(考点分析) 第一节 交变电流的产生和描述-2023年高考物理一轮系统复习学思用

这是一份(考点分析) 第一节 交变电流的产生和描述-2023年高考物理一轮系统复习学思用，共7页。
【考点分析】　第一节 交变电流的产生和描述【考点一】  交变电流的产生过程分析【典型例题1】  如图甲是小型交流发电机的示意图，在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁场方向垂直的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图乙所示．发电机线圈内阻为10 Ω，外接一只电阻为90 Ω 的灯泡，不计电路的其他电阻，则(　　)A．t＝0时刻线圈平面与中性面垂直B．每秒钟内电流方向改变100次C．灯泡两端的电压为22 VD．0～0.01 s时间内通过灯泡的电量为0【解析】  由题图乙电动势随时间变化的正弦规律图象可知：计时起点e＝0，即从中性面开始计时，选项A错误；由图象可知：电动势周期为0.02 s，所以频率为50 Hz，即每秒钟内电流方向改变100次，选项B正确；由图象可知：电动势的有效值为22 V，所以灯泡两端的电压为U＝×22 V＝19.8 V，选项C错误；0～0.01 s时间内通过灯泡的电流均为正方向，所以电量不为0，选项D错误．【答案】  B【考点二】  交变电流的函数表达式的理解【典型例题2】  (2022•江苏七市高三(下)二模)如图所示，电阻为r的金属直角线框abcd放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，a、d两点连线与磁场垂直，ab、cd长均为l，bc长为2l，定值电阻阻值为R。线框绕ad连线以角速度ω匀速转动，从图示位置开始计时，则(　　)A．线框每转一圈，回路电流方向改变一次B．a、d两点间的电压为C．电流瞬时值的表达式为D．半个周期内通过R的电荷量为【解析】  A．线圈产生的是正弦交流电，正弦交流电在一个周期内方向改变2次，故A错误；B．回路中产生的感应电动势有效值为，a、d两点间的电压为路端电压，故B错误；C．从中性面开始转动，是正弦交流电，电流瞬时值表达式，故C错误；D．半个周期通过的电荷量，故D正确。故选D。【答案】  D【考点三】  交变电流的图象表达【典型例题3】  (2022•北京市西城区高三(上)期末)一正弦交变电流的图像如图所示。下列说法正确的是(　　)A．在时电流改变方向B．该交变电流的周期为0.25sC．该交变电流的表达式为D．将该交变电流通过一个的电阻，通电10s产生的热量为【解析】  A．由图可知t0.1s时电流为负方向最大，电流方向没有发生变化，故A错误；B．由图可知，该交变电流的周期为T=0.2s，故B错误；C．由图可知，电流的最大值为，角速度为，故该交变电流的表达式为，故C正确；D．该交变电流的有效值为，将该交变电流通过一个的电阻，通电10s产生的热量为，故D错误。故选C。【答案】  C【归纳总结】  交变电流图象的“五个”确定及瞬时值表达式的书写1．交变电流图象的五个确定(1)确定交变电流的最大值(峰值)；(2)确定不同时刻交变电流的瞬时值；(3)确定周期T(频率f＝)；(4)确定中性面对应的时刻；(5)确定交变电流方向改变时对应的时刻．2．书写交变电流瞬时值表达式的基本思路(1)确定正弦式交变电流的峰值，根据已知图象读出或由公式Em＝nBSω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若线圈从中性面位置开始计时，则i－t图象为正弦函数图象，函数式为i＝Imsin ωt.②若线圈从垂直中性面位置开始计时，则i－t图象为余弦函数图象，函数式为i＝Imcos ωt.【考点四】  交变电流峰值的应用【典型例题4】  如图甲所示，标有“220 V　40 W”的电灯和标有“20 μF　300 V”的电容器并联接到交流电源上，V为交流电压表．交流电源的输出电压如图乙所示，闭合开关．下列判断正确的是(　　)A．t＝时刻，V的示数为零B．电灯恰正常发光C．电容器有可能被击穿D．交流电压表V的示数保持110 V不变【解析】  交流电压表V的示数应是电压的有效值220 V，故A、D错误；电压的有效值恰等于电灯的额定电压，电灯正常发光，B正确；电压的峰值220  V≈311 V，大于电容器的耐压值，故有可能被击穿，C正确．【答案】  BC【考点五】  交变电流有效值的计算【典型例题5】  如图(a)所示，阻值为R＝20 Ω的定值电阻接在如图(b)所示的交流电上，交流电的前半个周期为正弦交流电，后半个周期为恒定电流.理想交流电压表的示数为(　　)A．20 V   B．20VC．20V   D．40 V【解析】  由I2RT＝()2R＋Im2R·得：I＝A，U＝IR＝20V，故选C.【答案】  C【归纳总结】  计算交变电流有效值的方法1．计算有效值时要根据电流的热效应，抓住“三同”：“相同时间”内“相同电阻”上产生“相同热量”列式求解．2．分段计算电热求和得出一个周期内产生的总热量．3．利用两个公式Q＝I2Rt和Q＝t可分别求得电流有交值和电压有效值．4．若图象部分是正弦(或余弦)式交变电流，其中的(但必须是从零至最大值或从最大值至零)和周期部分可直接应用正弦式交变电流有效值与最大值间的关系I＝、U＝求解. 【考点六】  交变电流“四值”的综合应用【典型例题6】  如图甲所示，长、宽分别为L1、L2的矩形金属线框位于竖直平面内，其匝数为n，总电阻为r，可绕其竖直中心轴O1O2转动．线框的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D(集流环)焊接在一起，并通过电刷和定值电阻R相连．线框所在空间有水平向右均匀分布的磁场，磁感应强度B的大小随时间t的变化关系如图乙所示，其中B0、B1和t1均为已知量．在0～t1的时间内，线框保持静止，且线框平面和磁场垂直；t1时刻后线框在外力的驱动下开始绕其竖直中心轴以角速度ω匀速转动．求：(1)0～t1时间内通过电阻R的电流大小；(2)线框匀速转动后，在转动一周的过程中电流通过电阻R产生的热量；(3)线框匀速转动后，从图甲所示位置转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量．【解析】  (1)0～t1时间内，线框中的感应电动势E＝n＝根据闭合电路欧姆定律可知，通过电阻R的电流I＝＝.(2)线框产生感应电动势的最大值Em＝nB1L1L2ω感应电动势的有效值E＝nB1L1L2ω通过电阻R的电流的有效值I＝线框转动一周所需的时间t＝此过程中，电阻R产生的热量Q＝I2Rt＝πRω.(3)线框从图甲所示位置转过90°的过程中，平均感应电动势＝n＝平均感应电流＝通过电阻R的电荷量q＝Δt＝.【答案】  (1)　(2)πRω　(3)【考点七】  交变电流根据图像求功率【典型例题7】  (2022•北京市延庆区高三(下)一模)A、B是两个完全相同的电热器，A通以图甲所示的方波交变电流，B通以图乙所示的正弦交变电流。两电热器的电功率之比PA ∶ PB等于(　　)A．1：2       B．2：1    C．5：4     D．4：5【解析】  对甲，由交流电的有效值的定义可知，得到，乙交流电的有效值，根据，可知，故选C。【答案】  C