2025年物理新高考備考2025年（版）物理《三維設(shè)計》一輪總復(fù)習(xí)（提升版）第1講　交變電流的產(chǎn)生和描述

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認(rèn)識電磁學(xué)在人類生活和社會發(fā)展中的作用。4.知道非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的技術(shù)意義。5.初步了解麥克斯韋電磁場理論的基本思想，初步了解場的統(tǒng)一性與多樣性，體會物理學(xué)對統(tǒng)一性的追求。6.通過實(shí)驗，了解電磁振蕩。知道電磁波的發(fā)射、傳播和接收。7.認(rèn)識電磁波譜。知道各個波段的電磁波的名稱、特征和典型應(yīng)用。實(shí)驗十四：探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系。實(shí)驗十五：傳感器的簡單應(yīng)用備考策略理解正弦式交變電流的產(chǎn)生和圖像，掌握正弦式交變電流的“四值”，根據(jù)電流熱效應(yīng)計算有關(guān)非正弦式交變電流的有效值，根

據(jù)理想變壓器基本原理和電學(xué)基礎(chǔ)知識，處理遠(yuǎn)距離輸電的相關(guān)問題；理解電磁振蕩的過程，用電磁波的基本知識處理簡單問題；會利用傳感器的基本原理分析和制作簡單的自動控制裝置CONTENTS考點(diǎn)一01考點(diǎn)二0203考點(diǎn)三04題型拓展廣度05跟蹤訓(xùn)練·鞏固提升01考點(diǎn)一交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律1.產(chǎn)生在勻強(qiáng)磁場中線圈繞

?磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動。垂直于2.兩個特殊位置的特點(diǎn)

3.一個周期內(nèi)線圈中電流的方向改變

?次。最大發(fā)生改變最大不改變兩（1）最大值Em＝

，與轉(zhuǎn)軸位置

，與線圈形狀

?

（均選填“有關(guān)”或“無關(guān)”）。（2）周期和頻率

②頻率（f）：交變電流在單位時間內(nèi)完成周期性變化的

?

。單位是赫茲（Hz）。

NBSω

無關(guān)無關(guān)一次周期性次

數(shù)4.描述交變電流的物理量5.交變電流的變化規(guī)律（線圈從中性面開始計時）函數(shù)表達(dá)式圖像磁通量Φ＝

＝

?

電動勢e＝

＝

?

Φmcosωt

BScosωt

Emsinωt

NBSωsinωt

?判斷小題1.矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動時，一定會產(chǎn)生正弦式交變電流。

（

×

）2.線圈在磁場中轉(zhuǎn)動的過程中穿過線圈的磁通量最大時，產(chǎn)生的感應(yīng)

電動勢也最大。

（

×

）3.線圈經(jīng)過中性面時，感應(yīng)電動勢為零，感應(yīng)電流方向發(fā)生改變。

（

√

）4.當(dāng)線圈從垂直中性面開始計時，產(chǎn)生的電動勢按正弦規(guī)律變化，即

e＝Emsinωt。

（

×

）××√×1.【交變電流的產(chǎn)生】交流發(fā)電機(jī)的示意圖如圖所示，當(dāng)線圈

ABCD繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸OO'勻速轉(zhuǎn)動時，電路中產(chǎn)生的最大

電流為Im，已知線圈轉(zhuǎn)動的周期為T，下列說法正確的是（

）A.圖示位置磁通量最大，磁通量的變化率最大B.圖示位置電流最大，方向為A→B

2.【交變電流的變化規(guī)律】

如圖甲所示，一矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸勻速

轉(zhuǎn)動，線圈內(nèi)磁通量Φ隨時間t變化規(guī)律如圖乙所示，則下面說法正

確的是（

）A.t1時刻線圈中的感應(yīng)電動勢最大B.t2時刻ad的運(yùn)動方向與磁場方向垂直C.t3時刻線圈平面與中性面垂直D.t4、t5時刻線圈中感應(yīng)電流方向相同解析：

