的转速变为原来的两倍， 周期为原来的一 半，即 T′＝0.02 s.
【答案】
B 利用 e ＝ Emsinωt 讨论问题要全面分析，
【学法指导】
如转速的变化不仅影响Em，同时也影响sinωt中的ω，这种类
型问题是高考考查的热点，高考曾在不同年份中多次涉 及．应引起大家足够的重视．
二、中性面的特征
线圈转到中性面具有：①Φ最大，②e＝0，i＝0，③此处 电流方向改变，④每一周期线圈两次经中性面． 【例2】 一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动．当线圈通 过中性面位置时( ) A ．线圈平面与磁感线方向平行，此时通过线圈的磁通 量为零 B．通过线圈磁通量的变化率达最大值 C ．因为线圈内无感应电流产生．所以穿过线圈的磁通 量为零 D．此位置前后的感应电流方向相反
2015高三物理一轮：10-1交变电流的产生和描述
[限时训练]
[限时45分钟，满分100分]
一、选择题(每小题6分，共60分)
1．下图中闭合线圈都在匀强磁场中绕虚线所示的固定转轴匀速转动，不能产生正弦式交变电流的是
答案 C
2．下图所示是交流电的图象，其中能正确反映我国居民日常生活所用交流电的是
解析我国居民日常生活所用交流电电压的有效值为220 V，频率为50 Hz，周期为0.02 s，故选C.
答案 C
3．(2014·长沙期末)将阻值为5 Ω的电阻接到内阻不计的交流电源上，电源电动势随时间变化的规律如图所示．下列说法正确的是
A．电路中交变电流的频率为0.25 Hz
B．电阻消耗的电功率为2.5 W
C．用交流电压表测得电阻两端的电压是5 V
D ．若将10 μF 的电容器并联在电阻两端，则电容器的耐压值应大于5 V
解析 由图象可知，交流电频率f ＝1
T ＝25 Hz ，选项A 错误；交流电压有效值E ＝E m 2＝
5
2
2 V ，故电阻消耗的电功率为P ＝E 2R ＝2.5 W ，选项B 正确；交流电压表测得的电压应为
有效值，故选项C 错误；电容器的耐压值应大于等于交流电压的最大值，选项D 正确．
答案 BD
4．(2012·全国卷)一台电风扇的额定电压为交流220 V ．在其正常工作过程中，用交流电流表测得某一段时间内的工作电流I 随时间t 的变化如图所示．这段时间内电风扇的用电量为
A ．3.9×10－2
度 B ．5.5×10
－2
度 C ．7.8×10
－2
度 D ．11.0×10
－2
度
解析 这里“电量”指的是电风扇消耗的电能，应该用有效值计算，而图中正好为有效值的变化图线，由E 电＝UIt 分段求和，E 电＝U 1I 1t 1＋U 2I 2t 2＋U 3I 3t 3，正常工作时电压均为220 V ，代入数据换算单位后得E 电＝5. 5×10
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第10章 第1讲
高考物理总复习
2．电容器对交变电流的阻碍作用 电容器接通电源时，电源使导线中自由电荷向某一方 向做定向移动，电容器两极板在此过程中由于电荷积累而 产生电势差，因而反抗电荷的继续运动，这就是电容对交 变电流的阻碍作用．
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电容对交流电的阻碍作用叫做容抗．电容器的电容越 大，交流电的频率越高，充、放电进行得越快，容抗就越 小． 例如：设电容器的电容为 C，则接直流电源时 I1＝0， U 接频率为 f 的交流电源时 I2＝ (XC 为容抗)． R＋XC
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注意：①接交流电源时，电流能“通过”电容器，是 电容器在充、放电过程中，电路中就有了电流，表现为交 流“通过”了电容器． ②容抗 XC＝ 1 .说明电容器的电容 C 越大，交流电 2πfC
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设线圈的电阻为 r，自感系数为 L，电路电压为 U，则接直 流 电 源 时， I1 ＝ U ； 接 频 率为 f 交 流 电源 时 ，I2 ＝ R＋r
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U ，显然 I2<I1. R＋r＋XL 其中 XL 为感抗，XL＝2πfL.说明线圈的自感系数 L 越 大，交变电流的频率越高，电感对交变电流的阻碍作用就 越大，感抗也就越大．
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的频率 f 越高，电容器对交流电的阻碍作用就越小，容抗 也就越小．因此有“通交流、隔直流，通高频、阻低频”.
