2026届高考物理一轮复习课件： 13.1　交变电流的产生和描述

该高中物理高考一轮复习课件聚焦“交变电流的产生和描述”专题，覆盖交变电流的产生原理、四值（瞬时值、峰值、平均值、有效值）计算及图像分析等核心考点。结合广东2025、浙江2024等多省份近年高考真题，明确考点权重，归纳瞬时值表达式书写、有效值计算等常考题型，对接高考评价体系，体现备考针对性。 课件亮点在于“真题训练+四值辨析+思维建模”，如2024广东卷电压表达式推导、山东卷磁场区域变化题型解析，通过科学思维中的模型建构（正弦式交变电流模型）和科学推理（有效值计算方法），帮助学生掌握四值应用技巧。设易错点分析（如平均值与有效值混淆），教师可据此精准突破高频考点，提升学生应试能力。

第十三章 交变电流　 电磁振荡电磁波　传感器 第1讲 交变电流的产生和描述 考情分析 第十三章 交变电流 电磁振荡电磁波 传感器 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。 第1讲 交变电流的产生和描述 　 【目标要求】 02 01 目录 CONTENTS 03 04 交变电流的产生及变化规律 交变电流“四值”的理解和计算　 第1讲 交变电流的产生和描述 4 一、产生： 二匀一轴 1.磁通量:Φ＝ ＝BScosωt ＝nBSωsinωt ＝Emsinωt 3.中性面: Φ最大，e最小 4.峰值面: Φ最小，e最大 2.电动势:e= 二、描述： 第1讲 交变电流的产生和描述 BScosθ ＝Φmcosωt 思考3:如何计算正弦交流电一个周期内的焦耳热？ 1.瞬时值: e＝nBSωsinωt ＝Emsinωt 3.平均值: 思考1:正弦交流电半个周期的E=? 思考2:正弦交流电一个周期的E=? 4.有效值： 2.峰值: Em＝nBSω 一、产生： 二匀一轴 第1讲 交变电流的产生和描述 二、描述： Im= Um= E= i＝sinωt u＝sinωt 0 I= U= E= 4.有效值： (1)交流电流表、电压表的示数是指有效值； (3)计算热量、电功率及熔断电流用有效值； (2)铭牌上标的U额、I额等是有效值； 思考1:此电流是交流还是直流？ 思考2:此电流的有效值怎么算？ I2= I= =1A 直流 第1讲 交变电流的产生和描述 E= I= U= (4)没有特别说明，一般指有效值。 思考3： 试计算下列几种电流的有效值？ =110v 思考4： 试画出下列几种电流随时间变化的图像？ 思考5：有哪些什么方法可以产生正弦交流电？ (5)在匀强磁场中导体棒的切割长度与时间成正弦规律变化。 (1)线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。 (2)线圈不动，匀强磁场匀速转动。 (3)导体棒在匀强磁场中做简谐运动。 (4)线圈不动，磁场按正弦规律变化。 v=vmsint x x x x x x x x x x x x x x x v B x x x x x x x x x x x x x x x B B=Bmsint x x x x x x x x x x x x v B L=Lmsint 主题一、交变电流的产生及变化规律 图示     概念 中性面位置 与中性面垂直的位置 1.产生 在匀强磁场中线圈绕 磁场方向的轴匀速转动。 2.交流电产生过程中的两个特殊位置 一、交变电流的产生及变化规律 垂直于 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，磁通量最 ，＝___ Φ＝0，磁通量最____ e＝____ e＝ ＝ ，电动势最___ 感应电流i＝0，方向_____ 感应电流最 ，方向_____ 一个周期内电流方向改变 次，在 位置改变 大 0 小 0 NBSω NΦmω 大 改变 大 不变 两 中性面 一、交变电流的产生及变化规律 2.交流电产生过程中的两个特殊位置 物理量 函数表达式 图像 磁通量 Φ＝Φmcos ωt＝BScos ωt   电动势 e＝ ＝_______________ 电流 i＝ ＝_______________ (外电路为纯电阻电路)   电压 u＝ ＝_______________ (外电路为纯电阻电路) 3.正弦式交变电流的图像(线圈从中性面位置开始计时) Emsinωt NBSωsinωt 一、交变电流的产生及变化规律 Imsinωt sin ωt Umsinωt sin ωt 4.描述交变电流的物理量 (1)最大值 Em＝ ，与转轴位置 ，与线圈形状 (后两个空均选填“有关”或“无关”)。 (2)周期和频率 ①周期(T)：交变电流完成 变化所需的时间。单位是秒(s)，公式T＝。 ②频率(f)：交变电流在单位时间内完成周期性变化的 。单位是赫兹(Hz)。 ③周期和频率的关系：T＝____或f＝____。 NBSω 无关 无关 一次周期性 次数 一、交变电流的产生及变化规律 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.线圈经过中性面时，感应电动势为零，感应电流方向发生改变。 (　　) 4.当从线圈垂直中性面位置开始计时，产生的电动势按正弦规律变化，即e＝Emsin ωt。 (　　) × × √ × 一、交变电流的产生及变化规律 【判断正误】 【典例1】如图甲是一款高空风车及其发电模块原理简图，该装置利用气球将发电机带上高空，通过电线将电能传输到地面，可为救灾场所临时供电。在发电期间，发电机线圈ab在某一时刻转至图乙所示位置。则下列说法正确的是( ) A.高空风车发电的工作原理是电流的磁效应 B.无论风力多大，线圈ab的发电频率不变 C.该时刻线圈磁通量为零，感应电动势也为零 D.该时刻线圈b端电势高于a端电势 D 一、交变电流的产生及变化规律 【典例2】(2024·广东卷·1)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秒内消耗的电能为1 J D.电阻两端电压表达式为u＝10sin (100πt) V D 一、交变电流的产生及变化规律 速转动时，线圈中产生的交变电动势如图乙所示。若仅磁场的区域发生了变化，线圈中产生的电动势变为图丙所示实线部分，则变化后磁场的区域可能为( ) 【典例3】(2024·山东卷·8)如图甲所示，在－d≤x≤d，－d≤y≤d的区域中存在垂直Oxy平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场(用阴影表示磁场的区域)，边长为2d的正方形线圈与磁场边界重合。线圈以y轴为转轴匀 C 一、交变电流的产生及变化规律 二、交变电流“四值”的理解和计算 击穿 物理量 物理含义 重要关系 适用情况及说明 瞬时值 交变电流某一时刻的值 e＝Emsin ωt i＝Imsin ωt 计算线圈某时刻的受力情况 峰值 最大的瞬时值 Em＝NBSω Im＝ (外电路为纯电阻电路) 讨论电容器的 电压 平均值 交变电流图像中图线与时间轴所围的面积与时间的比值 ＝N (外电路为纯电阻电路) 计算通过导线横截面的 ________ 有效值 跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值 E＝U＝I＝ 适用于正弦式交变电流 (1)交流电流表、交流电压表的示数 (2)电气设备“铭牌”上所标的值(如额定电压、额定电流等) (3)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热、保险丝的熔断电流等) (4)没有特别加以说明的 电荷量 1.交流电压表和电流表测量的是交流电的峰值。(　　) 2.可以用平均值计算交变电流产生的热量。(　　) 3.求通过导体横截面的电荷量q＝It，其中的I指的是有效值(　　) 4.最大值和有效值之间的倍关系仅适用于正弦式交流电。(　　) × × × √ 二、交变电流“四值”的理解和计算 【判断正误】 【典例4】 如图所示，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈总电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO'轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R。下列说法正确的是( ) A.在图示位置，线圈中的电流瞬时值为0 B.从图示位置开始计时，电阻R两端电压 瞬时值表达式为u＝NBSωcos ωt C.当线圈由图示位置转过90°的过程中， 电阻R上所产生的热量为 D.当线圈由图示位置转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量为 C 二、交变电流“四值”的理解和计算 【典例5】一个U形金属线框在两匀强磁场中绕OO'轴以相同的角速度匀速转动，通过导线给同一电阻R供电，其余电阻均不计，如图甲、乙所示。甲图中OO'轴右侧有磁场，乙图中整个空间均有磁场，两图中磁场的磁感应强度相同。(1)分别画出一个周期甲、乙两种情形下感应电流随时间变化的图像(从图示位置开始计时)。 (2)甲、乙两图中理想交流电流表的示数 之比为　　　　。 A.1∶ B.1∶2 C.1∶4 D.1∶1 二、交变电流“四值”的理解和计算 A 【典例6】(2024·河北卷·4)R1、R2为两个完全相同的定值电阻，R1两端的电压随时间周期性变化的规律如图甲所示(三角形脉冲交流电压的峰值是有效值的倍)，R2两端的电压随时间按正弦规律变化如图乙所示，则两电阻在一个周期T内产生的热量之比Q1∶Q2为( ) A.2∶3 B.4∶3 C.2∶ D.5∶4 B 二、交变电流“四值”的理解和计算 Q1＝×× T Q2＝×T ＝T 因此Q1∶Q2＝4∶3 【练习1】(多选)(2024·新课标卷·20)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 BD 课堂练习 25 【练习2】(2022·海南卷·5)一个有N匝的矩形线框，面积为S，以角速度ω从如图所示的位置开始，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直磁场的轴匀速转动，则产生的感应电动势随时间变化的图像是( ) A 课堂练习 【练习3】如图甲为旋转电枢式交流发电机的原理图，单匝矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO'匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与可变电阻R连接，与R并联的交流电压表为理想电表，当R＝10 Ω时电压表示数是10 V，线圈内阻不计。