交變電流的產(chǎn)生和描述（講義）-2025年高考物理一輪復(fù)習(xí)

第58講交變電流的產(chǎn)生和描述

目錄

01、考情透視，目標(biāo)導(dǎo)航

02、知識導(dǎo)圖，思維引航..............................................1

復(fù)習(xí)目標(biāo)............................................................2

03、考點(diǎn)突破，考法探究..............................................2

考點(diǎn)一.正弦式交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律............................2

知識點(diǎn)L正弦式交變電流產(chǎn)生過程中的兩個(gè)特殊位置..............2

知識點(diǎn)2.正弦式交變電流的變化規(guī)律............................3

知識點(diǎn)3.書寫交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式的步驟........................3

考向1.中性面和峰值面........................................3

考向2.交變電流的產(chǎn)生及圖像..................................4

考向3.交變電流的描述........................................4

考點(diǎn)二.交變電流有效值的理解和計(jì)算................................5

知識點(diǎn)1.對有效值的理解.......................................5

知識點(diǎn)2.有效值的兩種計(jì)算方法................................5

考向1正弦式交變電流有效值的計(jì)算............................5

考向2峰值不對稱的正弦式波形有效值的計(jì)算....................6

考向3矩形波形有效值的計(jì)算..................................6

考點(diǎn)三.交變電流“四值”的理解及應(yīng)用................................6

04、真題練習(xí)，命題洞見..............................................8

考情透視?目標(biāo)導(dǎo)航

2024?廣東?高考物理第5題

考情2024.河北.高考物理第4題

分析2024?山東?高考物理第4題

2024?勸過新課標(biāo)?高考物理第19題

目標(biāo)1.理解正弦式交變電流的產(chǎn)生過程，能正確書寫交變電流的函數(shù)

復(fù)習(xí)表達(dá)式。

目標(biāo)目標(biāo)2.理解并掌握交變電流圖像的意義。

目標(biāo)3.理解描述交變電流的幾個(gè)物理量，會計(jì)算交變電流的有效值。

目標(biāo)4.正確理解交變電流的四值，并進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。

匐2

〃皿a導(dǎo)取思婚咻w

兩個(gè)特殊

位置

交變電流的產(chǎn)生和描述—-

交流電的

描述

平均值—E=N—

__A/_

效值I—E餐Tggg

㈤3

考點(diǎn)突破?考法探究

考點(diǎn)一.正弦式交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律

知識

知識點(diǎn)1.正弦式交變電流產(chǎn)生過程中的兩個(gè)特殊位置

位置中性面位置與中性面垂直的位置

B0

圖不!

(TE'O'E

BLSB//S

蟲=BS,最大0=0,最小

特點(diǎn)

6一九人/一0,取小e——九一nBScOf取大

電流為零，方向改變電流最大，方向不變

知識點(diǎn)2.正弦式交變電流的變化規(guī)律

物理量函數(shù)表達(dá)式圖像

磁通量0=0COSC0t=BSC0SCOt

m0

點(diǎn)

電動勢e=￡msincot=nBScosincotr\jTi

Em

r

電流z—/msincot—nisincot\jC

R-\~r

u

TT.,REm?Um

電壓u—UmSincot—n?sincot

R-rr

知識點(diǎn)3.書寫交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式的步驟

(1)確定正弦交變電流的峰值，根據(jù)已知圖像讀出或由公式Em=〃。8s求出相應(yīng)峰值。

⑵明確線圈的初始位置，找出對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式

①線圈從中性面位置開始計(jì)時(shí)，貝”一/圖像為正弦函數(shù)圖像，函數(shù)表達(dá)式為

②線圈從垂直于中性面的位置開始計(jì)時(shí)，則，一/圖像為余弦函數(shù)圖像，函數(shù)表達(dá)式為，=/mCOS

--------------IHl-fHFk

考向洞察J

考向1.中性面和峰值面

1.矩形線圈仍加繞垂直于磁感線的固定軸O。'勻速轉(zhuǎn)動，線圈平面位于如圖所示的勻強(qiáng)磁場中。下列說法

正確的是()

