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

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認識電磁學在人類生活和社會發(fā)展中的作用。4.知道非電學量轉換成電學量的技術意義。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，體會物理學對統(tǒng)一性的追求。6.通過實驗，了解電磁振蕩。知道電磁波的發(fā)射、傳播和接收。7.認識電磁波譜。知道各個波段的電磁波的名稱、特征和典型應用。實驗十四：探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關系。實驗十五：傳感器的簡單應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)電流熱效應計算有關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基礎知識，處理遠距離輸電的相關問題；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考點一01考點二0203考點三04題型拓展廣度05跟蹤訓練·鞏固提升01考點一交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律1.產(chǎn)生在勻強磁場中線圈繞

?磁場方向的軸勻速轉動。垂直于2.兩個特殊位置的特點

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＝

，與轉軸位置

，與線圈形狀

?

（均選填“有關”或“無關”）。（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

無關無關一次周期性次

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.矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動時，一定會產(chǎn)生正弦式交變電流。

（

×

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

電動勢也最大。

（

×

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

（

√

）4.當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)電機的示意圖如圖所示，當線圈

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

電流為Im，已知線圈轉動的周期為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在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速

轉動，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時刻線圈中的感應電動勢最大B.t2時刻ad的運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時刻線圈中感應電流方向相同解析：

t1時刻，磁通量最大，感應電動勢為零，故A錯誤；t2時

刻，磁通量為零，感應電動勢最大，ad邊切割磁感線的有效速度最

大，即ad的運動方向與磁場方向垂直，故B正確；t3時刻，磁通量最

大，感應電動勢為零，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4∶1，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(nèi)，下列說法正確的是（

）A.線圈轉動的角速度為4ωD.若僅將小輪半徑變?yōu)樵瓉淼膬杀?，則燈泡變得更亮

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）利用半導體二極管的單向

導電性，可以對交變電流進行整流，將交變電流變?yōu)橹绷?。一種簡

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

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考點三交變電流“四值”的理解和應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系適用情況及說明有效值跟交變電流的

熱效應等效的

恒定電流的值（1）計算與電流的熱效

應有關的量（如電功、電

功率、電熱等）；（2）電氣設備“銘牌”

上所標的一般是有效值；（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)電機的示意圖如圖甲所示，邊長為L的正方形金

屬框，在磁感應強度為B的勻強磁場中以恒定角速度繞OO'軸轉動，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的圓形導體框與小

燈泡組成如圖甲所示的回路，框內(nèi)存在勻強磁場，磁感應強度隨時間

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），圓形導體框電阻為R1，小燈泡電阻為R2，其他電阻不計，磁感

應強度最大值為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

導體棒在勻強

磁場中平動導體棒在勻強磁場中勻速平動，但導體棒切割磁感線

的有效長度按正弦規(guī)律變化，則導體棒組成的閉合電

路中就會產(chǎn)生正弦式交變電流導體棒在勻強

磁場中振動導體棒在勻強磁場中沿平行導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的速度勻速進入足夠大的勻強磁場（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的正方形導線框置于均勻分布的磁場

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

度B隨時間t按圖乙所示的正弦規(guī)律變化。設導線框橫截面的面積為

S，電阻率為ρ，B－t圖像中所標物理量為已知量，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)生的實質是發(fā)生了“正弦式”的電磁感應，產(chǎn)

生了正弦式感應電動勢，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跟蹤訓練·鞏固提升1.（2024·海南?？谝荒＃┤鐖D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，感應電流方向為順時

針（負方向），且t＝0時刻線圈的磁通量最大，磁通量變化率為0，

線圈的感應電流為0，故選B。1234567891011

1234567891011A.t＝0時刻，感應電動勢為零B.產(chǎn)生的交變電流的頻率為100HzD.當線框中電流最大時，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，海上核電站的工作原理是反應堆產(chǎn)生蒸汽推動渦輪機轉動，

帶動發(fā)電機發(fā)電。如果閉合線圈在勻強磁場中勻速轉動，線圈中產(chǎn)

生的感應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

線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸OO'勻速轉動，圖示時刻磁

場與平面垂直，轉動周期為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右側有垂直

紙面向里的勻強磁場，磁場的磁感應強度大小為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點離AC邊的距離最遠，DE長為d，現(xiàn)使線框以

速度v0勻速進入磁場，線框運動過程中AC邊始終與MN垂直，若線

框的電阻為R，則線框進入磁場的過程中，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）圖甲為風力發(fā)電的簡易模型，在風力作用下，風葉帶動與桿固連的永磁鐵轉動，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.磁鐵的轉速為50r/sB.該交變電流的頻率為100Hz1234567891011

12345678910119.（2024·山東聊城模擬）如圖