(A版)201x版高考物理一轮复习 考点考法 第12章 交变电流 新人教版

②中性面
a．定义：平面线圈在匀强磁场中旋转，当线圈平面垂 直磁感线时，线圈所在平面叫中性面．
b．中性面的特点
i．穿过线圈的磁通量最大，即Φ＝BS.
ii.线圈中磁通量的变化率最小，感应电动势最小，为
零，即E＝0.
ii如i.图每所示经，长过为一L、次宽为中d 的性线圈面在，中性闭面开合始回以角路速度中ω绕的过电O 点流、垂方直向于纸就面的改转 变一次． 动轴旋转，线圈 a、b 两边切割磁感线产生感应电动势 e.e＝2BLv⊥，v⊥＝vsin θ，θ＝ωt， ✓ v＝(ω3R)＝正ωd2，弦交流电的变化规律
例1
【解析】
在 t＝0.01 s 时刻，电动势为零，则线圈平面位于中性面，穿过线圈的磁通量最大，选项 A
错误；电动势的最大值为 Em＝6
2 V，电压表测量的是有效值，故示数为6 2 V＝6 V，选 2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
项
B
错误；灯泡消耗的功率
E2 62 P＝ R ＝12
W＝3
W，选项 C 正确；周期为 0.02
s，瞬时电动势表
例1
图甲是一台小型发电机的构造示意图，线圈逆时针 转动，产生的电动势e随时间t变化的正弦规律图 像如图乙所示．发电机线圈的内阻不计，外接灯
泡A．在的t＝电0.阻01 s为时刻1，2穿Ω过线.圈则的磁(通量为零)
B．电压表的示数为 6 2 V C．灯泡消耗的电功率为 3 W D．若其他条件不变，仅将线圈的转速提高一倍，则线圈电动势的表达式 e＝ 12 2sin 100πt(V)
C．阻线圈r转＝动过5程Ω中产，生线的最圈大电与动外势为电10路0 连2 V接的定值电阻R＝45 D．Ω电压，表的电示压数为表45为2理V 想交流电表．则下列判断正确的
是( )
例1
【解析】
由图乙可知，线圈转动的周期为 T＝6.28×10－2 s，A 错误；t＝0 时刻，磁通量为零，线圈平
面与磁感线平行，B 正确；线圈产生的最大感应电动势 Em＝nBSω＝nΦmω＝50×2×10－2×
考点33
核心方法 重点突破
考法1 交变电流的图像问题
例1
[河南豫南九校2018质检](多选)图甲为小型交流发 电机的原理图，发电机的矩形线圈在匀强磁场中 绕垂直于磁场方向的轴OO′匀速转动，从t＝0时 刻开始，通过矩形线圈的磁通量随时间变化的规
AB．．律线t＝圈0如转时动图刻的线乙周圈期平所为面示与6.磁28，感s线已平知行 线圈的匝数n＝50，线圈的电
是赫兹，符号为Hz.频率越大，交变电流变化越快．
✓ (2)交变电流的“四值” ①瞬时值：交变电流的瞬时值反映的是不同时刻交变电流
的大小和方向，瞬时nΔΔ值Φt 表达式为e＝Emsin ωt.
④有效值：交变电流的有效值是根据电流的热效 应规定的，即在交流电的一个周期内，跟某一交变 电流使同一电阻产生相等热量的直流电的数值，叫 该交E＝变Em电，U流＝U的m，I有＝ I效m . 值．正弦式交变电流的有效值和 最大值2之间的2 关系2 ：
2．描述交变电流的物理量
✓ (1)周期和频率 ①周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间，单位
是秒(s)；周期越大，交变电流变化越慢；在一个周期
②内频f＝，率1T＝交f2ωπ：，变交我电国变市流电电频的率流方为在5向0 1Hz变，s即化内每2秒完次钟成内．，周电流期的性方向变变化化10的0 次次． 数，单位
由以上四式得 e＝2BLωd2sin ωt，e＝BSωsin ωt，若线圈为 n 匝，则 e＝nBSωsin ω t，
①函数式：e＝Emsin ωt(Em＝nBSω)，
i＝Imsin ωtIm＝R＋Em r＝nRB＋Sωr ， u＝Umsin ωtUm＝ImR＝nRB＋SωrR.
②图像：正弦交流电的电动势 e、电流 i 和电压 u，其变化规律可用如图所示函数图像描 述．
第12章 交变电流
l 考点33 交流电的产生与描述 l 考点34 变压器 电能的输送
考点33 交流电的产生与描 述
➢必备知识 全面把握 ➢核心方法 重点突破
考法1 交变电流的图像问题 考法2 有效值和平均值的求解
➢考法例析 成就能力
题型1 交流电的产生及变化规律 题型2 交变电流的“四值”及应用
必备知识 全面把握
1．交变电流的产生和规律
✓ (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叫交变
电流，简称交流电．方向随时间做周期性变化是交流电 的重要特征．如图所示的电流都是交变电流．
②正弦式交变电流：随时间按正弦规律变化的交变电流叫 正弦式交变电流．正弦式交变电流的图像是正弦曲线．
✓ (2)正弦交流电的产生
例2
【解析】 交变电流的最大值
Im＝ERm＝nBRSω，则交变电流的有效值
I＝
Im ＝nBSω，交变电流的平 2 2R
均值
E nΔΔΦt nB·ΔΔt S nBS 2nBSω
I＝R＝ R ＝
R
＝ π＝ R×2ω
πR
.
nBSω 2nBSω 2R πR
考点33
考法例析 成就能力
题型1 交流电的产生及变化规律
达式为 e＝Emsin ωt＝6 2sin 100πt(V)，转速提高一倍后，最大值变成 12 2V，ω＝2 πn，故角速度变为原来的 2 倍，表达式应为 e＝12 2sin 200πt(V)，选项 D 错误．
题型2 交变电流的“四值”及应用
例2
[课标全国Ⅲ2016·21，6分](多选)如图，M为半圆 形导线框，圆心为OM；N是圆心角为直角的扇形导 线框，圆心为ON；两导线框在同一竖直面(纸面)内； 两圆弧半径相等；过直线OMON的水平面上方有一匀 A强．两磁导线场框，中均磁会产场生方正弦向交流垂电直于纸面．现使线框M、N在t B＝．两0导时线框从中图感应示电流位的置周期开都等始于，T 分别绕垂直于纸面且过OM C和(．在OtN＝的T8)时轴，两，导以线框相中产同生的的感周应电期动T势逆相等时针匀速转动，则
2π 6.28×10－2
V＝100
V，C 错误；电压表的示数为 U＝
Em
·R＝45
2（R＋r）
2 V，D 正确．
考法2 有效值和平均值的求解
例2
匝数为n、面积为S、电阻为R的闭合线圈在磁感应 强度为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动，在 线圈从中性面开始匀速转过90°的过程中，求此 交变电流的有效值和平均值．