第58讲 交变电流的产生和描述（讲义）（解析版）-2025年高考物理一轮复习讲练测（新教材新高考）.docx

第58讲交变电流的产生和描述

目录

01、考情透视，目标导航TOC\o1-3\h\u

02、知识导图，思维引航 1

复习目标 2

03、考点突破，考法探究 2

考点一.正弦式交变电流的产生及变化规律 2

知识点1．正弦式交变电流产生过程中的两个特殊位置 2

知识点2．正弦式交变电流的变化规律 3

知识点3.书写交变电流瞬时值表达式的步骤 3

考向1．中性面和峰值面 3

考向2．交变电流的产生及图像 4

考向3．交变电流的描述 5

考点二.交变电流有效值的理解和计算 5

知识点1．对有效值的理解 5

知识点2．有效值的两种计算方法 6

考向1正弦式交变电流有效值的计算 6

考向2峰值不对称的正弦式波形有效值的计算 7

考向3矩形波形有效值的计算 7

考点三.交变电流“四值”的理解及应用 8

04、真题练习，命题洞见 10

考情分析

2024·广东·高考物理第5题

2024·河北·高考物理第4题

2024·山东·高考物理第4题

2024·劝过新课标·高考物理第19题

复习目标

目标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。

目标2.理解并掌握交变电流图像的意义。

目标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。

目标4.正确理解交变电流的四值，并进行有关计算。

考点一.正弦式交变电流的产生及变化规律

知识点1．正弦式交变电流产生过程中的两个特殊位置

位置

中性面位置

与中性面垂直的位置

图示

特点

B⊥S

B∥S

Φ＝BS，最大

Φ＝0，最小

e＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝0，最小

e＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝nBSω，最大

电流为零，方向改变

电流最大，方向不变

知识点2．正弦式交变电流的变化规律

物理量

函数表达式

图像

磁通量

Φ＝Φmcosωt＝BScosωt

电动势

e＝Emsinωt＝nBSωsinωt

电流

i＝Imsinωt＝eq\f(Em,R＋r)sinωt

电压

u＝Umsinωt＝eq\f(REm,R＋r)sinωt

知识点3.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＝Imsinωt。

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＝Imcosωt。

考向1．中性面和峰值面

1.矩形线圈abcd绕垂直于磁感线的固定轴OO′匀速转动，线圈平面位于如图所示的匀强磁场中。下列说法正确的是()

A．图甲时刻通过线圈的磁通量变化率最大

B．图乙时刻线圈中感应电流方向改变

C．图丙时刻线圈中磁通量最大

D．图丁时刻线圈中感应电动势最小

【答案】C

【解析】：题图甲、丙中线圈平面与磁场方向垂直，此时穿过线圈的磁通量最大，而感应电动势、感应电流和磁通量的变化率均为零，感应电流在此位置改变方向，故A错误，C正确；题图乙、丁中线圈平面与磁场方向平行，穿过线圈的磁通量为零，而感应电动势、感应电流和磁通量的变化率均达到最大，该时刻电流方向不变，故B、D错误。

考向2．交变电流的产生及图像

2.(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)V

D.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200V、0.08s

【答案】B

【解析】由图像可知，t＝0时，电动势为零，此时线圈平面处于中性面位置，磁通量变化率最小，交变电流改变方向，故A错误，B正确；线框中产生的感应电动势的最大值和周期分别为Em＝100V，T＝0.04s，根据e＝Emsineq\f(2π,T)t，可知感应电动势瞬时值为e＝100sin(50πt)V，故C错误；根据Em＝NBSω，ω＝2πn，可知Em与n成正比，如果仅使线圈的转速加倍，则电动势的最大值为Em′＝200V，周期为T＝eq\f(2π,ω)＝eq\f(1,n)，可知周期与n成反比，如果仅使线圈的转速加倍，则周期减半为T′＝0.02s，故D错误。

考向3．交变电流的描述

3.一正弦式交变电流的i-t图像如图所示。下列说法正确的是()

A．在t＝0.4s时电流改变方向

B．该交变电流的周期为0.5s