第12章 第1讲 交变电流的产生和描述（PPT课件）-【满分思维】2027年高考一轮总复习讲义·物理（江苏专版）

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，依据高考评价体系梳理了交变电流的产生规律、四值（瞬时值、峰值、有效值、平均值）及应用等核心考点，通过近五年真题分析明确有效值计算、图像分析等高频题型分布，构建系统备考框架。 课件亮点在于“真题溯源+方法提炼+素养提升”，如以2024河北卷三角形脉冲电压有效值计算为例，运用“热效应等效法”突破非正弦式交变电流有效值求解，培养科学思维中的科学推理能力。配套“易错警示”和“题型模板”，助力学生掌握解题技巧，教师可依托此课件实现考点精准突破，提升复习效率。

第1讲　交变电流的产生和描述 第十二章 交变电流　电磁波　传感器 1 考点一　交变电流的产生 及变化规律 1．正弦式交变电流 (1) 产生：线圈绕_________磁场方向的轴匀速转动． (2) 两个特殊位置的特点 垂直于 最大 0 发生改变 最大 不改变 (3) 电流方向的改变：一个周期内线圈中电流的方向改变_____次． (4) 交变电动势的最大值：Em＝_______，与转轴位置无关，与线圈形状无关． (5) 交变电动势随时间的变化规律(中性面开始计时)e＝_____________． 两 NBSω NBSωsin ωt 考 点 一 2．正弦式交变电流的图像(线圈从中性面位置开始计时) 物理量 函数表达式 图像 磁通量 Φ＝Φmcos ωt＝BS cos ωt 电动势 e＝___________＝_____________ Emsin ωt NBSωsin ωt 考 点 一 Imsin ωt Umsin ωt 考 点 一 时间 次数 赫兹(Hz) 考 点 一 典 题 悟 法 　　　(2025·泰州期初)在匀强磁场中，匝数N＝100的矩形线圈绕垂直磁感线的转轴匀速转动，线圈中产生的感应电动势随时间变化规律如图所示，则下列说法中正确的是 (　　) A．t＝0.5×10-2 s时，线圈平面与中性面重合 B．t＝1×10-2 s时，线圈中磁通量变化率最大 C．穿过每一匝线圈的最大磁通量为1×10-3 Wb D．线圈转动的角速度为50π rad/s 1 C 考 点 一 考 点 一 　　　　(2025·南京二模)如图所示，某发电机的矩形线框处在竖直向下的匀强磁场中，绕对称轴OO′以角速度ω匀速转动．取通过电阻R向右的电流为正，从图示位置计时，则R中的电流i随时间t变化的图像是 (　　) 2 A 考 点 一 【解析】 矩形线框开始转动时，根据楞次定律，产生顺时针的感应电流，电流从右向左流入电阻R，线框从中性面开始转动，为正弦变化规律，故B、C错误；线框转动到与磁场平行时，电流具有最大值，继续转动，电流从左向右流向电阻R，故A正确，D错误． 考 点 一 考点二　交变电流的四值及应用 交变电流的“四值” 考 点 二 考 点 二 考 点 二 典 题 悟 法 3 B 考 点 二 考 点 二 　　　　如图所示，边长为L的正方形单匝线圈abcd，其电阻为r，外电路的电阻为R，ab的中点和cd的中点的连线O′O恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度为B．若线圈从图示位置开始以角速度ω绕轴O′O匀速转动，下列说法中正确的是 (　　) A．图示位置线圈中的感应电动势最大，为Em＝BL2ω 4 D 考 点 二 考 点 二 考 点 二 随堂内化 1．如图所示为一交流电压随时间变化的图像．每个周期的前三分之一周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定．根据图中数据可得交流电压的有效值为(　　) C 随堂内化 4 1 2 3 2．(2025·北京卷)如图所示，交流发电机中的线圈ABCD沿逆时针方向匀速转动，产生的电动势随时间变化的规律为e＝10sin (100πt) V．下列说法中正确的是 (　　) A．该交流电的频率为100 Hz B．线圈转到图示位置时，产生的电动势为0 C．线圈转到图示位置时，AB边受到的安培力方向向上 C 随堂内化 4 1 2 3 随堂内化 4 1 2 3 3．(2025·泰州期初)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，A为理想交流电流表．线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，已知发电机线圈电阻为5 Ω，外接一只阻值为5 Ω的电阻R，不计电路的其他电阻，已知电阻R两端的电压随时间变化的图像如图乙所示．则 (　　) A．线圈的转速为100 r/s D C．0.01 s时线圈平面与磁场方向平行 D．电阻R在1 min内产生的热量为4 800 J 随堂内化 4 1 2 3 随堂内化 4 1 2 3 4．(2025·苏锡常镇第一次调研)如图所示，一单匝矩形线框面积为S，电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω绕OO′轴匀速转动．已知外电路电阻为R，求： (1) 该电路中电动势的最大值Em. 答案： (1) BSω　 【解析】 (1) 电动势最大值为Em＝BSω 随堂内化 4 1 2 3 (2) 电阻R的电功率P. 随堂内化 4 1 2 3 配套热练 一、 选择题 1．(2025·南通第一次调研)如图所示，矩形线圈在磁极间的匀强磁场中匀速转动，外接交流电压表和定值电阻，图示位置线圈平面与磁感线平行，此时 (　　) A．穿过线圈的磁通量最大 B．通过线圈的电流最大 C．电压表的示数为零 D．流经电阻的电流方向改变 B 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 【解析】 由图可知，此时线圈处于垂直中性面位置，线圈中的磁通量最小，感应电动势最大，故通过线圈的电流最大，电流方向不改变，电压表测量的是有效值，示数不变，故A、C、D错误，B正确． 