t1時刻，磁通量最大，感應(yīng)電動勢為零，故A錯誤；t2時

刻，磁通量為零，感應(yīng)電動勢最大，ad邊切割磁感線的有效速度最

大，即ad的運(yùn)動方向與磁場方向垂直，故B正確；t3時刻，磁通量最

大，感應(yīng)電動勢為零，所以線圈處于中性面，故C錯誤；t5時刻，磁

通量最大，感應(yīng)電動勢為零，所以線圈處于中性面，電流改變方

向，故D錯誤。02考點(diǎn)二交變電流有效值的求解1.有效值讓交變電流與恒定電流分別通過大小相同的電阻，如果在交變電流

的一個周期內(nèi)它們

相等，則這個恒定電流的電流I

與電壓U就是這個交變電流的有效值。2.正弦式交變電流的有效值與峰值之間的關(guān)系產(chǎn)生的熱量

?判斷小題

2.交變電流的有效值就是一個周期內(nèi)的平均值。

（

×

）××

1.【正弦式交變電流有效值的計算】（多選）（2023·湖南高考9題）某同學(xué)自制了一個手搖交流發(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L的正方形，共n匝，總阻值為R。磁體間磁場可視為磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場。大輪以角速度ω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)和電刷連接一個阻值恒為R的燈泡。假設(shè)發(fā)電時燈泡能發(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4ωD.若僅將小輪半徑變?yōu)樵瓉淼膬杀叮瑒t燈泡變得更亮

2.【非正（余）弦式交變電流有效值的計算】在如圖甲所示的電路

中，電源輸出如圖乙所示的交變電流（不計內(nèi)阻）。電阻R的阻值

為10Ω，電表均為理想電表。下列判斷正確的是

（

）A.電壓表的示數(shù)為10VB.電流表的示數(shù)為2AC.若將某電容器替換電阻R，欲使電路安全運(yùn)行，其耐壓值最少為10VD.電阻R在任意三分之一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量一定等于0.1J

3.【半波交變電流有效值的計算】（多選）利用半導(dǎo)體二極管的單向

導(dǎo)電性，可以對交變電流進(jìn)行整流，將交變電流變?yōu)橹绷鳌Ｒ环N簡

單的整流電路如圖甲所示，a、b為交變電流信號輸入端，D為半導(dǎo)

體二極管，R為定值電阻。信號輸入后，電阻R兩端的電壓如圖乙所

示，則下列說法正確的是

（

）A.交變電流的頻率為50HzC.若電阻R＝10Ω，則1min內(nèi)R產(chǎn)生的熱量為1.5×104JD.一個標(biāo)有“95V，30μF”的電容器并聯(lián)在電阻R兩端，可以正常工作

1.“三步法”計算有效值

03考點(diǎn)三交變電流“四值”的理解和應(yīng)用交變電流的瞬時值、峰值、有效值和平均值的比較物理量物理含義重要關(guān)系適用情況及說明瞬時值交變電流某一

時刻的值e＝Emsinωt，i＝Imsinωt計算線圈某時刻的受

力情況峰值最大的瞬時值討論電容器的擊穿電

壓物理量物理含義重要關(guān)系適用情況及說明有效值跟交變電流的

熱效應(yīng)等效的

恒定電流的值（1）計算與電流的熱效

應(yīng)有關(guān)的量（如電功、電

功率、電熱等）；（2）電氣設(shè)備“銘牌”

