秘籍19 交变电流热点问题-备战2023年高考物理抢分秘籍（人教）（解析版）.docx

秘籍19 交变电流热点问题
概率预测
☆☆☆☆☆
题型预测
选择题、实验题☆☆☆☆☆
考向预测
结合力的平衡、电荷量、焦耳热、动态分析、远距离输电考查
力的平衡、电荷量、焦耳热、有效值、平均值、峰值
电磁感应、交变电流、有效值、电功率
熟悉有效值的计算，会求电荷量。
熟悉动态分析问题，会分析求解原线圈接负载的情况，会解决多个副线圈的问题，会解决远距离输电问题
一、交流有效值的计算
交流电有效值的理解：
1、交流电流表、交流电压表的示数是指有效值；
2、用电器铭牌上标的值(如额定电压、额定功率等)指的均是有效值；
3、计算热量、电功率及保险丝的熔断电流指的是有效值；
4、没有特别加以说明的，是指有效值；
5、“交流的最大值是有效值的倍”仅用于正弦式电流．
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可分别求得电流有效值和电压有效值．
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．
例1、如图所示电路，电阻R1与电阻R2串联接在交变电源上，且R1＝R2＝10 Ω，正弦交流电的表达式为u＝20sin 100πt(V)，R1和理想二极管D(正向电阻可看做零，反向电阻可看做无穷大)并联，则
R2上的电功率为(　　)
A．10 W B．15 W C．25 W D．30 W
答案　C
解析　由图可知，当A端输出电流为正时，R1被短路，则此时R2上电压有效值为：U2＝＝20 V，当B端输出电流为正时，R1、R2串联，则R2两端电压有效值为U2′＝＝10 V，则在一个周期内的电压有效值为：×＋×＝×T解得：U＝5 V则有：P2＝＝ W＝25 W.
二、交流平均值的应用
交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较
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＝Emsin ωt
i＝Imsin ωt
计算线圈某时刻的受力情况
峰值
最大的瞬时值
Em＝nBSω
Im＝
讨论电容器的击穿电压
有效值
跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值
E＝
U＝
I＝
适用于正(余)弦式交变电流
(1)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热等)
(2)电气设备“铭牌”上所标的一般是有效值
(3)保险丝的熔断电流为有效值
平均值
交变电流图象中图线与时间轴所夹的面积与时间的比值
＝Bl
＝n
＝
计算通过电路横截面的电荷量
例2、(多选)如图所示，边长为L的正方形单匝线圈abcd，电阻为r ，外电路的电阻为R，ab的中点和cd的中点的连线OO′恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度为B，若线圈从图示位置开始，以角速度
ω绕OO′轴匀速转动，则以下判断正确的是(　　)
A．图示位置线圈中的感应电动势最大为Em＝BL2ω
B．闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为e＝BL2ωsin ωt
C．线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R的电荷量为q＝
D．线圈转动一周的过程中，电阻R上产生的热量为Q＝
答案　BD
解析　图示位置线圈中的感应电动势最小，为零，A错误．若线圈从图示位置开始转动，闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式e＝BL2ωsin ωt，B 正确．线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R的电荷量为q＝＝，C错误．线圈转动一周的过程中，电阻R上产生的热量为Q＝2··R＝，D正确，故选B、D.
三、正弦式电流的变化规律
正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)
　规律
物理量
函数表达式
图象
磁通量
Φ＝Φmcos ωt＝BScos ωt
电动势
e＝Emsin ωt＝nBSωsin ωt
电压
u＝Umsin ωt＝sin ωt
电流
i＝Imsin ωt＝sin ωt
例3、[多选]如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图像，当调整线圈转速后，其在同一磁场中匀速转动过程中所产生正弦交流电的图像如图线
b所示。 以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是(　　)
A．在图中t＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零
B．线圈先后两次转速之比为3∶2
C．交流电a的瞬时值为u＝10sin 5πt(V)
D．交流电b电压的最大值为 V