考点52 交变电流的产生和描述 交变电流的“四值”-备战2024年高考物理一轮复习考点帮（全国通用）

考点52 交变电流的产生和描述 交变流电的“四值” （核心考点精讲精练） 1. 5年真题考点分布 交变电流的产生和描述 交变流电的“四值” 2023广东卷·T6 2023湖南卷·T9 2022·浙江1月选考·T9 2022·广东卷·T4 2022·河北卷·T3 2021·辽宁卷·T5 2021·江苏卷·T12 2021·天津卷·T3 2021·北京卷·T5 2021·浙江1月选考·T16 2021·浙江6月选考·T5 2018·全国卷Ⅲ·T16 2. 命题规律及备考策略 【命题规律】近几年高考主要考查：交变电流的产生和描述 交变流电的“四值” 【备考策略】 1.理解正弦式交变电流的产生过程，能正确书写交变电流的函数表达式. 2.理解并掌握交变电流图像的意义. 3.理解描述交变电流的几个物理量，会计算交变电流的有效值. 4.知道交流电“四值”在具体情况下的应用． 【命题预测】 交变电流的有效值和瞬时值一直是高考的热点 考向1 正弦式交变电流的产生及变化规律 1．正弦式交变电流产生过程中的两个特殊位置 图示 位置 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 e＝n＝0，最小 e＝n＝nBSω，最大 感应电流为零， 方向改变 感应电流最大， 方向不变 2.交变电流瞬时值表达式 （1）确定正弦交变电流的峰值，根据已知图像读出或由公式Em＝nBSω求出相应峰值。 （2）明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式。 ①线圈在中性面位置开始计时，则i－t图像为正弦函数图像，函数表达式为i＝Imsin ωt。 ②线圈在垂直于中性面的位置开始计时，则i－t图像为余弦函数图像，函数表达式为i＝Imcos ωt。 3.书写交变电流瞬时值表达式的基本思路 (1)求出角速度ω，ω＝＝2πf。 (2)根据已知图像读出或由公式Em＝NBSω求出相应峰值。 (3)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式。 【特别提醒】 1、正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置时开始计时) 瞬时值表达式 图像 磁通量 Φ＝Φmcos ωt ＝BS cos ωt 电动势 e＝Emsinωt ＝NBSωsin ωt 路端 电压 u＝Umsinωt ＝sin ωt 电流 i＝Imsinωt ＝sin ωt 2、解决交变电流图像问题的四点注意 (1)只有当线圈从中性面位置开始计时，电流的瞬时值表达式才是正弦函数形式，其变化规律与线圈的形状及转动轴处于线圈平面内的位置无关。 (2)注意峰值公式Em＝NBSω中的S为线圈在中性面位置处于磁场中的有效面积。 (3)在解决有关交变电流的图像问题时，应先把交变电流的图像与线圈的转动位置对应起来，再根据特殊位置求解。 (4)根据法拉第电磁感应定律E＝n，若Φ按余弦规律变化，则e必按正弦规律变化；若Φ按正弦规律变化，则e必按余弦规律变化，即Φ＝Φmsin ωt，e＝nωΦmcos ωt。故Φ增大时，e必减小；Φ最大时，e最小。 （多选）（2023·湖南·统考高考真题）某同学自制了一个手摇交流发电机，如图所示。大轮与小轮通过皮带传动（皮带不打滑），半径之比为，小轮与线圈固定在同一转轴上。线圈是由漆包线绕制而成的边长为的正方形，共匝，总阻值为。磁体间磁场可视为磁感应强度大小为的匀强磁场。 大轮以角速度匀速转动，带动小轮及线圈绕转轴转动，转轴与磁场方向垂直。线圈通过导线、滑环和电刷连接一个阻值恒为的灯泡。假设发电时灯泡能发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是（    ） A．线圈转动的角速度为 B．灯泡两端电压有效值为 C．若用总长为原来两倍的相同漆包线重新绕制成边长仍为的多匝正方形线圈，则灯泡两端电压有效值为 D．若仅将小轮半径变为原来的两倍，则灯泡变得更亮 （2022·海南·高考真题）一个有N匝的矩形线框，面积为S，以角速度从如图所示的位置开始，在匀强磁场B中匀速转动，则产生的感应电动势随时间变化的图像是（    ） A． B． C． D． 考向2 交变电流有效值的求解 1．交变电流有效值的求解 (1)公式法 利用E＝、U＝、I＝计算，适用于正弦式交变电流，其他交变电流一般不适用。 (2)定义法(非正弦式电流) 计算时要抓住“三同”：“相同时间”内“相同电阻”上产生“相同热量”，列式求解，注意时间至少取一个周期或为周期的整数倍。 2．几种典型的电流及其有效值 名称 电流(电压)图像 有效值 正弦式 交变 电流 I＝ U＝ 正弦半 波电流 I＝ U＝ 正弦单 向脉动 电流 I＝ U＝ 矩形脉 动电流 I＝ I1 U＝ U1 非对称 性交变 电流 I＝ U＝ （2