专题10 交变电流（讲学案）-2022年高考物理二轮复习精品资料（解析版）

1、PAGE15【2022考纲解读】1交流发电机及其产生正弦式电流的原理。正弦式电流的图像和三角函数表达。最大值与有效值。周期与频率2电阻、电感和电容对交变电流的作用3变压器的原理。电压比和电流比4电能的输送交变电流部分的知识点不是很多，一般以难度中等或中等偏下的选择题出现。高考题型以选择题为主，重点考查交流电的产生原理、图像、表达式以及交流电的有效值，变压器的原理，远距离输电中的线路损耗问题，其中考查频度最高是交流电有效值、变压器的有关知识。本部分知识常与电场和力学知识结合在一起考查考生的综合分析能力，如带电粒子在交变电场中的运动等。虽然交流电的有关知识不属于高考物理的重点内容，但也不能因此而放

2、弃对其基本内容的理解和掌握。因为交流电路与工农业生产和日常生活紧密结合，在近几年的高考试题中出现的频率较高。【重点知识梳理】一交变电流的产生和变化规律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叫做交变电流2特例:随时间按正弦规律变化的电流叫做正弦式电流,正弦式电流的图像是正弦曲线,我国城镇使用的交变电流都是正弦式电流2正弦式电流的产生和规律1产生:如图所示,将一个平面线圈置于匀强磁场中,并使它绕垂直于磁感线的轴匀速转动,线圈中就会产生正弦式电流甲:线圈中没有电流乙:电流从a流向b丙:线圈中没有电流丁:电流从b流向a戊:线圈中没有电流2中性面:平面线圈在匀强磁场中旋转,当线圈平面垂直

3、于磁感线时,各边都不切割磁感线,线圈中没有感应电动势,这个位置叫做中性面如图中甲丙戊线圈所在平面即是中性面的特点是:线圈位于中性面时,穿过线圈的磁通量最大,磁通量的变化率为零,感应电动势为零线圈经过中性面时,内部的电流方向要发生改变3规律:n匝面积为S的线圈以角速度绕垂直于磁场方向的轴匀速转动,从中性面开始计时,其函数形式为e=nBSsint,用Em表示感应电动势的峰值,图像如图所示,则有感应电动势大小:e=Emsint,电流大小:isint=Imsint,电压大小:u=Umsint4表征交变电流的物理量1瞬时值正弦式交变电流的电动势和电流随时间的变化而变化,不同的时刻有不同的值,叫做交变电流

4、的瞬时值,变化规律为e=Emsint,i=Imsint,用小写的字母表示2最大值交变电流在一个周期内所能达到的最大值,也称峰值,反映的是交变电流大小的变化范围,当矩形线圈转到与磁感线平行时出现其表达式用大写字母加脚标表示,瞬时值与最大值的关系为-EmeEm,-ImiIm3有效值定义:如果让交流电流和直流电流分别通过同样的电阻,在同一时间内产生的热量相同,这个直流电流的数值就称为该交流电流的有效值正弦式电流的最大值和有效值的关系为:5周期和频率交变电流的周期和频率都是描述交变电流变化快慢的物理量周期T:交变电流完成一次周期性变化所需的时间,单位是秒s周期越大,交变电流变化越慢,在一个周期内,交变

5、电流的方向变化两次频率f:交变电流在1s内完成周期性变化的次数,单位是赫兹,符号为H频率越大,交变电流变化越快二变压器远距离输电1电压关系:输出电压由输入电压和匝数比决定,与用电器的电阻大小以及有无其他副线圈无关2功率关系:NBS电容器接在交流电路中，则交变电压的最大值不能超过电容器的耐压值2有效值：交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的让交变电流和恒定电流通过同样阻值的电阻，如果它们在一个周期内产生的热量相等，而这个恒定电流是I、电压是U，我们就把I、U叫做交变电流的有效值注意：交变电流的有效值反映的是交变电流产生热效应的平均效果正弦式交变电流的有效值与最大值之间的关系是E(22)Em，

6、U(22)3变压器1原理：法拉第电磁感应定律2电压关系：eqfU1,U2eqfn1,n2，即对同一变压器的任意两个线圈，都有电压与匝数成正比3功率关系：无论有几个副线圈在工作，变压器的输入功率总等于所有输出功率之和当只有一个副线圈工作时，有U1I1U2I2，eqfI1,I2eqfn2,n1若有两个以上的副线圈，则有：图A-13-55-5图A-13-56-41AAU1I1I2RPSab400 C0 C0.2A0.8Aeqr2I2r2A，选项C错误图A-13-55-5图A-13-56-4AU1I1I2RPSab4【2022福建卷】图为模拟远距离输电实验电路图，两理想变压器的匝数n1n42R，忽略灯

7、丝电阻随温度的变化当A、B端接入低压交流电源时AA1、A2两表的示数相同BL1、L2两灯泡的亮度相同CR1消耗的功率大于R3消耗的功率DR2两端的电压小于R4两端的电压【答案】D5【2022江苏卷】远距离输电的原理图如图所示，升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，电压分别为U1、U2，电流分别为I1、I2，输电线上的电阻为R变压器为理想变压器，则下列关系式中正确的是fI1,I2eqfn1,n2BI2eqfU2,RCI1U1Ieqoal2,2RDI1U1I2U2【答案】D【解析】对理想变压器来说，输出功率决定输入功率，两者总相等，故选项D正确；对只有一组副线圈的理想变压器来说，通过原、副线

8、圈的电流之比等于原、副线圈的匝数之比的倒数，因此选项A错误；输出电流决定输入电流，I2是由用户的电流决定的，I1是由I2决定的，与输电线上的电阻无关，选项B错误；输出功率决定输入功率，升压变压器的输入功率应等于用户的功率与输电线上消耗的功率之和，故选项C错误6【2022天津卷】如图1所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图像如图2中曲线a、b所示，则图1图2A两次t0时刻线圈平面均与中性面重合B曲线a、b对应的线圈转速之比为23C曲线a表示的交变电动势频率为25HD曲线b表示的交变电动势有效值为10V【答案】AC7【2022浙江卷】如

9、图所示为远距离交流输电的简化电路图发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为I2则fI1U1,I2oal2,1r【答案】A【解析】本题考查电能的输送、理想变压器等知识理想变压器输入端与输出端功率相等，U1I1U2I2，用户端的电压U2eqfI1,I2U1，选项A正确；输电线上的电压降UUU1I1r，选项B错误；理想变压器输电线上损失的功率为Ieqoal2,1r，选项C、D错误8【2022广东卷】如图11所示的电路中，图1中I所示方向为电流正方向则金属棒图1图2A一直向右移动B速度随时间

10、周期性变化C受到的安培力随时间周期性变化D受到的安培力在一个周期内做正功【答案】ABC【解析】本题考查安培力、左手定则、牛顿运动定律、功等知识在0eqfT,2，导体棒受到向右的安培力，大小恒为BImL，向右做匀加速直线运动；在eqfT,2T，导体棒受到安培力向右，大小仍为BImL，而此时速度仍然还是向左，做匀减速直线运动，之后不断重复该运动过程故选项A、B、C正确；安培力在一个周期内做功为0，选项D错误（2022天津卷）4、普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连接，图中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少，工作时电流为,cd一侧线圈的匝数较多，工作时电流为，为了使电流表能正常工作，则（）接MN、cd接P=UI=110V0.05A23.9W2t=0.05sin100tA10A1i/At/s01220.5A1.0Asint，