专题22 交变电流 2023年高考物理三轮精讲突破训练（全国通用）

专题22 交变电流 目录 考向一　正弦交变电流的产生及变化规律 1 考查方式一 交变电流的产生过程分析 1 考查方式二 交变电流的函数表达式的理解 3 考查方式三 交变电流的图象分析 3 考向二　交变电流“四值”的理解与应用 5 考查方式一 峰值 5 考查方式二 有效值 7 考查方式三 平均值 8 考查方式四 “四值”的综合应用 9 【题型演练】 12 考向一　正弦交变电流的产生及变化规律 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 特点 B⊥S B∥S Φ＝BS，最大 Φ＝0，最小 e＝n＝0，最小 e＝n＝nBSω，最大 感应电流为零，方向改变 感应电流最大，方向不变 2.正弦式交变电流的变化规律 磁通量：Φ＝Φmcos ωt；电动势：e＝Em sin ωt；电流：i＝Imsin ωt. 考查方式一 交变电流的产生过程分析 【例1】如图垂直于纸面向里的有界匀强磁场中有一个矩形线框abcd，线框以OO'为轴匀速转动，OO'与磁场右边界重合。若线框中产生电流的峰值为Im，由图示位置开始计时，则下列可以正确描述线框中电流随时间变化的图像是（　　） A． B． C． D． [变式]发电机的结构示意图如图所示，正方形金属框通过两半圆形金属环及导线与电阻构成一闭合回路，在匀强磁场中以恒定角速度绕轴转动，下列关于通过金属框的磁通量及通过电阻的电流i随时间变化的图像可能正确的是（　　） A． B． C． D． 考查方式二 交变电流的函数表达式的理解 【例2】一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生的电动势e＝200·sin 100πt(V)，那么(　　) A．该交变电流的频率是100 Hz B．当t＝0时，线圈平面恰好与中性面垂直 C．当t＝ s时，e达到峰值 D．该交变电流的电动势的有效值为200 V [变式]一交流电压为u＝100sin(100πt)V，由此表达式可知(　　) A．用电压表测该电压其示数为50 V B．该交流电压的周期为0.02 s C．将该电压加在“100 V,100 W”的灯泡两端，灯泡的实际功率小于100 W D．t＝ s时，该交流电压的瞬时值为50 V 考查方式三 交变电流的图象分析 【例3】电阻为1 Ω的矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动，线圈的电 动势随时间变化的图象如图所示．现把线圈的电动势加在电阻为9 Ω的电热丝上，则下列说法正确的是(　　) A．线圈转动的角速度为31.4 rad/s B．如果线圈转速提高一倍，则电流发生改变 C．电热丝两端的电压U＝100 V D．电热丝的发热功率P＝1 800 W [变式]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(　　) 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 考向二　交变电流“四值”的理解与应用 交变电流“四值”的比较 物理量 重要关系 适用情况及说明 瞬时值 e＝Emsin ωt i＝Imsin ωt 计算线圈某时刻的受力情况 峰值 Em＝nBSω Im＝ 讨论电容器的击穿电压 有效值 E＝，U＝， I＝ (只适用于正弦 式交变电流) (1)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热等) (2)电气设备“铭牌”上所标的值 (3)保险丝的熔断电流 (4)交流电表的读数 平均值 ＝BL ＝n ＝ 计算通过电路截面的电荷量 考查方式一 峰值 矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴转到与磁感线平行时，感应电动势有最大值。 此时电阻电路中的电流及用电器两端电压也有最大值，。 最大值和线圈形状无关，和垂直磁场的转动轴的选取无关，即一定，不变。 最大值在实际中有一定的指导意义，所有使用交变电流的用电器，其最大耐压值，应大于其使用的交流电压的最大值，电容器上的标示电压，即其耐压值，是电容器所允许加的电压的最大值。 【例4】在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图1所示．产生的交变电动势的图像如图2所示，则 A．=0.005s时线框的磁通量变化率为零 B．=0.01s时线框平面与中性面重合 C．线框产生的交变电动势有效值为311V D．线框产生的交变电动势频率为100Hz [变式]低压卤素灯在家庭电路中使用时需要变压器降压。若将“”的交流卤素灯直接通过变压器（视为理想变压器）接入电压为的交流电后能正常