寒假预习：交变电流的描述（4知识点7考点）学生版-2025年高二物理寒寒假专项提升

第06讲交变电流的描述（预习）

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模块一思维导图串知识1.知道交变电流的周期、频率的概念，掌握丁、八G之间的关系。

模块二基础知识全梳理（吃透教材）2.理解交变电流的峰值、有效值的概念，会根据电流的热效应计

模块三教材习题学解题算电流的有效值。

模块四核心考点精准练（7大考点）3.理解正弦式交变电流的公式和图像，能利用交变电流的规律解

模块五小试牛刀过关测决生活生产中的问题。

模块一思维导图串知识------------------------

模块二基础知识全梳理------------------------

知识点1：周期和频率

【情境导入】

线圈在磁场中转动，经过中性面开始计时闭合回路中的电流按下图所示的规律变化，由图可知，电流

的变化具有周期性。

i

AA八「

0|VVv?

1.周期（T）：

交变电流完成一次周期性变化所需的时间.

2.频率（f）：

交变电流完成周期性变化的次数与所用时间之比叫作频率，数值等于交变电流在单位时间内完成周期

性变化的次数.

3.周期和频率的关系

（1）周期与频率之间的关系：成片上

（2）周期与频率、角速度间的关系：/=爷=2对：

4.转速

产生交变电流的线圈在单位时间内转过的圈数（n）,单位：转每秒（r/s）,转速越大，交变电流变化

越快。

温馨提金

①我国农业生产和生活所用的交变电流，周期是U.U2S,频率是50Hz,电流方向每秒改变10。次;

②在工业技术中，转速的单位常用“转每分”表示，频率与转速的物理意义是相同的。

知识点2：峰值和有效值

【情境导入】

1.峰值

交变电流的电压、电流能达到的最大数值叫峰值.电容器所能承受的电压要富上交流电压的峰值，否

则电容器就可能被击穿.

电容器、二极管接在交流电路中，交流电压的峰值不能超过它们所能承受的最大电压，否则就可能被

击穿。电容器铭牌上标的电压为峰值。

2.有效值

让交变电流与恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交变电流的一个周期内它们产生的热量相等,

则此恒定电流的电流与电压叫作交变电流的有效值.

3.正弦式交变电流的峰值与有效值之间的关系

FIJI

E=j=S707Em,U=请=0.707Um,/=^==0.707/m

温馨提金

FIJI

（1）E=求、/=/、。=患只适用于正弦式交变电流，对于按其他规律变化的交变电流，上述关系式一般

不再适用.

（2）对于非正弦式交变电流有效值的计算，时间一般选取一个周期.

（3）凡涉及能量、电功以及电功率等物理量时均用有效值，在确定保险丝的熔断电流时也用有效值.

