第十一章 第1节 交变电流的产生和描述(必备基础知识课)-【导与练】2022高考物理一轮总复习教师用书word（人教版）山东专用

学习导航 2020高考 题号题型 考查方式 山东等级考 T5(单选题) 在电路动态分析的基础上加上了变压器,提高了考查的综合性,题目当中电路的串并联关系、变压器的特点、交变电流的有效值等都有涉及,还有图像分析也进行了考查,有利于提高学生的多方面知识的综合运用能力。 北京等级考 T9(单选题) 对含变压器的电路的动态分析,考查学生的分析推理能力和综合运用能力。 素养目标 物理观念:了解交变电流的内涵,能用公式和图像描述正弦交变电流,知道高压输电的原因和变压器工作原理,具有与交变电流相关的运动与相互作用的观念和能量观念。 科学态度与责任:能认识到物理学的理论发展是推动技术进步的源泉,能体会基础科学的重大发现在工业革命和社会发展中的作用。 第1节　交变电流的产生和描述(必备基础知识课) 必备知识1　 交变电流的产生 [footnoteRef:2]1.(正弦式交变电流的产生和图像)(2017·天津卷,6)(多选)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(　AD　) [2: 1.交变电流的概念 交变电流:电流、电压大小和方向随时间做周期性变化,这种电流叫交变电流,简称交流。如图为几种交变电流的电流随时间变化的图像。 2.正弦式交变电流的产生和图像 (1)产生:如图所示,在匀强磁场里,线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。 注意:正弦式交变电流的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。 (2)图像: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,其图像为正弦曲线。 ] 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8π2 J 解析:t=0时,磁通量为零,磁感线与线圈平面平行,A正确;当磁感线与线圈平面平行时,磁通量变化率最大,感应电动势最大,画出感应电动势随时间变化的图像如图,由图可知,t=1 s时,感应电流没有改变方向,B错误;t=1.5 s时,感应电动势为0,C错误;感应电动势最大值Em=NBSω=NΦm·=100×0.04× V=4π V,有效值E=×4π V=2π V,Q=T=8π2 J,D正确。 [footnoteRef:3]2.(正弦式交变电流的两个特殊位置及其特点)交流发电机发电示意图如图所示,线圈转动过程中,下列说法正确的是(　D　) [3: 　 (3)对中性面的理解 ] A.转到图(甲)位置时,通过线圈的磁通量变化率最大 B.转到图(乙)位置时,线圈中产生的感应电动势为零 C.转到图(丙)位置时,线圈中产生的感应电流最大 D.转到图(丁)位置时,AB边感应电流方向为A→B 解析:转到图(甲)位置时,线圈平面与磁感线垂直,磁通量最大,但磁通量变化率最小为零,故A错误;转到图(乙)位置时,线圈产生的感应电动势最大,故B错误;转到图(丙)位置时,线圈位于中性面位置,此时感应电流最小,且感应电流方向改变,故C错误;转到图(丁)位置时,根据右手定则判断AB边感应电流方向为A→B,故D正确。 必备知识2　交变电流的描述 [footnoteRef:4] [4: 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。对正弦式电流,其有效值和峰值的关系为E=,U=,I=。 (4)平均值:用=来计算。 3.“四值”的比较 ] 1.(对交变电流“四值”的理解)如图所示,矩形线圈abcd与可变电容器C、理想电流表A组成闭合电路。线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动,转动的角速度ω=100π rad/s。线圈的匝数N=100,边长ab=0.2 m,ad=0.4 m,电阻不计。磁感应强度大小B= T。电容器放电时间不计。下列说法正确的是(　B　) A.该线圈产生的交流电动势峰值为50 V B.该线圈产生的交流电动势有效值为50 V C.电容器的耐压值至少为50 V D.电容器的电容C变大时,电流表的示数变小 解析:Em=NBSω=100××(0.2×0.4)×100π V=50 V,故A错误;E==50 V,故B正确;电容器的耐压值为电压的最大值,至少为50 V,故C错误;电容器的电容C变大时,容抗变小,故电流表的示数变大,故D错误。 [footnoteRef:5]2.(交变电流的“四值”的比较)如图(甲)所示,在匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁感线