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交变电流的电路问题
考点自清 在交变电流的电路中，首先要搞清电路结构，再者 注意最大值 、有效值、平均值等概念的区分，最后将交 流知识和 恒定电流知识结合起来，用已有的知识和方法 处理部分问题．
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(4)现实中有效值应用较多，如交流用电器铭牌上标明 的额定电压或额定电流、交流电表测出来的电流或电压值 都是有效值．一般不加特殊说明，提到交流电的电流、电 压、电动势时，都是指有效值.
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交流电及传感器
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第
1 讲
交流电的产生及描述
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交变电流的产生及变化规律
考点自清 1．交变电流的产生：将线圈置于 匀强磁场 中，并 绕垂直磁感线的轴 匀速转动 ，线圈中就会产生正(余)弦 交变电流．
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T 当线圈平面转到跟磁感线平行的位置时， 线圈转过 时 4 π 间，ωt＝ ，ab 边和 cd 边都垂直切割磁感线，sinωt＝1， 2 线圈中感应电动势最大，用 Em 来表示，Em＝BSω，则 e ＝Emsinωt. e Em Em 根据闭合电路欧姆定律：i＝ ＝ sinωt，令 Im＝ ， R R R 则 i＝Imsinωt.
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3．正弦交流电的图象 T 当线圈从中性面开始转动， 在一个周期中： t＝0～ 在 4 T T 内， 线圈中感应电动势从 0 达到最大值 Em； t＝ ～ 内， 在 4 2 T 3T 线圈中感应电动势从最大值 Em 减小到 0；在 t＝ ～ 内， 2 4 3T 线圈中感应电动势从 0 增加到负的最大值－Em； t＝ ～ 在 4 T 内，线圈中感应电动势的值从负的最大值－Em 减小到 0.
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归纳领悟 1．电感对交变电流的阻碍作用
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交变电流通过线圈时，由于电流时刻都在变化，所以 自感现象就不断地发生；而自感电动势总是要阻碍电流变 化的，这就是线圈的电感对交变电流的阻碍作用，电感对 交变电流的阻碍作用的大小用感抗来表示．线圈的自感系 数越大， 交变电流的频率越高， 产生的自感电动势就越大， 对交变电流的阻碍作用越大，感抗就越大．如下图所示，
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关于交变电流的产生和变化规律
命题规律 利用交变电流的产生和变化规律，确定
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瞬时电压、电流、最大值、有效值、平均值等．
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(2011· 天津)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，如图甲所示．产生的交变电 动势的图象如图乙所示，则( )
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Em nBSω (3)交变电流的最大值 Im＝ ＝ ，当交变电流 R＋r R＋r Im 是正(余)弦规律时，有效值 I＝ ，某段时间内交变电流的 2 平均值不等于这段时间始、终时刻瞬时值的算术平均值， T 2 在 时间内 E＝ Em，一个周期 T 内的平均电动势为零；对 4 π 非正弦交流电的有效值， 必须根据有效值的定义进行计算．
电感和电容对交变电流的影响
考点自清
变化 1． 电感对恒定电流没有影响， 对变化的电流有阻碍其 的
作用，对交变电流也有阻碍作用，电感对交变电流阻碍作 用的大小，用 感抗来表示，感抗与线圈 自感系数和交变电 流的 频率都有关系，线圈自感系数越 大 、交变电流的频率 越 高，感抗也越大 ．电感的作用是“通 直流 、阻交流 ， 通低频、阻 高频.”
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2. 正弦交变电流的函 数
表达式、峰值和有效 2. 命题可能性较大的知识点有交变电流 值 Ⅰ
的规律，有效值的定义和应用，变压
器的电压比和电流比及输入功率和输 出功率的求解，和与交变电流的图象
有关的题目．
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交流电及传感器
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最新考纲 3．理想变压器
考向瞭望 Ⅰ 3．交变电流与电学其他知识、力学知
4．远距离输电
Ⅰ
识相联系的考查，特别应注意带电 粒子在交变电场中的运动问题．
4．发电和电能的输送是与实际相结合
的内容，有综合问题考查的可能.
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交流电及传感器
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交流电及传感器
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热点
交变电流的产生
理想变压器
本部分内容在高考中所占比例为 5%左右，在高考题 中常以选择题的形式出现，题目难度中等．命题几率较大 的知识点有交变电流的规律、有效值、变压器、 远距离输 电、图象．如 2011 年广东卷第 19 题考查了交变电流的规 律、有效值；2011 年山东卷第 20 题、2011 年天津卷第 4 题、2011 年福建卷第 15 题、浙江卷第 16 题都考查了交流 电与变压器的相关知识.
