专题14.1　交变电流的产生和描述【讲】——2023年高考物理一轮复习讲练测（人教）（解析版）.docx

专题14.1　交变电流的产生和描述【讲】
【讲核心素养】
1.物理观念：
①理解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象的意义.
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知道交流电四值在具体情况下的应用.
2.科学思维：“图象法”“等效法”。
3.科学态度：认识电磁学在人类生活和社会发展中的作用。
【讲考点题型】
【知识点一】正弦交变电流的产生及变化规律
1．交变电流
(1)定义：大小和方向都随时间做周期性变化的电流。
(2)按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流。
(3)一个周期内线圈中电流的方向改变两次.
2. 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(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＝.
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＝或f＝.
3．正弦式交变电流的函数表达式(线圈在中性面位置开始计时)
(1)电动势e随时间变化的规律：e＝Emsin_ωt。
(2)负载两端的电压u随时间变化的规律：u＝Umsin_ωt。
(3)电流i随时间变化的规律：i＝Imsin_ωt。其中ω等于线圈转动的角速度，Em＝nBSω。
4．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，最大
Φ＝0，最小
e＝n＝0，最小
e＝n＝nBSω，最大
感应电流为零，方向改变
感应电流最大，方向不变
5. 正弦式交变电流的变化规律如图
磁通量：Φ＝Φmcos ωt；电动势：e＝Emsin ωt；电流：i＝Imsin ωt。
【例1】（多选）（2022·山东聊城一中高三开学考试）如图甲所示是一台交流发电机构造示意图，产生交变电流的感应电动势随时间变化的规律如图乙所示．发电机线圈电阻为，外接电阻为，其它电阻不计，则（  ）
A．电动势的瞬时值表达式为
B．理想电压表的示数为
C．在时刻，电路中电流的瞬时值为
D．该线圈磁通量变化率的最大值为
【答案】 AC
【解析】A．有乙图知
电动势的瞬时值表达式为
故A正确；
B．理想电压表的示数为
故B错误；
C．在时刻，电路中电流的瞬时值
故C正确；
D．线圈匝数未知，无法判断该线圈磁通量变化率的最大值，故D错误。
故选AC。
【素养升华】本题考察的学科素养主要是物理观念和科学思维。
【变式训练1】（2022·四川省成都市武侯高级中学模拟预测）如图甲所示，在匀强磁场中，闭合线框绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。线框产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　）
A．交变电流的有效值为
B．交变电流的周期为
C．在时穿过线框的磁通量为零
D．线框匀速转动的角速度为
【答案】 D
【解析】A．由图乙可知交变电流的最大值3A，则交变电流的有效值为
故A错误；
B．由图可知交变电流的周期为0.02s，故B错误；
C