第十二章 第1讲 交变电流的产生和描述-【创新教程】2024高考物理总复习大一轮教师用书word（新教材，人教版）

[教师专享] 考点内容 三年考题分析 核心素养 2022 2021 2020 交变电流、交变电流的图像 1.科学思维： (1)利用图像法研究交变电流的规律 (2)利用等效法研究交变电流的有效值 (3)利用守恒的思想分析理想变压器和远距离输电问题 2．科学态度与责任 (1)交流发电机原理 (2)变压器在实际生活中的广泛应用 (3)电子秤、电熨斗、电饭锅、报警器等传感器元件在生活中的应用 (4)汽油点火装置的工作原理 正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值 广东卷，4T 浙江卷，5T 理想变压器 山东卷，4T 湖南卷，6T 河北卷，3T 广东卷，7T 湖南卷，6T 河北卷，8T 山东卷，9T Ⅲ卷，20T 远距离输电 Ⅱ卷，19T 实验十五：探究变压器原副线圈电压与匝数的关系 实验十六：利用传感器设计并制作简单的自动控制装置 广东卷，12T 山东卷，14T Ⅲ卷，23T 第1讲　交变电流的产生和描述 [必备知识·填充] [知识点一]　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　不改变　. 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． 5．交变电动势随时间的变化规律：e＝　nBSωsin_ωt　. [知识点二]　描述交变电流的物理量　 1．周期和频率 (1)周期T：交变电流完成1次周期性变化所需要的　时间　，单位是秒(s)．表达式为T＝＝(n为转速)． (2)频率f：交变电流在1 s内完成　周期性变化　的次数，单位是　赫兹(Hz)　. (3)周期和频率的关系：T＝或f＝. 2．交变电流的瞬时值、最大值、有效值和平均值 (1)瞬时值：交变电流　某一时刻　的值，是时间的函数． (2)最大值：交变电流或电压所能达到的最大的值． (3)有效值：让恒定电流和交变电流分别通过阻值相等的电阻，如果在交流的一个周期内它们　产生的热量　相等，就可以把恒定电流的数值规定为这个交变电流的有效值． (4)正弦式交变电流的有效值与最大值之间的关系 I＝，U＝，E＝. (5)交变电流的平均值：＝n，＝. [学情自测·验收] 一、思考辨析(正确的画“√”，错误的画“×”) 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．(　×　) 2．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零，电流方向发生改变．(　√　) 3．交流电压表和电流表测量的是交流电的峰值．(　×　) 4．交变电流的峰值总是有效值的倍．(　×　) 5．可以用平均值计算交变电流产生的热量．(　×　) 6．交流电路中电压表、电流表的示数都是有效值．(　√　) 二、走进教材 1．(人教版选择性必修第二册 P53思考与讨论改编)通过一阻值R＝100 Ω的电阻的交变电流如图所示，其周期为1 s．电阻两端电压的有效值为(　　) A．12 V　 B．4 V　 C．15 V　 D．8 V 解析：B　[根据图像，一个周期T＝1 s，设该交变电流的有效值为U,0～0.4 s的时间间隔为t1＝0.4 s，0.4～0.5 s的时间间隔t2＝0.1 s，根据电流的热效应，由2(IRt1＋IRt2)＝·T，解得U＝4 V，B正确．] 2.(人教版选择性必修第二册 P55第4题改编)如图所示为一个单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时产生的正弦式交变电流的波形图，若只将线圈的转速变为原来的2倍，则(　　) A．峰值变为20 A B．周期变为0.4 s C．转速变为100 r/s D．提高转速前，在t＝0.05 s到t＝0.1 s时间内，穿过线圈的磁通量逐渐增大 解析：A　[由题图可知电流的瞬时值表达式为i＝cos ωt，峰值为10 A，周期为0.2 s，转速n＝＝5 r/s，转速变为原来的2倍后，n′＝2n＝10 r/s，故C错误；由ω＝2πn可知，角速度变为原来的2倍，由T＝可知，周期变为原来的一半，即0.1 s，故B错误；由Em＝BSω可知，峰值变为原来的2倍，即峰值变为20 A，故A正确；由题图可知，提高转速前，在t＝0.05 s到t＝0.1 s时间内，电流逐渐增大，综合分析可知穿过线圈的磁通量逐渐减小，但变化得快，故D错误．] 3．(人教版选择性必修第二册 P51第4题改编)如图所示，KLMN是一个竖直的矩形导线框，全部处