第23讲 交变电流【三大题型】（举一反三）-备战2025年高考物理二轮复习讲练（新高考通用）（原卷版）.docxVIP

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第23讲交变电流

题型一交变电流的产生和描述

题型二变压器远距离输电

题型三电磁振荡与电磁波

课标要求

命题预测

重难点

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。

生活实践类：发电机、变压器、远距离输电、无线充电、家用和工业电路、家用电器、雷达、射电望远镜、X射线管、电子秤、烟雾报警器等

学习探究类：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系，探究家用小型发电机的原理，探究负载增加对供电系统的影响、电磁振荡、利用传感器制作简单的自动控制装置

（1）知道交流电“四值”在具体情况下的应用。

（2）理解变压器的工作原理，掌握变压器的特点，并能分析、解决实际问题。

（3）掌握电磁振荡的周期公式和频率公式。

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.会用实验探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系，体会控制变量法，了解实验误差的产生原因。

5.了解LC振荡电路中振荡电流的产生过程及电磁振荡过程中能量转化情况。

交变电流的产生和描述mia9oshu

交变电流的产生和描述mia9oshu

题型一

【典型例题剖析】

【例1】(2023·辽宁卷·4)如图，空间中存在水平向右的匀强磁场，一导体棒绕固定的竖直轴OP在磁场中匀速转动，且始终平行于OP。导体棒两端的电势差u随时间t变化的图像可能正确的是()

【高考考点对接】

1．产生

在匀强磁场中线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。

2．交流电产生过程中的两个特殊位置

图示

概念

中性面位置

与中性面垂直的位置

特点

B⊥S

B∥S

Φ＝BS，磁通量最大，eq\f(ΔΦ,Δt)＝0

Φ＝0，磁通量最小

e＝0

e＝NBSω＝NΦmω，电动势最大

感应电流i＝0，方向改变

感应电流最大，方向不变

一个周期内电流方向改变两次，在中性面位置改变

3．正弦式交变电流的图像(线圈从中性面位置开始计时)

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

(外电路为纯电阻电路)

电压

u＝Umsinωt＝eq\f(REm,R＋r)sinωt

(外电路为纯电阻电路)

4．描述交变电流的物理量

(1)最大值

Em＝NBSω，与转轴位置无关，与线圈形状无关(后两个空均选填“有关”或“无关”)。

(2)周期和频率

①周期(T)：交变电流完成一次周期性变化所需的时间。单位是秒(s)，公式T＝eq\f(2π,ω)。

②频率(f)：交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数。单位是赫兹(Hz)。

③周期和频率的关系：T＝eq\f(1,f)或f＝eq\f(1,T)。

【解题能力提升】

书写交变电流瞬时值表达式的技巧

1．确定正弦式交变电流的峰值：根据已知图像读出或由公式Em＝NBSω求出相应峰值。

2．明确线圈的初始位置：

(1)若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)若线圈从垂直中性面位置开始计时，则i－t图像为余弦函数图像，函数表达式为i＝Imcosωt。

物理量

物理含义

重要关系

适用情况及说明

瞬时值

交变电流某一时刻的值

e＝Emsinωt

i＝Imsinωt

计算线圈某时刻的受力情况

峰值

最大的瞬时值

Em＝NBSω

Im＝eq\f(Em,R＋r)

(外电路为纯电阻电路)

讨论电容器的击穿电压

平均值

交变电流图像中图线与时间轴所围的面积与时间的比值

eq\x\to(E)＝Neq\f(ΔΦ,Δt)

eq\x\to(I)＝eq\f(\x\to(E),R＋r)

(外电路为纯电阻电路)

计算通过导线横截面的电荷量

有效值

跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值

E＝eq\f(Em,\r(2))

U＝eq\f(Um,\r(2))

I＝eq\f(Im,\r(2))

适用于正弦式交变电流

(1)交流电流表、交流电压表的示数

(2)电气设备“铭牌”上所标的值(如额定电压、额定电流等)

(3)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热、保险丝的熔断电流等)

(4)没有特别加以说明的

【跟踪变式训练】

【变式1-1】(2023·广西柳州市模拟)为研究交变电流产生的规律，某研究小组把长60m导线绕制成N＝100匝的矩形闭合线圈，如图所示。现把线圈放到磁感应强度大小B＝0.1T、方向水平向右的匀强磁场中，线圈可以绕其对称轴OO′转动。现让线圈从图示位置开始(t＝0)以恒定的角速度ω＝10πrad/s转动。下列说法正确的有()

A．t＝0时，线圈