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2．交流电的变化规律 设矩形线圈 abcd 以角速度 ω 绕 OO′轴、 从线圈平面 跟磁感线垂直的位置开始做逆时针方向转动．此时，线圈 都不切割磁感线，线圈中感应电动势等于零．经过时间 t 线圈转过 ωt 角，这时 ab 边的线速度 v 的方向跟磁感线方 向夹角等于 ωt.设 ab 边的长度为 l，bd 边的长度为 l′，线 l′ 圈中感应电动势为 e＝2Blω sinωt＝Bsωsinωt. 2
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路端电压 u＝iR＝ImRsinωt，令 Um＝ImR，则 u＝ Umsinωt. 如果线圈从对应图位置开始转动， 电路中感应电动势、 感应电流和路端电压将按余弦规律变化 e＝Emcosωt，i＝ Imcosωt，u＝Umcosωt.
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Um Im Em U＝ I＝ E＝ 2 . 2， 2，
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3．周期和频率：描述交变电流变化快慢的物理量． (1)周期：完成 一次周期性 变化所需的时间． (2)频率：在 1s 内完成周期性变化的次数 .
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电路中的感应电流、路端电压与感应电动势的变化规 律相同，如图所示．
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描述交流电的物理量
考点自清 1．瞬时值：反映不同时刻交变电流的大小和方向． 2．有效值：根据电流的热效应来规定的，即在同一 周期内，跟某一交流电使用同一电阻产生相等热量的直 流电的数值． 正弦交流电的有效值与最大值之间的关系：
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流电的有效值， 要搞清正(余)弦交流电有效值与最大值的关 Em Um Im 系(E＝ 、U＝ 、I＝ )，另外对特殊交流电(如方波交 2 2 2 流电)的有效值与最大值的关系能根据有效值的定义进行 计算．在交流电路中欧姆定律同样适用．恒定电流的有关 电功、电功率、电源效率、电源功率的计算方法在交变电 流电路中仍然成立．
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2．电容接在交流电源上，由于电容器交替进行充电和 放电，使电路中有了电流，表明交流电能通过电容，电容 虽能让交变电流通过，但对交变电流也有影响，其大小用
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容抗来表示．容抗与电容的 大小和交变电流的频率 都有关
系，电容越大、交变电流的频率 越高，容抗越 小.电容的作 用是“通交流、隔直流 ，通高频、阻低频”．
3．变化规律：N 匝面积为 S 的线圈以角速度 ω 转动， 从某次经过中性面开始计时，则 e＝ NBSωsinωt ，用 Em Em e sinωt 表示峰值， Em＝ NBSω ， 则 电流 i＝ ＝ R ＝ Imsinωt . R
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归纳领悟 1．交变电流的产生 当闭合矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴 匀速转动时，闭合线圈中就有交流电产生．如下图所示． 关于中性面：①中性面在垂直于磁场位置．②线圈通 过中性面时，穿过线圈的磁通量最大．③线圈平面通过中 性面时感应电动势为零．④线圈平面每转过中性面时，线 圈中感应电流方向改变一次，转动一周线圈两次通过中性 面，故一周内线圈中电流方向改变两次．
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归纳领悟 (1)交变电流的有效值是根据电流的热效应由同时间、 同电阻、同热量的直流电流来确定的；交变电流的平均值 是根据法拉第电磁感应定律中的平均感应电动势计算的．
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(2)在进行具体的计算，如求电路中的电功率、产生的 热量或保险丝的熔断电流时，应该使用有效值；求通过某 导体横截面的电荷量时应该用电流的平均值；在纯电阻电 路中运用欧姆定律时，可使用有效值或瞬时值．
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交流电及传感器
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第10章
交流电及传感器
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第10章
交流电及传感器
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最新考纲 1. 电磁感应现象
考向瞭望 Ⅰ 1. 交变电流的知识在高考题中常以选择 题的形式出现
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第10章 第1讲
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2．中性面： (1)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. (2)线圈转动一周， 两次经过中性面，线圈每经过一 次中性面，电流的方向就改变一次．
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第10章 第1讲
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第10章 第1讲
高考物理总复习
归纳领悟 交流电的产生是交流电部分的基础，应准确理解，重 点掌握．中性面是交流电产生过程中的一个重要位置，应 明确计时开始时线圈平面所在位置与中性面的关系．交流 电的瞬时值表达式 e＝Emsinωt、u＝Umsinωt、i＝Imsinωt 均为 t＝0 时，线圈在中性面的位置条件下的表达式．其中 Em＝nBSω，ω＝2πf.在交流电路中，交流电表测的都是交