2025年高考物理二轮复习第十二章　交变电流　电磁振荡 第一讲　交变电流的产生和描述课件+讲义（教师+学生）+跟踪练习

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1.理解正弦式交变电流的产生过程，能正确书写交变电流的函数表达式。 2.理解并掌握交变电流图像的意义。 3.理解描述交变电流的几个物理量，会计算交变电流的有效值。 4.正确理解交变电流的四值，并进行有关计算。
2.某交流发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动时，磁通量Φ随时间t变化的关系如图所示，则下列说法正确的是(　　)A.t＝0时刻，线圈平面与中性面平行B.1 s内线圈中感应电流方向改变50次C.t＝0.015 s时刻，线圈中的感应电流最大D.t＝0.01 s时刻，图像的切线斜率为40π Wb/s
考点二　交变电流有效值的计算
考点一　正弦式交变电流的产生及变化规律
考点三　交变电流“四值”的理解与计算
1.交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)
2.书写交变电流瞬时值表达式的步骤(1)确定正弦交变电流的峰值，根据已知图像读出或由公式Em＝nωBS求出相应峰值。(2)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式①线圈从中性面位置开始计时，则i－t图像为正弦函数图像，函数表达式为i＝Imsin ωt。②线圈从垂直于中性面的位置开始计时，则i－t图像为余弦函数图像，函数表达式为i＝Imcs ωt。
例1 (2024·北京市第四中学模拟)某交流发电机产生交变电流的装置如图1甲所示，产生的感应电动势与时间的关系如图乙所示，下列说法正确的是(　　)
A.t＝0时，线圈平面处于中性面位置，磁通量变化率最大B.线圈通过中性面时，交变电流改变方向C.线框中产生的感应电动势e＝100sin (50t) VD.如果仅使线圈的转速加倍，则电动势的最大值和周期分别变为200 V、0.08 s
1.交流发电机发电的示意图如图2所示，线圈的AB边连在金属滑环K上，CD边连在金属滑环L上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路相连。线圈转动过程中，下列说法中正确的是(　　)
A.转到图甲位置时，通过线圈的磁通量变化率最大B.转到图乙位置时，线圈中产生的感应电动势为零C.转到图丙位置时，线圈中产生的感应电流最大D.转到图丁位置时，AB边感应电流方向为A→B
解析　转到图甲位置时，线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大，但磁通量变化率最小，为零，故A错误；转到图乙位置时，线圈中产生的感应电动势最大，故B错误；转到图丙位置时，线圈位于中性面位置，此时感应电流最小，但感应电流方向改变，故C错误；转到图丁位置时，根据楞次定律可知AB边感应电流方向为A→B，故D正确。
2.(多选)如图3所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦式交变电流的图像，当调整线圈转速后，其在同一磁场中匀速转动过程所产生正弦式交变电流的图像如图线b所示。下列关于这两个正弦式交变电流的说法正确的是(　　　)
例2 一电阻R接到如图4甲所示的正弦式交流电源上，两端电压的有效值为U1，消耗的电功率为P1；若该电阻接到如图乙所示的方波交流电源上，两端电压的有效值为U2，消耗的电功率为P2。若甲、乙两图中的U0、T所表示的电压、周期是相同的，则下列说法正确的是(　　)
3.如图5所示为一交流电压随时间变化的图像。每个周期内，前三分之一周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定。根据图中数据可得此交流电压的有效值为(　　)
4.如图6所示，将一根均匀导线围成圆心角为60°的扇形导线框OMN，O为圆心，半径为R，线框总电阻为r，将线框O点置于坐标系的原点，在第二、四象限有垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B。从t＝0时刻开始，导线框绕O点以角速度ω匀速转动，则导线框中感应电流的有效值为(　　)
例3 如图7所示，N＝50 匝的矩形线圈abcd，ab边长l1＝20 cm，ad边长l2＝25 cm，放在磁感应强度B＝0.4 T的匀强磁场中，外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO′轴以n＝3 000 r/min的转速匀速转动，线圈电阻r＝1 Ω，外电路电阻R＝9 Ω，t＝0时线圈平面与磁感线平行，ab边正转出纸外、cd边转入纸里。求：(π≈3.14)
(1)t＝0时感应电流的方向；解析　根据右手定则知，t＝0时线圈中感应电流方向为adcba。答案　感应电流方向为adcba
(2)感应电动势的瞬时值表达式；解析　线圈的角速度ω＝2πn＝100π rad/s题图位置的感应电动势最大，其大小为Em＝NBl1l2ω代入数据得Em＝314 V感应电动势的瞬时值表达式为e＝Emcs ωt＝314cs(100πt)V。答案　e＝314cs(100πt)V　
(3)线圈转一圈外力做的功；
代入数据得W＝98.6 J。答案　98.6 J　
(4)从图示位置转过90°的过程中流过电阻R的电荷量。解析　从t＝0时起线圈转过90°的过程中，流过电阻R的电荷量
代入数据得q＝0.1 C。答案　0.1 C
5.图8甲是某发电机的示意图，正方形金属框边长为L，其两端与两个半圆环相连，在磁感应强度为B的匀强磁场中以恒定角速度绕OO′轴转动。阻值为R的电阻两端的电压如图乙所示，Um为已知，其他电阻不计，则金属框转动一周(　　)
对点练1　交变电流的产生及变化规律1.(多选)如图1甲是一台小型发电机的结构示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势e随时间t变化的正弦规律图像如图乙所示。发电机线圈的电阻r＝1 Ω，外接灯泡的电阻为5 Ω。则(　　)
2.(2024·广东广州第二中学模拟)在以下四种情景中，线圈中产生的电流与其正下方所示的i－t图线相对应的是(　　)
解析　图A中线圈从垂直中性面开始转动，产生交变电流的图像是余弦线，A正确；图B中线圈转动时仍产生不间断的正弦交流电，B错误；图C中线圈处于辐射状的磁场中，线圈的两边所处位置的磁场大小不变，则产生恒定不变的感应电流，C错误；图D中线圈转动时仍产生正弦交流电，D错误。
3.(2024·江苏盐城模拟)如图2所示，空间存在水平垂直于纸面的匀强磁场，在磁场中放着四个用同样的细导线做成的刚性单匝闭合线框，其中线框Ⅰ和线框Ⅱ是边长为L的正方形线框，线框Ⅲ是长为2L、宽为0.5L的矩形线框，线框Ⅳ是周长为4L的圆形线框。四个线框绕各自的轴(如图中的虚线所示)匀速转动，其中线框Ⅰ的转速为n，其他线框的转速均为2n。四个线框产生的最大感应电动势分别为E1、E2、E3和E4，下列说法正确的是(　　)
A.E1