第十三章 第1讲 交变电流的产生和描述-【优学精研】2026年高考物理一轮总复习教用课件

该高中物理高考复习课件聚焦“交变电流的产生和描述”专题，覆盖正弦式交变电流的产生规律、有效值求解、“四值”理解与计算三大高考核心考点。课件严格对接高考评价体系，通过梳理考点权重（如“四值”应用占比高）、归纳产生过程分析、有效值计算等常考题型，体现备考的针对性与实用性。 课件亮点在于高考真题驱动与科学思维培养，精选2024年新课标全国卷、广东选择考等真题作为典例，通过“三同”定义法突破有效值计算、表格归纳“四值”适用情况等技巧，强化模型建构与科学推理素养。助力学生掌握交变电流图像分析、有效值推导等答题技巧，为教师提供系统复习框架，提升高考冲刺效率。

第十三章　交变电流　电磁振荡与电磁波 第1讲　交变电流的产生和描述 考点一　正弦式交变电流的产生及变化规律 考点二　交变电流有效值的求解 考点三　交变电流“四值”的理解和计算 学习目标 学后评价 1.知道正弦式交变电流的产生过程,能根据初始条件写出交变电流的函数表达式 完成□　　　继续□ 2.理解交变电流图像的意义,熟练分析出特殊位置相关参量 完成□　　　继续□ 3.会计算交变电流的四值并知道在具体情况下的应用 完成□　　　继续□ 返回 考点一　 正弦式交变电流的产生及变化规律 返回 【核心要点】 1.产生:线圈在匀强磁场中,绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。 2.两个特殊位置:线圈平面平行于磁场方向和线圈平面垂直于磁场方向。 返回 线圈位置 参量特点 线圈平面垂直于磁场方向 ①B⊥S,Φ最大,=0 ②B∥v,不切割磁感线,E=0,I=0 ③每次通过此位置,电流改变方向,称为中性面,故一个周期内电流方向改变两次 线圈平面平行于磁场方向 ①B∥S,Φ=0,最大 ②AB、CD边切割磁感线,E最大,I最大 返回 3.描述交变电流的物理量 (1)最大值Em:Em=NBSω,且与转轴的位置、线圈的形状均无关。 (2)周期T:交变电流完成一次周期性变化所需的时间。单位是秒(s)。 (3)频率f:交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数。单位是赫兹(Hz)。 注意:①周期和频率的关系:T=或f=。 ②若题干给出了线圈的转速,注意其单位,一般可以将转速换算成周期或者角速度。 返回 4.四个变化规律 项目 表达式 图像 磁通量 Φ=Φmcosωt Φ=BScosωt 电动势 e=Emsinωt e=BSωsinωt 返回 项目 表达式 图像 电流 i=Imsinωt i=sinωt (纯电阻电路) 电压 u=Umsinωt u=sinωt (纯电阻电路) 返回 【典例剖析】 角度1　交变电流的产生 【典例1】(多选)(2024·新课标全国卷)电动汽车制动时可利用车轮转动将其动能转换成电能储存起来。车轮转动时带动磁极绕固定的线圈旋转,在线圈中产生电流。磁极匀速转动的某瞬间,磁场方向恰与线圈平面垂直,如图所示。将两磁极间的磁场视为匀强磁场,则磁极再转过90°时,线圈中(　　) A.电流最小 B.电流最大 C.电流方向由P指向Q D.电流方向由Q指向P 返回 【解析】选B、D。开始时线圈处于中性面位置,当磁极再转过90°时,穿过线圈的磁通量为0,故电流最大;在磁极转动的过程中,穿过线圈的磁通量在减小,根据楞次定律可知,此时感应电流方向由Q指向P。故选B、D。 返回 [变式训练](2024·漳州模拟)风力发电将成为福建沿海实现“双碳”目标的重要途径之一。如图甲,风力发电装置呈现风车外形,风吹向叶片驱动风轮机转动,风轮机带动内部匝数为N的矩形铜质线圈在水平匀强磁场中,以角速度ω绕垂直于磁场的水平转轴OO'顺时针匀速转动,发电模型简化为图乙。已知N匝线圈产生的感应电动势的最大值为Em。则(　　) A.当线圈转到图示位置时产生的感应电流方向为DCBA B.当线圈转到竖直位置时电流表的示数为零 C.当线圈转到图示位置时磁通量的变化率最大 D.穿过线圈的最大磁通量为 返回 【解析】选C。 选项 过程分析 结论 A 由右手定则判断,产生的感应电流方向为ABCDA × B 感应电流的瞬时值为零,但电流表测量的是有效值,示数不为零 × C 线圈与中性面垂直,感应电动势最大,磁通量的变化率最大 √ D 由Em=NBSω得,穿过线圈的最大磁通量为Φm=BS= × 返回 角度2　交变电流的描述 【典例2】(2024·广东选择考)将阻值为50 Ω的电阻接在正弦式交流电源上。