上所標(biāo)的一般是有效值；（3）電流表和電壓表的

測量值；（4）保險絲的熔斷電流

為有效值物理量物理含義重要關(guān)系適用情況及說明平均值交變電流圖像

中圖線與時間

軸所夾的面積

與時間的比值計算通過電路橫截面的電

荷量【例1】

（多選）發(fā)電機(jī)的示意圖如圖甲所示，邊長為L的正方形金

屬框，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中以恒定角速度繞OO'軸轉(zhuǎn)動，阻

值為R的電阻兩端的電壓如圖乙所示。其他電阻不計，圖乙中的Um為

已知量。則金屬框轉(zhuǎn)動一周

（

）A.框內(nèi)電流方向不變B.電動勢的最大值為Um

【例2】

（多選）（2024·河北滄州模擬）半徑為r的圓形導(dǎo)體框與小

燈泡組成如圖甲所示的回路，框內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間

按正弦規(guī)律變化，如圖乙所示（規(guī)定垂直紙面向里為磁場的正方

向），圓形導(dǎo)體框電阻為R1，小燈泡電阻為R2，其他電阻不計，磁感

應(yīng)強(qiáng)度最大值為B0，變化周期為T，電壓表為理想電壓表，下列說法

正確的是（

）

04題型拓展廣度產(chǎn)生正弦交流電的幾種非常規(guī)方式

導(dǎo)體棒在勻強(qiáng)

磁場中平動導(dǎo)體棒在勻強(qiáng)磁場中勻速平動，但導(dǎo)體棒切割磁感線

的有效長度按正弦規(guī)律變化，則導(dǎo)體棒組成的閉合電

路中就會產(chǎn)生正弦式交變電流導(dǎo)體棒在勻強(qiáng)

磁場中振動導(dǎo)體棒在勻強(qiáng)磁場中沿平行導(dǎo)軌平動切割磁感線時，

棒的速度按正弦規(guī)律變化，則棒中會產(chǎn)生正弦交變電

流棒在不均勻磁

場中平動導(dǎo)體棒在磁場中勻速平動切割磁感線，在棒的平動方

向上，磁場按照正弦規(guī)律變化，則棒中會產(chǎn)生正弦交

變電流線圈處于周期

性變化的磁場

中閉合線圈垂直于勻強(qiáng)磁場，線圈靜止不動，磁場按正

弦規(guī)律做周期性變化，則線圈中會產(chǎn)生正弦交變電流【典例1】如圖所示，閉合金屬線框曲線部分恰好是半個周期的正

弦曲線，直線部分長度為0.4m，線框的電阻為1Ω，若線框從虛線位

置開始以2m/s的速度勻速進(jìn)入足夠大的勻強(qiáng)磁場（線框直線部分始終

與磁場右邊界垂直），這個過程中線框釋放出的焦耳熱為0.4J，線框

中電流隨時間變化的關(guān)系式為

（

）

AAAA

A.電流表的示數(shù)為0.24AB.0.01s時回路中的電流最大C.回路中交流電的頻率為50HzD.0.015s時小電珠L中電流的方向為從D→L→C

【典例4】邊長為a、匝數(shù)為n的正方形導(dǎo)線框置于均勻分布的磁場

區(qū)域內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與線框平面垂直，如圖甲所示，磁感應(yīng)強(qiáng)

度B隨時間t按圖乙所示的正弦規(guī)律變化。設(shè)導(dǎo)線框橫截面的面積為

S，電阻率為ρ，B－t圖像中所標(biāo)物理量為已知量，求在時間t內(nèi)

（t?T）線框中產(chǎn)生的熱量。

正弦交流電產(chǎn)生的實(shí)質(zhì)是發(fā)生了“正弦式”的電磁感應(yīng)，產(chǎn)

