新教材適用2024版高考物理二輪總復習第1部分核心主干復習專題專題4電路和電磁感應第11講直流電路和交流電路題型2交變電流的產生和描述教師用書

題型2交變電流的產生和描述1.線圈通過中性面時的特點(1)穿過線圈的磁通量最大。(2)線圈中的感應電動勢為零。(3)線圈每經過中性面一次，感應電流的方向改變一次。2.有效值的計算(1)正弦式交變電流：E＝eq\f(Em,\r(2))，I＝eq\f(Im,\r(2))，U＝eq\f(Um,\r(2))。(2)非正弦式交變電流：計算有效值時，要根據(jù)電流的熱效應，即“一個周期”內“相同電阻”上產生“相同熱量”，然后分段求和列式，求得有效值。3.正弦式交流電“四值”的應用表達式應用最大值Em＝nBSω計算電容器的耐壓值瞬時值e＝Emsinωt計算某時刻所受安培力有效值E＝eq\f(Em,\r(2))電表的讀數(shù)及計算電熱、電功及保險絲的熔斷電流平均值eq\o(E,\s\up6(－))＝eq\f(nΔΦ,Δt)計算通過導體的電荷量〔真題研究2〕(多選)(2023·湖南高考卷)某同學自制了一個手搖交流發(fā)電機，如圖所示。大輪與小輪通過皮帶傳動(皮帶不打滑)，半徑之比為41，小輪與線圈固定在同一轉軸上。線圈是由漆包線繞制而成的邊長為L的正方形，共n匝，總阻值為R。磁體間磁場可視為磁感應強度大小為B的勻強磁場。大輪以角速度ω勻速轉動，帶動小輪及線圈繞轉軸轉動，轉軸與磁場方向垂直。線圈通過導線、滑環(huán)和電刷連接一個阻值恒為R的燈泡。假設發(fā)電時燈泡能發(fā)光且工作在額定電壓以內，下列說法正確的是(AC)A．線圈轉動的角速度為4ωB．燈泡兩端電壓有效值為3eq\r(2)nBL2ωC．若用總長為原來兩倍的相同漆包線重新繞制成邊長仍為L的多匝正方形線圈，則燈泡兩端電壓有效值為eq\f(4\r(2)nBL2ω,3)D．若僅將小輪半徑變?yōu)樵瓉淼膬杀叮瑒t燈泡變得更亮【解析】當大輪以角速度ω勻速轉動時，因為兩輪線速度大小相等，所以小輪的角速度為4ω，即線圈轉動的角速度為4ω，A正確；Em＝4nBL2ω，其有效值為E＝eq\f(Em,\r(2))＝2eq\r(2)nBL2ω，燈泡兩端電壓的有效值為U＝eq\f(1,2)E＝eq\r(2)nBL2ω，B錯誤；若漆包線的長度變?yōu)樵瓉淼膬杀?，則漆包線的電阻變?yōu)樵瓉淼膬杀?，線圈匝數(shù)變?yōu)樵瓉淼膬杀?，線圈產生的電動勢變?yōu)樵瓉淼膬杀?，燈泡兩端電壓有效值U′＝eq\f(1,3)E′＝eq\f(4\r(2)nBL2ω,3)，C正確；若將小輪半徑變?yōu)樵瓉淼膬杀?，則小輪轉動的角速度減小，線圈產生的電動勢減小，燈泡變暗，D錯誤。〔對點訓練〕1.(2023·青海統(tǒng)考二模)圖甲是小型交流發(fā)電機的示意圖，兩磁極N、S間的磁場可視為水平方向的勻強磁場，A為交流電流表。線圈繞垂直于磁場的水平軸OO′沿逆時針方向勻速轉動，從圖示位置開始計時，產生的交變電流隨時間變化的圖像如圖乙所示。以下判斷正確的是(A)A．電流表的示數(shù)為10AB．線圈轉動的角速度為50πrad/sC．0.01s時線圈平面與磁場方向垂直D．0.02s時電阻R中電流的方向自右向左【解析】電流表的示數(shù)為有效值，可知I＝eq\f(10\r(2),\r(2))A＝10A；A正確；根據(jù)圖乙可知T＝0.02s；則線圈轉動的角速度為ω＝eq\f(2π,T)＝100πrad/s；B錯誤；根據(jù)圖乙可知0.01s時，感應電流為最大值，即感應電動勢為最大值，即0.01s時線圈平面與磁場方向平行，C錯誤；根據(jù)題意可知，0.02s時線圈仍然位于圖甲所示位置，根據(jù)對AB邊，根據(jù)右手定則可知，此時的感應電流方向為B→A，即0.02s時電阻R中電流的方向自左向右，D錯誤。2.(多選)(2023·山東青島檢測)轉速傳感器用來檢測齒輪旋轉速度，為汽車自動控制系統(tǒng)提供關鍵數(shù)據(jù)。圖甲是轉速傳感器結構示意圖，當齒輪轉動時會導致感應線圈內磁通量變化，產生感應電流。當齒輪從甲圖中位置開始計時，0～0.2s內車載電腦顯示的電流信號如圖乙所示，下列說法正確的是(BD)A．齒輪的轉速為5r/sB．齒輪的旋轉周期為2.4sC．0.1s時，感應線圈內磁通量的變化率最大D．0～0.1s內感應線圈內磁通量的變化率先變大后變小【解析】由圖乙可知，交流電電流周期為0.2s，齒輪的齒數(shù)為12，旋轉周期為2.4s，故B正確；交流電頻率為f＝eq\f(1,T)＝5Hz，齒輪的轉速為n＝eq\f(5,12)r/s，故