专题04 交变电流基础-2019年高考物理二轮复全解全析之恒定电流

专题04 交变电流基础 【重点知识梳理】 一、交变电流的产生和变化规律 1．交变电流 大小和方向都随时间做周期性变化的电流．如图（a）、（b）、（c）、（d）所示都属于交变电流．其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流，简称正弦式电流，如图（a）所示． 2．正弦交流电的产生和图象 （1）产生：在匀强磁场里，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动． （2）中性面 ①定义：与磁场方向垂直的平面．学科-网 ②特点 a．线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零． b．线圈转动一周，两次经过中性面．线圈每经过中性面一次，电流的方向就改变一次． （3）图象：用以描述交流电随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置开始计时，其图象为正弦函数曲线． 二、正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值 1．周期和频率 （1）周期（T）：交变电流完成一次周期性变化（线圈转一周）所需的时间，单位是秒（s），公式 ．[来源:Z,xx,k.Com] （2）频率（f）：交变电流在1 s内完成周期性变化的次数．单位是赫兹（Hz）． （3）周期和频率的关系： 2．正弦式交变电流的函数表达式（线圈在中性面位置开始计时） （1）电动势e随时间变化的规律：e＝Emsin_ωt． （2）负载两端的电压u随时间变化的规律：u＝Umsin_ωt． （3）电流i随时间变化的规律：i＝Imsin_ωt．其中ω等于线圈转动的角速度，Em＝nBSω． 3．交变电流的瞬时值、峰值、有效值 （1）瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数． （2）峰值：交变电流的电流或电压所能达到的最大值，也叫最大值． （3）有效值：跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值叫做交变电流的有效值．对正弦交流电，其有效值和峰值的关系为： 、 、 ． （4）平均值：是交变电流图象中波形与横轴所围面积跟时间的比值． 三、容抗和感抗 1、容抗 f代表电源的频率，C表示电容器的电容 性质：在C很大时，电容器表现为“通交流阻直流”；若C很小，则电容器表现为“通高频阻低频”。 2、感抗 f代表电源的频率，L表示电感线圈的自感系数 性质：在L很大时，电感线圈表现为“通支流阻交流”；若L很小，则电感线圈表现为“通低频阻高频”。 【高频考点突破】 考点一 交变电流瞬时值的计算 【08年宁夏】如图a所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴OO′以角速度ω逆时针匀速转动．若以线圈平面与磁场夹角θ=45°时（如图b）为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正．则下列四幅图中正确的是 （　　） A． B． C． D． 考点二 四值的计算 【12年广东】某小型发电机产生的交变电动势为e=50sin100πt（V），对此电动势，下列表述正确的有（　　） A．最大值是50 V B．频率是100 Hz C．有效值是25 V D．周期是0.02 s 考点三 计算有效值 【13年海南】通过一阻值R=100Ω的电阻的交变电流如图所示，其周期为1s．电阻两端电压的有效值为（　　） A．12V B．4V C．15V D．8V 考点四 容抗感抗 如图，三只白炽灯泡L1、L2、L3分别与线圈L、电阻R、电容器C串联后接在同一个交流电源上，供电电压瞬时值为u1=Umsinωt，此时三只灯泡的亮度相同．现换另一个电源供电，供电电压瞬时值为u2=Umsin，则三只灯泡的亮度变化是（　　） A．L1变亮，L2不变，L3变暗 B．L1变暗，L2不变，L3变亮 C．L1变亮，L2变亮，L3变暗 D．L1变暗，L2变亮，L3变亮 考点五 信号输出种类的判断 在收音机线路中，经天线接收下来的电信号既有高频成份，又有低频成份，经放大后送到下一级，需要把低频成份和高频成份分开，只让低频成份输送到再下一级，我们可以采用如图所示电路，其中a、b应选择的元件是（　　） A．a是电容较大的电容器，b是低频扼流圈[来源:学+科+网] B．a是电容较大的电容器，b是高频扼流圈 C．a是电容较小的电容器，b是低频扼流圈 D．a是电容较小的电容器，b是高频扼流圈 【专题突破练习】 1.处在匀强磁场中的矩形线圈abcd，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平行于纸面并与ab垂直．在t=0时刻，线圈平面与纸面重合（如图），线圈的cd边离开纸面向外运动．若规定由a→b→c→d→a方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流I随时间t变化的图线是（　　） A． B． C． D． 2.（2011•天津）在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示．产生的交变电动势的图象如图乙所示，则（　　） A．t=0.015s时线框的磁通量变化率为零 B．t=0.01s时线框平面与中性面重合 C．线框产生的交变电动势有效