第14章 第1讲　交变电流的产生与描述-2022新高考物理一轮复习【名师导航】配套Word教参(人教版)

课标要求 考情分析 2.2.4 通过实验，认识交变电流。能用公式和图像描述正弦交变电流。 2.2.5 通过实验，探究并了解变压器原、副线圈电压与匝数的关系。知道远距离输电时通常采用高压输电的原因。 2.3.3 知道电磁波的发射、传播和接收。 2.3.4 认识电磁波谱。知道各个波段的电磁波的名称、特征和典型应用。 2.4.1 知道非电学量转换成电学量的技术意义。 2.4.2 通过实验，了解常见传感器的工作原理。会利用传感器制作简单的自动控制装置。 2.4.3 列举传感器在生产生活中的应用。 1.新高考例证 2020年山东高考卷第5题，考查的内容涉及变压器、串并联电路、交变电流等必备知识。需要考生从物质和能量观念等科学素养出发，综合运用电磁学基本概念和基本规律解决问题。该题涉及的电路元件，都是与日常生活紧密关联的，这将有助于提升考生对电气化现代生活的适应能力。 2.新高考预测 (1)交变电流结合变压器电路考查仍然是新高考的重点。 (2)注重对基础知识的扎实掌握及电学规律的灵活应用与计算。 知识体系 第1讲　交变电流的产生与描述 一、正弦式交变电流 1．产生：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，电流方向不变。 3．电流方向的改变 一个周期内，线圈中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。 思考辨析 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。 (×) 提示：矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，才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。 (×) 提示：转动过程中，穿过线圈的磁通量最大时，线圈平面与中性面重合，此时，感应电动势为0。 3．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动经过中性面时，线圈中的感应电动势为0，电流方向发生改变。 (√) 二、交变电流的描述 1．交变电流的周期和频率的关系：T＝。 2．交变电流的“四值” (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作交变电流的有效值。对正弦式交变电流，其有效值和峰值的关系为E＝。，I＝，U＝ (4)平均值：用E＝n 来计算。 思考辨析 1．交变电流的峰值总是有效值的 倍。 (×) 提示：只有正弦式交变电流，峰值才是有效值的 倍。 2．图甲、乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示的电压按正弦式规律变化。 (1)图甲、乙表示的都是交变电流吗？ (2)图甲所示电流的有效值是多少？图乙所示电流的有效值和图甲的相等吗？ 提示：(1)是。 (2)题图甲所示交变电流的有效值是 ＝220 V。题图甲、乙所示交变电流的有效值不相等。 考点1　正弦式交变电流的产生及变化规律(能力考点) 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像如图乙所示。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 【自主解答】 B　解析：由题图乙电动势随时间变化的正弦规律图像可知，计时起点e＝0，即从中性面开始计时，选项A错误；由题图乙可知周期为0.02 s，所以频率为50 Hz，即每秒钟内电流方向改变100次，选项B正确；由题图乙可知，电动势的有效值为 22 V，所以灯泡两端的电压为U＝×22 V＝19.8 V，选项C错误；0～0.01 s时间内，通过灯泡的电流均为正方向，所以电荷量不可能为0，选项D错误。 【核心归纳】 正弦式交变电流的变化规律(线圈从中性面位置开始计时) 规律物理量 函数表达式 图像 磁通量 Φ＝Φmcos ωt＝BS cos ωt 电动势 e＝Emsin ωt＝nBSωsin ωt 电压 u＝Umsin ωt＝sin ωt 电流 i＝Imsin ωt＝sin ωt 1．(多选)如图所示，M为半圆形导线框，圆心为OM；N为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平面(纸面)内；两圆弧半径相等；过直线OMON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