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 C 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 C 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 4．(2024·广东卷)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．下列说法中正确的是 (　　) 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 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 5．如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的感应电动势图像如图乙中曲线a、b所示，则 (　　) A．两次t＝0时刻线圈平面均与中性面垂直 B．曲线a、b对应的线圈转速之比为2∶3 C．曲线a表示的感应电动势频率为25 Hz D．曲线b表示的感应电动势有效值为10 V C 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 6．(2025·中华中学)如图甲所示，交流发电机的矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过该线圈的磁通量Φ随时间t的变化规律如图乙所示．线圈匝数为20，线圈总电阻为1 Ω，与线圈连接的定值电阻R的阻值也等于1 Ω，电流表A可看作理想电流表，则 (　　) A．线圈转动的角速度为2π rad/s B．感应电动势最大值为0.2π V D．一个周期内电阻R上产生的热量为2π2 J C 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 7．如图所示，纸面内有一单匝“凹”字形金属线圈组成闭合回路，置于垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，线圈的总电阻为R，边长如图所示．线圈绕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 C 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 8．如图所示，n匝矩形线圈abcd，放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，线圈面积为S，匀强磁场的边界线OO′恰好位于ab和cd中点的连线上，线圈绕OO′轴以角速度ω匀速转动，线圈与一个阻值为R的电阻相连，其他电阻不计．从图示位置开始计时，下列说法中正确的是 (　　) D 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 二、 计算题 9．(2026·镇江期初)某同学用如图所示的装置研究“电磁驱动”．若U形磁铁N、S两极之间的磁场可近似认为是匀强磁场，磁感应强度为B，矩形线圈的高、宽分别为a、b，匝数为n，电阻为r.某时刻，U形磁铁平面和线圈平面两者共面，它们同方向转动的角速度分别为ω1和ω2，且ω1＞ω2，求此时： (1) 线圈中感应电动势的大小． 答案： (1) nBab(ω1－ω2)　 【解析】 (1) 当U形磁铁平面和线圈平面两者共面时，线框中感应电动势的大小e＝nBS(ω1－ω2) 即e＝nBab(ω1－ω2) 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 (2) 线圈的电功率． 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 10．(2025·镇江质监)如图所示，磁感应强度B为0.2 T的匀强磁场水平向右，粗细均匀的金属导体制成的矩形单匝线框abcd在匀强磁场中绕着与磁感应强度垂直的ad边匀速转动，角速度为100 rad/s.已知ab边长为0.5 m，ad边长为0.2 m，线框电阻为5 Ω.求： (1) 线框转动到如图所示的位置时，线框中感应电动势大小和 bc边感应电流的方向． 答案： (1) 2 V，bc边感应电流的方向为b→c　 【解析】 (1) 当线框转到与磁感线平行时，线框中的感应电动势最大， 有Em＝BSω＝2 V 根据右手定则可判断出，bc边感应电流的方向为b→c 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 (2) 线框转过90°过程中，线框中通过的电荷量和产生的电热． 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 物理量 函数表达式 图像 电流 i＝___________＝sin ωt (外电路为纯电阻电路) 电压 u＝___________＝sin ωt (外电路为纯电阻电路) 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＝ 讨论电容器的击穿电压 物理量 物理含义 重要关系 适用情况及说明 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(余)弦式交变电流 (1) 计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热等) (2) 电气设备“铭牌”上所标的一般是有效值 (3) 保险丝的熔断电流为有效值 物理量 物理含义 重要关系 适用情况及说明 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 ＝Bl ＝n ＝ 计算通过导线横截面的电荷量 $