高考物理总复习 10.1 交变电流的产生及描述(选考部分,B版)

• 考点一 交变电流
• [知 识 梳 理]
• 1．交变电流
• (1)定义：大小
方和向
做周期性变化的电流。
都随时间
• (2)图象：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，如图(a)所示。
• 2．正弦交变电流的产生和图象 • (1) 产 生 ： 在 匀 强 磁 场 里垂，直于线磁场圈 绕
B项正确；t＝0.02 s时，感应电动势应为零，
C、D项均错误。
• 答案 B
• 5．(高考热点→交变电流产生过程的特殊位 置)有一10匝正方形线框，边长为20 cm，线
框 总 电 阻 为 1 Ω ， 线 框 绕 OO′ 轴 以 10π
rad/s的角速度匀速转动，如图所示，垂直于 线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5 T。求：
[知 识 梳 理] 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＝2ωπ。 (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＝
• 3．(高考热点→对交变电流产生过程的理 解)(2016·东阳市联考)如图所示，为演示交变电流 产生的装置图，关于这个实验，正确的说法是 •( )
• A．线圈每转动一周，指针左右摆动两次 • B．图示位置为中性面，线圈中无感应电流
• C．图示位置ab边的感应电流方向为a→b
• D．线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零
• [加试要求]
• 1．交变电流(c) 2.描述交变电流的物理量 (c) 3.电感和电容对交变电流的影响(b) 4. 变压器(c) 5.电能的输送(c) 6.实验：探 究变压器线圈两端的电压与匝数的关系(√)
• 第1讲 交变电流的产生及描述
• [考纲解读] (1)知道正弦式交变电流的图 象描述。(2)知道正弦式交变电动势、电流、 电压的瞬时值表达式。(3)知道正弦式交变电 流的峰值和有效值之间的关系。(4)知道电器 上标注的、电表测量的和通常所说的电压、 电流均为有效值。(5)能从正弦式交变电流的 图象中读出峰值、周期。(6)能对正弦式交变 电流的图象描述和函数式描述进行转换。(7) 知道电容器对交变电流的阻碍作用及电容器 的电容与交变电流的频率有关。(8)知道电容 器具有“隔直流、通交流”和“阻低频、通 高频”的特点。
磁场中。通过线圈内的磁通量Φ随时间的变
化规律如图乙所示。下列说法正确的是
•( )
A．t1、t3 时刻通过线圈的磁通量变化率最大 B．t2、t4 时刻线圈中感应电流方向改变 C．t1、t3 时刻线圈中感应电流方向改变 D．t2、t4 时刻线圈中感应电动势最小 解析 t1、t3 时刻磁通量最大，磁通量的变化率为零，这两个时刻 感应电流方向改变，t2、t4 时刻感应电动势最大，选项 A、B、D 错误，C 正确。 答案 C
方向的轴匀速转
• 动。 • (2)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 (e)、(f)、
• (g)所示。
• [规 律 方 法] • 1．交流电产生过程中的两个特殊位置
图示
概念
中性面位置
与中性面垂直的位置
B⊥S
B∥S
特点
Φ＝BS，最大 e＝nΔΔΦt ＝0，最小
• 该线框产生的交变电流电动势最大值、电 流最大值分别是多少？
解 析 交 变 电 流 电 动 势 最 大 值 为 Em ＝ nBSω ＝ 10×0.5×0.22×10π V＝6.28 V，电流最大值为 Im＝ERm＝6.128 A＝ 6.28 A。 答案 6.28 V 6.28 A
• 考点二 描述交变电流的物理量
•( )
• A．t＝0时刻，线圈平面与中性面垂直 • B．t＝0.01 s时刻，Φ的变化率最大 • C．t＝0.02 s时刻，感应电动势达到最大
• D．该线圈产生的相应感应电动势的图象如图 乙所示
• 解析 由题图甲可知t＝0时刻，线圈的磁通 量最大，线圈处于中性面，t＝0.01 s圈在磁场中匀速转动时，在电路中 产生呈周期性变化的交变电流，线圈经过中 性面时电流改变方向，线圈每转动一周，有 两次通过中性面，电流方向改变两次，指针 左右摆动一次，故A错；线圈处于图示位置时，
ab边向右运动，由右手定则，ab边的感应电 流方向为a→b，故C对；线圈平面与磁场方向 平行时，ab、cd边垂直切割磁感线，线
• 圈产生的电动势最大，也可以这样认为，线 圈平面与磁场方向平行时，磁通量为零，但 磁通量的变化率最大，B、D错误。
• 答案 C
• 4．(高考热点→交变电流的产生过程与图象 的综合考查)一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂 直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通 量随时间变化的图象如图甲所示，则下列说 法中正确的是
Φ＝0，最小 e＝nΔΔΦt ＝nBSω，最大
感应电流为零，方向改变 感应电流最大，方向不变
• 2．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Em＝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。
• [题 组 训 练]
• 1．(基础考点→交变电流产生的条件)如图所
示，面积均为S的单匝线圈绕其对称轴或中心 轴在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动，能产 生 正 弦 交 变 电 动 势 e ＝ BSωsin ωt 的 图 是
()
• 解析 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向 的轴(轴在线圈所在平面内)匀速转动，产生
的正弦交变电动势为e＝BSωsin ωt，由这
一原理可判断，A图正确。
• 答案 A
• 2．(基础考点→交变电流的产生过程)一闭合
矩形线圈abcd绕垂直于磁感线的固定轴OO′
匀速转动，线圈平面位于如图甲所示的匀强