生了正弦式感應(yīng)電動勢，根據(jù)E＝Blv，可以分別在B、l、v這三個

物理量上做文章。感興趣的學(xué)生可以繼續(xù)探索產(chǎn)生正弦式交變電

流的其他方式。05跟蹤訓(xùn)練·鞏固提升1.（2024·海南海口一模）如圖所示，單匝矩形線圈的左半部分放在

具有理想邊界（圖中虛線）的勻強(qiáng)磁場中，線圈中軸線OO'與磁場

邊界重合。若從圖示位置開始計時，使線圈繞OO'軸按圖示方向勻

速轉(zhuǎn)動，并規(guī)定電流方向沿a→b→c→d→a為正方向，則線圈內(nèi)感

應(yīng)電流隨時間變化的圖像正確的是

（

）1234567891011解析：

由題圖可知，線圈繞OO'軸勻速轉(zhuǎn)動，始終有一半處于

磁場中，線圈中產(chǎn)生完整的正弦交流電；從題圖示位置開始計時，

一開始磁通量向里減小，根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流方向為順時

針（負(fù)方向），且t＝0時刻線圈的磁通量最大，磁通量變化率為0，

線圈的感應(yīng)電流為0，故選B。1234567891011

1234567891011A.t＝0時刻，感應(yīng)電動勢為零B.產(chǎn)生的交變電流的頻率為100HzD.當(dāng)線框中電流最大時，線框的磁通量變化率為零1234567891011

12345678910113.（2024·北京豐臺模擬）某正弦式交變電流隨時間變化的圖像如圖

所示。下列說法正確的是

（

）A.此交變電流的有效值為5AB.t＝1.0×10－2s時，線圈位于中性面C.t＝1.5×10－2s時，穿過線圈的磁通量最大D.t＝2.0×10－2s時，穿過線圈的磁通量變化率最大1234567891011

12345678910114.（多選）（2024·海南?？谀M）目前我國的海上核電站已經(jīng)開始

建設(shè)，海上核電站的工作原理是反應(yīng)堆產(chǎn)生蒸汽推動渦輪機(jī)轉(zhuǎn)動，

帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。如果閉合線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動，線圈中產(chǎn)

生的感應(yīng)電動勢隨時間變化的規(guī)律如圖所示，可知該線圈中的交變

電流（

）A.周期是0.01sD.電流的方向每秒鐘改變100次1234567891011

12345678910115.（多選）（2024·福建廈門模擬）如圖所示，一個單匝矩形閉合導(dǎo)

線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁感線的軸OO'勻速轉(zhuǎn)動，圖示時刻磁

場與平面垂直，轉(zhuǎn)動周期為T0，線圈產(chǎn)生的電動勢的最大值為Em，

則（

）B.線圈轉(zhuǎn)動過程中磁通量變化率的最大值為EmC.圖示位置為中性面，電流大小為0D.若線圈繞ab轉(zhuǎn)動，電動勢的最大值將變?yōu)?Em1234567891011

1234567891011

6.（2024·江西南昌模擬）如圖，在光滑絕緣水平面上MN右側(cè)有垂直

紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，金屬線框ACD

放在水平面上，線框ADC部分對照正弦圖像彎制而成，形狀為完整

正弦圖像的一半，D點(diǎn)離AC邊的距離最遠(yuǎn)，DE長為d，現(xiàn)使線框以

速度v0勻速進(jìn)入磁場，線框運(yùn)動過程中AC邊始終與MN垂直，若線

框的電阻為R，則線框進(jìn)入磁場的過程中，圖中理想電流表的示數(shù)

為（

）1234567891011

12345678910117.（2024·北京海淀模擬）正弦交變電源與電阻R、交流電壓表按照圖

甲所示的方式連接，R＝10Ω，交流電壓表的示數(shù)是10V，圖乙是

交變電源輸出電壓u隨時間t變化的圖像。則

（

）

1234567891011

12345678910118.（2024·河北滄州模擬）圖甲為風(fēng)力發(fā)電的簡易模型，在風(fēng)力作用下，風(fēng)葉帶動與桿固連的永磁鐵轉(zhuǎn)動，磁鐵下方的線圈輸出的正弦交變電壓u隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示，則下列說法正確的是（

）A.磁鐵的轉(zhuǎn)速為50r/sB.該交變電流的頻率為100Hz1234567891011

12345678910119.（2024·山東聊城模擬）如圖