乙

A.圖甲時(shí)刻通過線圈的磁通量變化率最大

B.圖乙時(shí)刻線圈中感應(yīng)電流方向改變

C.圖丙時(shí)刻線圈中磁通量最大

D.圖丁時(shí)刻線圈中感應(yīng)電動勢最小

考向2.交變電流的產(chǎn)生及圖像

2.（2024?北京市第四中學(xué)模擬）某交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生交變電流的裝置如圖1甲所示，產(chǎn)生的感應(yīng)電

甲乙

Al=0時(shí)，線圈平面處于中性面位置，磁通量變化率最大

B.線圈通過中性面時(shí)，交變電流改變方向

C.線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢e=100sin（50r）V

D.如果僅使線圈的轉(zhuǎn)速加倍，則電動勢的最大值和周期分別變?yōu)?00V、0.08s

考向3.交變電流的描述

3.一正弦式交變電流的對圖像如圖所示。下列說法正確的是（）

i/A”

\一[一7]\.

00.1\oj.2/0.30'.40.5z/s

A.在f=0.4s時(shí)電流改變方向

B.該交變電流的周期為0.5s

C.該交變電流的表達(dá)式為i=2cos5mA

D.該交變電流的有效值為乎A

考點(diǎn)二.交變電流有效值的理解和計(jì)算

知識固本

知識點(diǎn)1.對有效值的理解

（1）交流電流表、交流電壓表的示數(shù)是指有效值；

（2）用電器銘牌上標(biāo)的值（如額定電壓、額定功率等）指的均是有效值；

（3）計(jì)算熱量、電功率及保險(xiǎn)絲的熔斷電流用的是有效值；

（4）通常沒有特別加以說明的，一般指有效值。

知識點(diǎn)2.有效值的兩種計(jì)算方法

（1）公式法：對于正（余）弦式交變電流，利用￡=巖。=患/=卷計(jì)算有效值。

注意：若圖像一部分是正（余）弦式交變電流，其中的9周期（必須是從零至最大值或從最大值至零）和g周期部

分可直接應(yīng)用正弦式交變電流有效值與最大值間的關(guān)系/=%、求解。

（2）定義法：對于非正弦式交變電流，計(jì)算有效值時(shí)要抓住“三同”，即“相同時(shí)間”內(nèi)“相同電阻”上產(chǎn)

生“相同熱量”，列式求解時(shí)相同時(shí)間一般取一個(gè)周期或周期的整數(shù)倍。

考向洞察J]

考向1正弦式交變電流有效值的計(jì)算

1.（2023?湖南高考）（多選）某同學(xué)自制了一個(gè)手搖交流發(fā)電機(jī)，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4：1,小輪與線圈固定在同一轉(zhuǎn)軸上。線圈是由漆包線繞制而成的邊長為小的正方形,

共w匝，總阻值為凡磁體間磁場可視為磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為8的勻強(qiáng)磁場。大輪以角速度。勻速轉(zhuǎn)動，帶

動小輪及線圈繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸與磁場方向垂直。線圈通過導(dǎo)線、滑環(huán)和電刷連接一個(gè)阻值恒為R的燈泡。

假設(shè)發(fā)電時(shí)燈泡能發(fā)光且工作在額定電壓以內(nèi)，下列說法正確的是（）

A.線圈轉(zhuǎn)動的角速度為4。

B.燈泡兩端電壓有效值為況

C.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勾呼電

D.若僅將小輪半徑變?yōu)樵瓉淼膬杀叮瑒t燈泡變得更亮

考向2峰值不對稱的正弦式波形有效值的計(jì)算

2.電壓”隨時(shí)間f的變化情況如圖所示，則電壓的有效值約為（）

A.137VB.163V

考向3矩形波形有效值的計(jì)算

3.如圖所示，一半徑為L的導(dǎo)體圓環(huán)位于紙面內(nèi)，。為圓心。環(huán)內(nèi)兩個(gè)圓心角為90。

且關(guān)于。中心對稱的扇形區(qū)域內(nèi)分布有勻強(qiáng)磁場,兩磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B、

方向相反且均與紙面垂直。導(dǎo)體桿可繞。轉(zhuǎn)動，加端通過滑動觸點(diǎn)與圓環(huán)良好

接觸，在圓心和圓環(huán)間連有電阻R,不計(jì)圓環(huán)和導(dǎo)體桿的電阻，當(dāng)桿以恒定角

速度。逆時(shí)針轉(zhuǎn)動時(shí)，理想電流表A的示數(shù)為（）

A.B.*C.

