第十一章 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（老教材，人教版）

考点内容 三年考题分析 核心素养 2022 2021 2020 交变电流、交变电流的图象 科学思维： 1．利用图象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 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 实验十二：传感器的简单使用 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·填一填] [知识点1]　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　. [思维诊断]► 判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”． (1)交变电流的主要特征是电流的方向随时间周期性变化．( √ ) (2)大小变化而方向不变的电流也叫交变电流．( × ) (3)线圈经过中性面时产生的感应电动势最大．( × ) [知识点2]　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，＝. [思维诊断]► 判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”． (1)最大值和有效值之间的 倍关系只适用于正弦交流电．( √ ) (2)交流电压表及交流电流表的读数均为峰值．( × ) (3)交流电气设备上所标的电压和电流值是交变电流的有效值．( √ ) [教材挖掘·做一做] 1．(人教版选修3－2 P35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　[根据图象，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．(人教版选修3－2 P36第2题改编)某电容器两端所允许加的最大直流电压是250 V．它在正弦交流电路中使用时，交流电压可以是(　　) A．250 V B．220 V C．352 V D．177 V 解析：D　[电容器的耐压值是指最大值，根据正弦交流电的有效值公式得：U＝＝ V＝177 V．] 3．(人教版选修3－2 P34第5题改编)有一个正方形线圈的匝数为10 匝，边长为20 cm，线圈总电阻为1 Ω，线圈绕OO′轴以10π rad/s的角速度匀速转动，如图所示，匀强磁场的磁感应强度为0.5 T，问： (1)该线圈产生的交变电流电动势的峰值、电流的峰值分别是多少？ (2)若从中性面位置开始计时，写出感应电动势随时间变化的表达式． (3)线圈从中性面位置开始转过30°时，感应电动势的瞬时值是多大？ 解析：(1)交变电流电动势的峰值为Em＝nBSω＝10×0.5×0.22×10π V＝6.28 V 电流的峰值为Im＝＝6.28 A. (2)从中性面位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为e＝Emsin ωt≈6.28sin 10πt V. (3)线圈从中性面位置开始转过30°，感应电动势的瞬时值