2024届高考物理二轮复习导学案：专题10第02讲 交变电流“四值”及应用

HKA　　　 　　 　　　 高三物理二轮复习导学案 编号 ER－029 微专题10 直流电路和交流电路 第2讲 交变电流“四值”及应用 2024 .03. 28 1. 掌握交变电流的产生和描述； 2. 理解交变电流“四值”的特点，并能进行相关计算。 考向1 交变电流的产生 线圈通过中性面时的特点： （1）穿过线圈的磁通量最大． （2）线圈中的感应电动势为零． （3）线圈每经过中性面一次，感应电流的方向改变一次． [例1] (2023·江苏南京高三联考)图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示，以下判断正确的是(　　) A.t＝0.01 s时线圈平面与磁场方向平行 B.t＝0.01 s时穿过线圈的磁通量变化最慢 C.t＝0.02 s时穿过线圈的磁通量最大 D.交流电流表的示数为10 A 考向2 交流电有效值的计算 （1）正弦式交变电流：有效值是最大值的，即E＝，I＝，U＝. （2）非正弦式交变电流：计算有效值时，要根据电流的热效应，即“一个周期”内“相同电阻”上产生“相同热量”，然后分段求和列式，求得有效值． [例2] 【2024.1·贵州】一交变电流的电压随时间变化的规律如图所示，周期为T，其电压的有效值（ ） A. B. C. D. 考向3 正弦式交流电“四值”的应用 [例3] （2023·江苏苏州·高三常熟中学校考期末）图甲是某发电机的示意图，正方形金属线框边长为L，其两端与两个半圆环相连，在磁感应强度为B的匀强磁场中以恒定角速度绕轴转动。阻值为R的电阻两端的电压如图乙所示，Um为已知，其它电阻不计，则金属框转动一周（　　） A．框内电流方向不变 B．电动势的有效值大于 C．流过电阻的电荷量为 D．电阻产生的焦耳热为 一、交变电流的产生及描述 1．瞬时值:交流电某一时刻的值，常用e、u、i表示，用于计算线圈某时刻的受力情况. 交变电流瞬时值表达式的书写：①确定正弦交变电流的峰值,根据已知图像读出或由公式,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.如: Ⅰ、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. Ⅱ、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. 2．最大值: ，最大值（，）与线圈的形状，以及转动轴处于线圈平面内哪个位置无关.在考虑电容器的耐压值时，则应根据交流电的最大值. 3．有效值:交流电的有效值是根据电流的热效应来规定的.即在同一时间内，跟某一交流电能使同一电阻产生相等热量的直流电的数值，叫做该交流电的有效值.  计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热等)以及确定保险丝的熔断电流等物理量时，要用有效值计算.在正弦交流电中，各种交流电器设备上 “铭牌”上所标的一般是有效值，及交流电表上的测量值都指有效值. 4．平均值：,,用于计算通过电路截面的电荷量 二、根据图像计算有效值的技巧 1．计算有效值时要根据电流的热效应，抓住“三同”：“相同时间”内“相同电阻”上产生“相同热量”，先分段计算热量，求和得出一个周期内产生的总热量，然后根据Q总＝I2RT或Q总＝T列式求解． 2．若图像部分是正弦(或余弦)式交变电流，其中的周期(必须是从零至最大值或从最大值至零)和周期部分可直接应用正弦式交变电流有效值与最大值间的关系I＝、U＝求解． 1．(2023·江苏南通高三期末)如图所示，OO′右侧空间有垂直纸面向里的匀强磁场B，面积为S的金属“⊃”形线框adcb与电压表接触良好，线框绕OO′以角速度ω匀速转动，则电压表示数为(　　) A. B. C.BSω D.0 2．(2023·江苏苏北一模)如图所示，半径为r的半圆形金属线框放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，MN两点连线与磁场垂直，线框绕MN连线以角速度ω匀速转动，灯泡电阻为R，其他电阻不计，则(　　) A.通过灯泡的电流方向不变 B.图示位置回路磁通量变化最快 C.灯泡两端电压为πr2Bω D.由图示位置转过180°过程中通过灯泡的电荷量为0 3．（2023·江苏宿迁模拟）如图所示，发电机内部线圈处于磁体和圆柱形铁芯之间的径向磁场中，磁体的N、S极间的过渡区域宽度很小，可忽略不计。线圈的匝数为N、面积为S、总电阻为r，线圈所在位置的磁感应强度大小为B。当线圈以角速度ω匀速转动时，额定电压为U、电阻为R的小灯泡在电路中恰能正常发光，则（　　） A．发电机输出的电流为正弦波交流电