第十二章 第1讲 交变电流的产生和描述-【导与练】2024高考物理一轮复习高中总复习第1轮教学课件PPT（新教材，鲁科版）

第十二章　交变电流与远距离输电　电磁波传感器及其应用 高考 年份 命题轨迹 考查点 1.命题难度:试题以中低档难度为主,很少出现高难度题目。 2.命题频率:高考虽然对该部分知识点考查不多,但交变电流仍是选择题中的命题热点。典型的题型有:①根据线框在磁场中的转动求解描述交变电流的物理量;②根据交变电流的图像或表达式求解描述交变电流的物理量;③变压器的基本原理和动态分析;④远距离输电问题。 3.命题情境:交变电流是电磁感应现象的应用,经常与家庭电路和工业电路、家用电器、磁电式电流表、发电机、变压器、远距离输电、无线充电情境相联系进行考查。 4.模型图示 2022 山东卷T4(3分) 利用提供的单匝线圈的条件,考查多个副线圈的变压器比值关系 广东卷T4(4分) 利用旋转磁极式发电机考查正弦式交变电流的电动势、频率和电功率问题 湖南卷T6(4分) 理想变压器的动态分析问题 河北卷T3(4分) 利用线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动产生正弦交变电流,考查交变电流的四值描述以及变压器的比值 关系 2021 山东卷T9(4分) 输电能耗演示电路中的相关物理量的分析和计算 广东卷T7(4分) 变压器情境下对交变电动势大小的影响因素、周期和频率关系的考查 福建卷T3(4分) 副线圈住户使用的用电器增加时,理想变压器的动态分析问题的考查 湖南卷T6(4分) 理想变压器的动态分析问题的考查 河北卷T8(4分) 有多个副线圈的理想变压器的原理分析及相关物理量的计算,并结合交变电流的产生与描述问题的考查 第1讲　交变电流的产生和描述 梳理必备知识 回归教材 一、交变电流 1.直流电流和交变电流 (1)直流电流:方向不随 变化的电流。 (2)交变电流:电流大小和 都随时间做周期性变化。 2.正弦式交变电流的产生条件和图像 (1)产生条件:在匀强磁场中,线圈绕 于磁场方向的轴 转动。 时间 方向 垂直 匀速 (2)中性面和两个特殊位置的特点。 ①中性面:与磁场方向 的平面。 垂直 (3)电流方向的改变:线圈通过中性面时,电流方向 ,一个周期内线圈两次通过中性面,因此电流的方向改变 。 (4)变化规律:当线圈从中性面开始计时。 ①电动势随时间的变化规律:e= ,式中Em表示电动势的 值。对于n匝线圈,Em= 。  不切割 垂直切割 发生改变 两次 Emsin ωt 最大 nBSω ②负载两端的电压u、流过负载的电流i随时间的变化规律:u= ,i= 。式中Um和Im分别是电压和电流的最大值,也叫峰值,而e、u、i则是相应的物理量的 值。  Umsin ωt Imsin ωt 瞬时 二、描述交变电流的物理量 1.周期和频率 周期性 赫兹 2.交变电流的瞬时值、峰值和有效值 时刻 最大 耐受 热量 [教材情境] (教科版选择性必修第二册第57页“理论探究”)如图所示,将手摇发电机磁极间的磁场视为磁感应强度为B的匀强磁场,方向水平向右;线圈简化为单匝矩形线圈abcd,设线圈abcd绕水平的中心轴OO′沿逆时针方向以角速度ω匀速转动。 1.正误辨析 (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)线圈在磁场中转动的过程中穿过线圈的磁通量最大时,产生的感应电动势也最大。(　 　) (3)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为零,电流方向发生改变。(　 　) (4)交流电器设备上所标的电压和电流值是指有效值。(　 　) (5)交流电压表和交流电流表测量的是交变电流的峰值。(　 　) (6)分析电容器的耐压值应考虑电压的峰值。(　 　) × × √ √ × √ 2.图甲是小型交流发电机的示意图,在匀强磁场中,一单匝矩形金属线圈绕与磁场方向垂直的轴匀速转动,产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图乙所示。发电机线圈内阻为10 Ω,外接一只电阻为90 Ω的灯泡,不计电路的其他电阻,则每秒内电流方向改变　　　　次,灯泡两端的电压为　　　　V,0～0.01 s时间内通过灯泡的电荷量为　　　　C。(结果均保留3位有效数字)  答案:100　19.8　1.98×10-3 提升关键能力 突破考点 考点一　交变电流的产生及变化规律 1.两个特殊位置及其特点 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 AB、DC边均不切割磁感线,e=0即最小 AB、DC边均垂直切割磁感线e=nBSω,即最大 感应电流为零,方向改变 感应电流最大,方向不变 2