图乙是矩形线圈磁通量Φ随时间t变化的图像。则( ) A.可变电阻R消耗的电功率为20 W B.1 s内电流方向变化50次 C.图甲所示位置的电流瞬时值为 A D.磁通量的最大值为 Wb C 课堂练习 【练习4】(多选)在同一匀强磁场中，两个相同的矩形金属线圈a、b分别绕线圈平面内与磁场垂直的轴匀速转动，产生的感应电动势随时间变化的图像如图所示，则( ) A.线圈a的转速是b的3倍 B.线圈b产生的感应电动势最大值为10 V C.t＝0.01 s时，线圈a恰好经过中性面 D.t＝0.03 s时，线圈b恰好经过中性面 BD 课堂练习 【练习5】(2024·湖北卷·5)在如图所示电路中接入正弦交流电，灯泡L1的电阻是灯泡L2的2倍。假设两个二极管正向电阻为0、反向电阻无穷大。闭合开关S，灯泡L1、L2的电功率之比P1∶P2为( ) A.2∶1 B.1∶1 C.1∶2 D.1∶4 C 课堂练习 两个灯泡有电流通过的时间相等，都为半个周期，电压有效值相等 根据P＝， 可知P1∶P2＝RL2∶RL1＝1∶2 【练习6】如图所示，纸面内有一“凹”字形单匝金属线框组成闭合回路，置于垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，线框的总电阻为R，边长如图所示。线框绕ab轴做角速度为ω的匀速圆周运动。则从图示位置( ) A.转动90°时回路中电流方向发生改变 B.转动180°的过程中通过导线横截面的电荷量为零 C.转动90°时回路中感应电动势大小为3BL2ω D.转动过程中电流的有效值为 C 课堂练习 q＝N = = Em＝B·2LV1－BLV2 ＝B·2L(2Lω)－BL(Lω) ＝3BL2ω I＝ = 【练习7】如图甲、乙所示的交流电分别加在两定值电阻R1、R2两端，已知R1＝2R2，若两图中的横、纵坐标均为已知量，图甲为正弦曲线。则下列说法正确的是( ) A.前半个周期两交流电压的有效值之 比为1∶2 B.两交流电的交流电压的有效值分别 为、 C.0~时间内两定值电阻上产生的热量之比为1∶8 D.0~T时间内两定值电阻上产生的热量之比为1∶10 D 课堂练习 【练习8】如图所示，空间区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小B＝1 T，OO'为磁场的右边界。磁场内一匝数n＝10的正方形闭合金属导线框平行于纸面放置，线框边长L＝1 m，其右边与磁场边界重合。t＝0时刻线框从图示位置开始逆时针(俯视)绕OO'以角速度 ω＝10 rad/s匀速转动，此过程中感应电动势E随时间t变 化的图像正确的是 ( ) B 课堂练习 【练习9】如图所示，磁感应强度为B的匀强磁场与纸面垂直，虚线表示匀强磁场的边界，一半径为r、圆心角为θ(θ<)的扇形单匝线框圆心O在边界线上。当线框围绕圆心O在纸面内以角速度ω匀速转动时，线框中产生交流电动势的有效值为( ) A.Br2ω B.Br2ω C.Br2ω D.Br2ω B 课堂练习 一周之内产生感应电动势的时间t＝2 感应电动势的Br2ω = 则：·t＝·T E＝Br2ω 【练习10】如图所示，交流发电机的矩形金属线圈MNKL的边长MN＝KL＝a，ML＝NK＝b，匝数为n，线圈电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场的OO'(ML和NK边中点连线)轴以角速度ω匀速转动，线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F(集流环)焊接在一起，并通过电刷与阻值为R的外电路定值电阻连接，电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计，当线圈平面与磁场方向平行时，从该时刻开始计时。(1)写出感应电动势e随时间t变化的表达式；(2)经过周期，①通过电阻R的电荷量q；②线圈转动过程中电阻R上产生的热量Q。 课堂练习 Em＝nBωS＝nBωab (1) e＝Emcosωt＝nBωabcosωt (2) ① ＝n＝n q＝Δt q＝ ② E＝nBωab Q＝()2R× 得Q＝ T＝ 【练习11】(多选)(2023·湖南卷·9)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4∶1，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L的正方形，共n匝，总阻值为R。磁体间磁场可视为磁感应强度大小为B的匀强磁场。 大轮以角速度ω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R的灯泡。假设发电时灯泡能发光且在额定电压以内工作，下列说法正确的是( ) A.线圈转动的角速度为4ω B.灯泡两端电压有效值为3nBL2ω 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 L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 课堂练习 AC 35 JIESU END $