专题26 交流电的产生及描述-2023年高考冲刺物理热点知识讲练与题型归纳（全国通用）

学利购 学科网原创，让学司更会品！ JP.ZXXK.COM 学科网精品频道全力推荐 专题26交流电的产生及描述 [题型导航 题型一交变电流的产生及变化规律 ,1 题型二交流电有效值的求解 题型三交变电流”四值”的比较 ,7 ☒ 考点分桐 题型一交变电流的产生及变化规律 1.交变电流的产生 (1)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,最大，△中△t=0,e=0,=0,电流方向将发生改变. ②线圈平面与中性面垂直时，S∥B,中=0，△中△t最大，e最大，1最大，电流方向不改变. (③)电流方向的改变：线圈通过中性面时，电流方向发生改变，一个周期内线圈两次通过中性面，因 此电流的方向改变两次。 (4)交变电动势的最大值Em=nBS@,与转轴位置无关，与线圈形状无关， 2.交变电流的变化规律（线圈在中性面位置开始计时） 规律 函数表达式 图象 物理量 磁通量 Φ=中cos wt-=BScos ot 电动势 e=Eusin oot=nBSosin ot o -En.. 电压 u=Uasin ct=REmR+rsin cot 1 令学利网 学科网原针，让学司更会易！ JP.ZXXK.COM 学科网精品频道全力推荐 电流 i=lsin oot=EmR+rsin cot [例题1如图所示，一正方形线圈bcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO'匀速转动，沿 着OO'方向观察，线圈沿逆时针方向转动。已知匀强磁场的磁感应强度为B,线圈匝数为， 边长为1，电阻为R,转动的角速度为ω。则当线圈转至图示位置时，下列说法不正确的是() ( b 0 A.线图中感应电流的方向为abcda B。线图中的感应电流为吧 C.穿过线圈的磁通量为0 D.穿过某匝线圈磁通量的变化率为B12ω [例2]如图(a)→(b)→(c)一(d)一(e)过程是交流发电机发电的示意图。线圈的ab边 连在金属滑环K上，cd边连在金属滑环L上，用导体制成的两个电刷分别压在两个滑环上，线 圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接。下列说法正确的是() (a) (b) (c) (d) (e) A.图()中，线圈平面与磁感线垂直，磁通量变化案最大 B.从图(b)开始计时，线图中电流1随时间t变化的关系是i=Imsinct C.当线圈转到图(c)位置时，感应电流最小，且感应电流方向改变 D.当线图转到图(d)位置时，感应电动势最大，ab边感应电流方向为a→b [例（多选)如图1所示，一个面积为S的矩形线圈在匀强磁场中做匀速转动，穿过线圈的磁 2 令学利购 学科网原，让学司更会易！ JP.ZXXK.COM 学科网精品频道全力推荐 通量随时间变化如图2所示，下列说法正确的是() 0 图1 图2 A.时刻线圈平面垂直于中性面 B.t2时刻ad边的速度方向跟磁感线垂直 C.与时刻线圈平面与中性面重合 D.在如图1所示位置时，电流方向改变一次 [例题纠图1是一手摇发电机，其原理可简化为矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的中心轴 OO'匀速转动，产生随时间变化的感应电动势。 已知矩形线圈abcd的匝数为N,边长ab=cd=L1,bc=ad=L2,线圈所在处磁感应强度为B.线 图的角速度为ω，当线圈转动到图2所示位置时，其平面与磁场方向平行。 (1)求线圈转动到图2位置时ab边切割磁感线产生的感应电动势大小并判断ab两端电势的高低： (2)从线圈处于图2位置开始计时，t时刻线圈转至截面图中虚线所示位置，推导t时刻线圈产 生的感应电动势大小为e=NBL1L2 ocoswt: (3)如图3所示，线圈的ab、cd边分别通过电流与两个滑环e、f相连，滑环e、f与二极管D、 外电阻相连，组成闭合回路。二极管具有单向导电性，即加正向电压时其电阻可忽略不计，加反 向电压时电阻可视为无穷大。己知线圈电阻为，外电阻为R,电路其余部分电阻不计。计算经 过一段较长时间t(远大于线图转动周期)的过程中，外电阻R上产生的热量。 7体用) （战面图) 图 图2 图3 题型二交流电有效值的求解 1.正弦式交流电的有效值： 3 令学利网 学科网原，让学司更会易！ JP.ZXXK.COM 学科网精品频道全力推荐 I=Im\r (2),U=Um\r(2),E=Em\r(2) 2.非正弦式交流电有效值的求解需根据电流的热效应进行计算 [例题5]发电机的示意图如甲所示，边长为L的正方形金属框，在磁感应强度为B的匀强磁场中以 恒定角速度绕OO'轴转动，阻值为R的电阻两端的电压如图乙所示。其他电阻不计，图乙中 的Um为已知量。在金属框转动一周的过程中() 甲 A.框内电流方向不变 B.电动势的有效值为Um 。.流过电阻的电有量为契 D。电阻产生的焦耳热为心 [例题6)]如图甲所示为一