电阻两端电压随时间的变化规律如图所示。下列说法正确的是(　　) A.该交流电的频率为100 Hz B.通过电阻电流的峰值为0.2 A C.电阻在1 s内消耗的电能为1 J D.电阻两端电压表达式为u=10sin(100πt) V 返回 【解析】选D。由题图知交流电的周期为0.02 s,则频率为f==50 Hz,故A错误;根据 题图知电压的峰值为10 V,根据欧姆定律知电流的峰值Im===0.2 A, 故B错误;电流的有效值为I==0.2 A,所以电阻在1 s内消耗的电能为W=I2Rt=2 J,故 C错误;由图知其电压表达式为u=Umsinωt,代入数据得u=10sin(100πt)V,故D正确。 返回 考点二　交变电流有效值的求解 返回 【核心要点】 1.结论法:若为正(余)弦式交变电流,则E=、U=、I=。 【提醒】上述关系对于正弦交变电流的一个完整周期波形、随意的半个周期波形、最大值和最小值分别是峰值和0的四分之一个周期波形都成立。 返回 2.定义法:抓住“三同”:即“相同时间”内“相同电阻”上产生“相同热量”,分段列式求解,时间一般取一个周期。 返回 3.四种非常规图像的有效值 电流 名称 电流图线 有效值 正弦半 波电流 ()2R+0=I2RT 解得有效值I= 正弦单 向脉冲电流 2×()2R=I2RT 解得有效值I= 返回 电流 名称 电流图线 有效值 矩形脉 冲电流 R+0=I2RT 解得有效值I= 非对称 性交变 电流 R+R=I2RT 解得有效值I= 返回 【典例剖析】 【典例3】教材改编(选必二第三章复习与提高A组T6)方波电压最大值为u1,正弦波电压最大值为u2,方波和正弦波的周期相等。同一电阻分别接到方波、正弦交流电源上时,后者一个周期所产生的热量是前者的,则的值为(　　) A.　　　B.　　　C.　　　D. 返回 【解析】选B。方波一个周期产生的热量:Q=T,正弦交流电的电压有效值等于峰值的,则一个周期产生的热量:Q=T=T,解得:=,B正确。 返回 [变式训练](多选)(2024·重庆模拟)如图1所示,用输出电压u=Umsinωt的交流电对定值电阻R供电,通过定值电阻R的电流变化频率为f1,其电功率为P1。在该电路中连接一个理想二极管D(正向导通时电阻为零,反向截止时电阻无限大),其他条件不变,如图2所示,通过定值电阻R的电流变化频率为f2,其电功率为P2。下列说法正确的是(　　) A.f2=f1 B.f2=2f1 C.P2= D.P2= 返回 【解析】选A、C。接理想二极管前,通过定值电阻R的电流为标准的正弦交变电流,连接理想二极管后,通过定值电阻R的电流为完整的正弦交变电流的一半;可知连接理想二极管前后,通过定值电阻R的电流变化周期不变,频率不变,则有:f2=f1,A正确;接理想二极管前,有:P1==,接理想二极管后,有:P2T=·=T,联立可得:P2=,C正确。 返回 考点三　交变电流“四值”的理解和计算 返回 【核心要点】 四值的求法及其作用 项目 关系式 适用情况 瞬时值 e=Emsin(ωt+θ) 求线圈某时刻的安培力、少数在题干中明确 表示电压(电流)超过某值时开始工作的电压(电流) 峰值 Em=nBSω Im= 电容器的击穿电压 返回 项目 关系式 适用情况 有效值 E= U= I= (1)求与电流的热效应有关的量(电功、电功率、电热) (2)电气设备“铭牌”上标的电压、电流值 (3)保险丝的熔断电流 (4)电表的读数 平均值 E= I= 计算通过电路截面的电荷量 返回 【典例剖析】 【典例4】(2025·武汉模拟)图甲为某种桥式整流器的电路图,它是利用二极管单向导通性进行整流的常用电路。已知交流电源的输出电压如图乙所示,灯泡L的额定电压为10 V,假设四个二极管正向电阻为0,反向电阻无穷大,电压表V为理想电压表,下列说法正确的是(　　) A.t=0.01 s时,电压表示数为0 B.电压表的示数始终为5 V C.每个周期内通过灯泡的电流方向变化两次 D.每个周期内通过灯泡的电流方向始终不变 返回 【解析】选D。由图甲电路可知,电流从整流电路上端流入,经右上二极管、灯泡、左下二极管形成回路,电流从整流电路下端流入,经右下二极管、灯泡、左上二极管形成回路,即每个周期内通过灯泡的电流方向始终不变,故C错误,D正确;由C、D选项分析可知,经整流电路后,流经灯泡的电流方向不再改变,电流大小仍按正弦规律变化,所以电压表示数即交流电源的输出电压有效值为U==10 V,故A、B错误。 电流路径如图所示: 返回 $