考點(diǎn)三.交變電流“四值”的理解及應(yīng)用

27rwt

交變電流的“四值”及應(yīng)用

物理含義重要關(guān)系適用情況

e=Emsincot

瞬時(shí)值交變電流某一時(shí)刻的值計(jì)算線圈某一時(shí)刻的受力情況

f-Zmsincot

確定用電器的耐壓值、電容器

峰值交變電流最大的瞬時(shí)值EmTIBSCD

的擊穿電壓

Em

lm~R+r

(1)計(jì)算與電流熱效應(yīng)相關(guān)的

Ek量(如功率、熱量)

跟交變電流的熱效應(yīng)等(2)交流電表的測量值

有效值

效的恒定電流值u-巾(3)用電器設(shè)備標(biāo)注的額定電

壓、額定電流

,一6

⑷保險(xiǎn)絲的熔斷電流

E=rr

對圖像中圖線與時(shí)間軸^

平均值計(jì)算通過電路某截面的電荷量

所圍面積與時(shí)間的比值_~E

1-R+r

考向洞察J]

1.(2024?重慶高三調(diào)研)如圖所示，空間中分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)有界磁場，所是其左邊界，

一面積為S的"匝圓形金屬線框垂直于磁場放置，圓形線框的圓心。在E尸上，線框電阻為R,若線框以角

速度。繞EF勻速轉(zhuǎn)動，并從圖示位置開始計(jì)時(shí)，貝1()

A.時(shí)，線框中的感應(yīng)電流最大F，……

XXX

B.0到三;時(shí)間內(nèi)，通過線框的電荷量為懸XXX

ZCOXXX

J

x

C.線框中產(chǎn)生的交變電動勢的最大值為XXX

42

D.線框中產(chǎn)生的交變電動勢的有效值為予8so

2.(2024?內(nèi)江高三■模擬)如圖為一父流發(fā)電機(jī)的原理示意圖。矩形線圈abed可繞過be、4d邊中點(diǎn)且垂直于

勻強(qiáng)磁場方向的水平軸。。'勻速轉(zhuǎn)動。線圈的浦邊連在金屬滑環(huán)K上，cd邊連在金屬滑環(huán)乙上；用導(dǎo)體

做的兩個(gè)電刷及廠分別壓在兩個(gè)滑環(huán)上，線圈在轉(zhuǎn)動過程中可以通過滑環(huán)和電刷保持其兩端與外電路的定

值電阻R連接。已知矩形線圈邊長a6=cd=￡i=50cm,bc=ad=L2=20cm,匝數(shù)〃=100匝，線圈的總電

阻r=5.0。，線圈轉(zhuǎn)動的角速度o=282rad/s,外電路的定值電阻R=45。，勻強(qiáng)磁

場的磁感應(yīng)強(qiáng)度2=0.05T,6=1.41。從線圈經(jīng)過圖示位置開始計(jì)時(shí)，求:

⑴線圈內(nèi)的電流i隨時(shí)間，變化的函數(shù)關(guān)系式；

⑵線圈轉(zhuǎn)動90。時(shí)電壓表的示數(shù)；

(3)在線圈轉(zhuǎn)過90。的過程中，通過線圈導(dǎo)線某截面的電荷量。

3

1.（2024?廣東?高考真題）將阻值為50。的電阻接在正弦式交流電源上。電阻兩端電壓隨時(shí)間的變化規(guī)律如

圖所示。下列說法正確的是（）

B.通過電阻電流的峰值為0.2A

C.電阻在1秒內(nèi)消耗的電能為1J

D.電阻兩端電壓表達(dá)式為〃=lO0sin（lOOm）V

2.（2024?河北.高考真題）%、&為兩個(gè)完全相同的定值電阻，與兩端的電壓隨時(shí)間周期性變化的規(guī)律如圖

1所示（三角形脈沖交流電壓的峰值是有效值的6倍），以兩端的電壓隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化如圖2所示,

則兩電阻在一個(gè)周期T內(nèi)產(chǎn)生的熱量之比2：、2為（）

3.（2024?山東?高考真題）如圖甲所示，在-dMd,/W爛1的區(qū)域中存在垂直。町平面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大

小為8的勻強(qiáng)磁場（用陰影表示磁場的區(qū)域），邊長為2d的正方形線圈與磁場邊