第12章 第1节 交变电流的产生及描述(教参)-【名师导航】2024年高考物理一轮总复习(新教材新高考)通用版

[教师备选资源] 真题索引 　　　　　　 　　　2022·山东卷·T4　　　　　　　2022·湖南·T6　　　　　　2022·广东卷·T4 　　　　 2021·山东卷·T9　　　　　　　　　　　2021·河北卷·T8 　　　　　 2021·广东卷·T7　　　　　　　　　2021·湖南卷·T6 考情分析 1．从近几年高考试题分析，本专题考查重点是理想变压器的工作原理以及各物理量之间的关系，有时也考查远距离输电、交变电流的产生、变化规律，以及和电路或电磁感应的综合知识点，多以选择题的形式命题考查。 2．本章题目属于简单题型，综合性不强，有时和电路以及电磁感应结合命题。题目内容多体现在对理想变压器模型的理解以及各物理量间的关系的应用上。 课程标准 1．通过实验，认识交变电流，能用公式和图像描述正弦交变电流。 2．通过实验，探究并了解变压器原、副线圈电压与匝数的关系、知道远距离输电时通常采用高压输电的原因。 3．了解发电机和电动机工作过程中的能量转化，认识电磁学在人类生活和社会发展中的作用。 4．知道非电学量转换成电学量的技术意义。 5．通过实验，了解常见传感器的工作原理，会利用传感器制作简单的自动控制装置。 第1节　交变电流的产生及描述 一、交变电流的产生 1．交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化的电流，简称交流(AC)。下图是几种常见交变电流的图像。 图1　　　　　　　　图2 图3　　　　　　　　图4 2．正弦式交变电流的产生和图像 (1)正弦式交变电流的一种产生方式：在匀强磁场中，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，如图。 (2)中性面 a．定义：与磁场方向垂直的平面。 b．特点：线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为0，感应电动势为0。 线圈每经过中性面一次，电流的方向就改变一次。 (3)图像：用以描述交变电流随时间变化的规律，是一条正弦或余弦曲线。如果线圈从中性面位置开始计时，其图像为如图所示的正弦曲线。 图1　　　　　　图2　　　　　图3 二、描述交变电流的物理量 1．周期和频率 (1)周期T：交变电流完成一次周期性变化(线圈转动一周)所需要的时间，单位是秒(s)。公式T＝。 (2)频率f：交变电流在1秒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＝。 2．正弦式交变电流的四值 (1)瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数。 (2)峰值：交变电流的电流或电压所能达到的最大值。 (3)有效值： ①定义：让交流电和直流电通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热量相等，就把这一直流电的数值叫作这一交流电的有效值。 ②有效值和峰值的关系：E＝，U＝，I＝。 (4)平均值：交变电流i­t图像中波形与横轴所围面积跟时间的比值。 一、易错易混辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)正弦式交流电只能通过线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动产生。 (×) (2)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动经过中性面时，穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势为零，电流方向发生改变。 (√) (3)通常所说的家庭电路中额定电压“220 V”是指交变电压的有效值。 (√) (4)将交流电流表接入交变电路中，指针会来回摆动。 (×) (5)交变电流的峰值总是有效值的倍。 (×) 二、教材习题衍生 1．(人教版选择性必修第二册改编)(多选)如图所示，KLMN是一个竖直的矩形导线框，全部处于磁感应强度为B的水平方向的匀强磁场中，线框面积为S，MN边水平，线框绕某一竖直固定轴以角速度ω匀速转动。在MN边与磁场方向的夹角达到30°的时刻(图示位置)，则以下说法正确的是(　　) A．线圈中感应电流的方向为MLKNM B．此时线圈中的感应电动势为BSω C．穿过线圈磁通量随时间的变化率恒定 D．从与磁场平行开始计时，穿过线圈磁通量的瞬时值表达式为Φ＝BScos ωt AB　[MN边与磁场方向成30°时，线圈平面与中性面夹角为60°，此时感应电动势e＝Emsin ωt＝BSωsin 60°＝BSω，通过线圈的磁通量增大，感应电流产生的磁场方向向左，根据安培定则可知电流方向为MLKNM，A、B选项正确；E＝，线圈转动过程中电动势变化，即穿过线圈的磁通量变化率发生变化，C选项错误；从与磁场平行开始计时，磁通量瞬时值表达式为Φ＝Φmsin ωt＝BSsin ωt，D选项错误。] 2．(人教版选择性必修第二册改编)某交变电流的i­t图像如图所示，则其电流的有效值为(　　) A．1.5 A B．2 A C． A D． A C　[Q＝2IRt1＋2IRt2＝2.8R，Q＝I2Rt＝I2R， 联立解得I＝ A，故选C。] 3．(人教版选择性必修第二册改编)(多选)有A、B、C三条导线，它们与大