2024届高考物理一轮复习导学案：第一讲 交变电流

第三章 交变电流 第一讲 交变电流 一．交变电流的定义 1.定义：方向随时间做周期性变化的电流。符号“AC”，“～”； 例1.下列几种电流的波形图中，不能表示交变电流的是（ ） A. B. C. D. 二．正（余）弦式交变电流 1.正弦式交变电流 （1）起始位置：线圈平面与磁场方向垂直的位置，开始转动形成的交变电流； （2）表达式推导： （3）电动势与电流的瞬时值、峰值与最小值 1）电动势瞬时值： 2）电动势的峰值：；电动势最小值：； 注意：只要相同，则电动势的峰值就相同，与线圈形状、转轴位置无关。 3）电流瞬时值：； 4）电流的峰值：；电流最小值：； 2.余弦式交变电流 （1）起始位置：线圈平面与磁场方向平行的位置，开始转动形成的交变电流； （2）表达式推导： （3）电动势与电流的瞬时值、峰值与最小值 1）电动势瞬时值： 2）电动势的峰值：；电动势最小值：； 3）电流瞬时值：； 4）电流的峰值：；电流最小值：； 3.图像 从图像中可得信息：交变电流的最大值Im、Em和周期T。 例2.在磁感应强度为1T的匀强磁场中有一匝数为10匝的矩形线圈ABCD，如图所示，其绕OO′轴以转速匀速转动。AB=20cm，BC=25cm，线框总电阻为r=1Ω，定值电阻阻值为R=9Ω，从图示位置开始计时，求解： （1）写出t时刻整个线圈中的感应电动势e； （2）线框转过30°，R上流过的电荷量为多少； 三．中性面与峰值面的理解 1.中性面：与磁场方向垂直、峰值面：与磁场方向平行； 2.与图像的对应关系 3.周期与频率 （1）周期：交变电流完成一次周期性变化的时间，即线圈转动一周所用的时间； （2）频率：一秒内完成周期性变化的次数，且；（与转速n相等） （3）电流方向改变次数：一个周期内电流方向改变2次，即1s内电流方向改变2f次； 例3.在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转动轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示，则下列说法正确的是 （ ） A.t=0.01s时穿过线框的磁通量最小 B.t=0.01s时穿过线框的磁通量变化率最大 C.该线框匀速转动的角速度大小为50π D.电动势瞬时值为22V时，线圈平面与中性面的夹角为45° 例4.如图甲所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴逆时针匀速转动时，线圈中产生的交变电流如图乙所示，设沿abcda方向为电流正方向，则下列说法正确的是（ ） A.乙图中c时刻对应甲图中的C图 B.乙图中Oa时间段对应甲图中A至B图的过程 C.若乙图中d等于0.02s，则1s内电流的方向改变50次 D.若乙图中b等于0.02s，则交流电的频率为50Hz 四．交变电流的有效值 1.有效值：让交流电流与恒定电流通过相同电阻，在交变电流的一个周期内，它们产生热量（或热功率）相等，我们就把恒定电流的I、U值叫做这个交流的有效值。在交变电流的一个周期内： 2.正（余）弦交变电流有效值：，； 3.常见的有效值：交流电表的读数、交流用电器的额定电压、额定电流、保险丝熔断电流 4.交变电流的有效值不等于平均值 平均电流： 例5.如图所示，正弦波和方波交变电流的最大值相等，周期也相等，现把它们通入完全相同的两个电阻，则在相同的一段时间内，则两交变电流的有效值之比以及两电阻产生的热量之比Q甲:Q乙等于（ ） A.1:，1:1 B.1:，1:2 C.1:，1: D.1:2，1: 例6.如图甲所示，R=10Ω的电阻中有图乙所示的电流通过，则电压表的示数为（ ） A.V B.V C.V D.V 例7.在同一匀强磁场中，两个匝数相同的正方形金属线圈按图甲的方式分别以不同的转速绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势e随时间t变化的图像如图乙中曲线a、b所示，则下列说法正确的是（ ） A.t=0时刻，两线圈均处于垂直于中性面的位置 B.a、b对应的两线圈转速之比为2:3 C.a、b对应的两线圈面积之比为1:1 D.若只改变两线圈的形状（匝数不变），则两线圈产生的感应电动势有效值之比一定不变 例8.（多选）如图所示，在匀强磁场中匀速转动的单匝矩形线圈的周期为T，转轴O1、O2垂直于磁场方向，线圈电阻为2Ω。从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60°时的感应电流为1A，那么（ ） A.线圈消耗的电功率为4W B.线圈中感应电流的有效值为2A C.t时刻线圈中的感应电动势为（V） D.t时刻穿过线圈的磁通量为（Wb） 注意：交变电流中磁通量的求解 （1）正弦式：；余弦式： （2）由可得； （3）综上