第十二章 第1讲 交变电流的产生和描述-【金版教程】2024高考物理一轮复习解决方案全书word（新教材）

金版教程 高考科学复习解决方案 物理 第讲　交变电流的产生和描述 [教材阅读指导] (对应人教版选择性必修第二册相关内容及问题) 　第三章第1节，阅读“交变电流的变化规律”这一部分内容，图3.1－5中的线圈若自中性面开始计时，穿过线圈的磁通量和线圈中产生的电动势随时间变化的函数表达式各是什么？ 提示：穿过线圈的磁通量随时间变化的函数表达式为Φ＝Bld cos ωt； 线圈中产生的电动势随时间变化的函数表达式为e＝Bldωsin ωt。 　第三章第1节[练习与应用]T4。 提示：e＝BSω，电流方向为KNMLK。 　第三章第2节[练习与应用]T2；T5；T7。 提示：T2：判断能否击穿电介质时应将电容器的耐压值与交流电的峰值进行比较。Um＝U＝9 V>10 V，故不能。 T5：求电功、电热、电功率时应用交流电的有效值。968 W。 T7：5 A。 　第三章[复习与提高]B组T6。 提示：(1)；(2)。 物理观念　交变电流、交变电流的图像 1．交变电流 (1)定义：大小和方向随时间做周期性变化的电流叫作交变电流。 (2)图像：用以描述交变电流随时间变化的规律，图a、b、c、d所示电流都属于交变电流，其中按正弦规律变化的交变电流叫作正弦式交变电流，简称正弦式电流，如图a所示。 2．正弦式交变电流的产生和变化规律 (1)产生：在匀强磁场中，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动产生的电流是正弦式交变电流。 (2)中性面 ①中性面：与磁感线垂直的平面称为中性面。 ②中性面的特点以及与峰值面(中性面的垂面)的比较 中性面 峰值面 含义 与磁场方向 垂直的平面 与磁场方向 平行的平面 穿过线圈的磁通量 最大(BS) 0 磁通量的变化率 0 最大 感应电动势 0 最大(NBSω) 电流方向 发生改变 不变 (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)正弦式交流电的图像：如果从线圈位于中性面位置时开始计时，其图像为正弦曲线。如图甲、乙、丙所示。 (5)正弦式交变电流的函数表达式(线圈在中性面位置时开始计时) ①电动势e随时间变化的规律：e＝Emsinωt，其中ω表示线圈转动的角速度，Em＝NBSω。 ②负载两端的电压u随时间变化的规律：u＝Umsinωt。 ③电流i随时间变化的规律：i＝Imsinωt。 物理观念　描述交变电流的物理量 1．周期和频率 (1)周期(T)：交变电流完成一次周期性变化(线圈转一周)所需的时间。单位是秒(s)。公式T＝。 (2)频率(f)：交变电流完成周期性变化的次数与所用时间之比。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、峰值、有效值和平均值 (1)瞬时值：交变电流的电动势、电流或电压在某一时刻的值，是时间的函数。 (2)峰值：交变电流的电动势、电流或电压所能达到的最大值。 (3)有效值 ①定义：让交变电流与恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交变电流的一个周期内它们产生的热量相等，就把这个恒定电流的电流I、电压U叫作这一交变电流的有效值。 ②正弦式交流电有效值和峰值的关系：E＝，U＝，I＝。 (4)平均值：交变电流图像中图线与时间轴所围面积跟对应时间的比值。 一 堵点疏通 1．将一个平面线圈置于匀强磁场中，并使它绕位于线圈平面内且垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈中产生的一定是正弦式交变电流。(　　) 2．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，经过中性面时，线圈中的感应电动势最大。(　　) 3．有效值公式I＝ 适用于任何交变电流。(　　) 4．交流电表的测量值是交变电流的有效值。(　　) 5．我国使用的交变电流周期是0.02 s，电流方向每秒改变100次。(　　) 6．电路中保险丝的熔断电流是指电流的最大值。(　　) 7．电容器的耐压值要高于交变电流的最大电压才不会被击穿。(　　) 答案　1.√　2.×　3.×　4.√　5.√　6.× 7．√ 二 对点激活 1．下图中不表示交变电流的是(　　) 答案　A 解析　大小和方向都发生周期性变化的电流是交变电流，A项的电流方向不变，所以A是直流电而不是交流电，B、C、D项中的电流都是交变电流，故选A。 2．(人教版选择性必修第二册·第三章第1节[演示]“观察交变电流的方向”改编)把发光颜色不同的两个二极管并联(该类二极管具有单向导电性，导通时发光)，使两者正负极方向不同。当摇动如图所示的手摇发电机时，两个二极管交替发光，则流过其中一个二极管的电流是(　　) A．交流电 B．直流电 C．恒定电流 D．涡流 答案　B 解析　交流电是指大小和方向发生周期性变化的电流，直流电的方向不变，恒定电流的大小与方向均不变，涡流是整块导体中