知识点3：正弦式交变流的公式和图像

1.正弦式交变电流的图像

2.从图像中可以获得的信息

（1）峰值和有效值：从图中可读出交变电流的最大值Um，Im据此可求有效值。

（3）由图可读出任一时刻ie的值。

温馨隔

（1）若已知电压、电流最大值分别是Um、/m，周期为。则正弦式交变电流电压、电流表达式分别为〃=

2九.2冗

c/msm/=/msin

（2）若〃图像、々图像为正弦曲线，表示从中性面开始计时：若为余弦曲线，表示从垂直于中性面的位置

开始计时。

3.非正弦式交变电流的图像及有效值的分析思路

4.几种常见电流的有效值

知识点4：电感器和电容器对交变电流的作用

1.感抗

（1）电路：如图所示，电感线圈L和小灯泡串联在电路中。

（2）实验现象：接通直流电源时灯泡亮些，接通交流电源时灯泡暗些。

（3）实验结论：电感线圈对交变电流有阻碍作用。

（4）原因：交变电流通过电感线圈时，由于电流的大小和方向时刻都在变化，所以不断产生自感电动势阻

碍电流变化，这种阻碍作用叫感抗，线圈的自感系数越大，交流的频率越高，线圈的感抗就越大。

电感线圈在电路中的作用：通百.沆、阻交流；通低频、阻而频

2.容抗

（1）电路：如上图所示，电容器C和小灯泡串联在电路中。

（3）线框由图示位置转到60。时瞬时感应电动势为

多大？

（4）如果线框绕而转动，电动势最大值又是多少？

O

xJ

XX

XX

Xo-X,x

教材习题03

如图所示为正弦交变电流经过整流后的图像，求该

电流的有效值。

解题方法

*//A

oT2Tt/s

3模块四核心考点精准练

考点1：交变电流的图像

【典例1】交流发电机的线圈匀速转动时产生正弦式交变电流，其电动势随时间变化的图像如图所示，下列

【变式11］如图甲所示，一闭合矩形线圈帅”绕垂直于磁感线的固定釉0（7匀速转动，线圈平面位于如图

中所示的匀强磁场中。通过线圈的磁通量中随时间，的变化规律如图乙所示，下列说法正确的是（）

O

O'

甲

【变式12］现任世界各国生产生活用电基本为交流电。某地区所使用的交流电的电压随时间变化的规律如

图所示，将理想交流电流表与阻值为31.1。的电阻串联后接在该交流电压两端。下列判断正确的是()

A.该交流电的频率为120HzB.该交流电的方向每分钟变换3600次

C.该交流电的电压有效值为11OVD.理想交流电流表的示数为5A

考点2：交流电的频率和峰值

(1)穿过线圈的磁通量的最大值中m为多大？

(2)线圈产生的感应电动势的最大值J为多大？

(3)从图示位置开始匀速转动60。时，线圈中产生的感应电动势为多大？

O'

B

(1)写出该线圈中产生的感应电劭势的最大值Em；

(2)写出交变电流瞬时值表达式。

考点3:交变电流的瞬时值

(I)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式:

⑵线圈转过上s时电动势的瞬时值多大；

0()

⑶电路中，电压表和电流表的示数各是多少。

(1)写出线圈由图中所示位置开始计时时，感应电动势的瞬时值表达式;

(2)线圈转动一周，电阻R上产生的热量。

B

（1）感应电动势的瞬时值表达式;

（2）线圈转一圈外力做的功。

考点4：交变电流的有效值

【典例4】两个相同的定值电阻1、2分别接在正弦交流电源和直流电源的两端，直流电压恒为当电阻

1、2的通电时间分别为，和2/时，两个电阻上产生的热量均为Q。则该正弦交流电源电压的最大值是（）

电阻1电阻2

-----1=1---------1=1-

------〃---------------a----->

正弦交流电源直流电源

【变式41］现在的调光电灯和调速风扇的调节功能是靠可控硅可子元件来实现的。图示为经一双向可控硅

电子元件调节后加在电灯上的电压，即可控硅电子元件能把正弦式交变电流的电压由小变大的部分截去，

转动调节开关上的旋钮可以控制截去部分的多少，从而改变电灯两端的电压，那么现在电灯两端的电压为

（）

【变式42】当用万用表测量家庭电路的电压时，通常测的是家庭电压的（填“有效值”或“最大值

如图所示，该交变电流的有效值为，该交变电流的周期为o

考点5：交变电流的平均值

B.电路中交流电压表的示数为90V

【变式52］如图甲所示为交流发电机的示意图。一矩形线圈在两磁极间的匀强磁场中绕轴逆时针匀速

转动，线圈匝数〃=30,线圈电阻尸2Q,穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图乙所示，定值电阻R=8Q,

其余电阻不计。下列说法正确的是（）

A.六0时，线圈位于中性面

B.当8C边与磁场方向的夹角为30。时，感应电动势的瞬时值-15兀V

C.该交流电电流的有效值3T:A

D.在0~0.1s内,通过电阻R的电荷量为0.6C

考点6：电感器对交变电流的影响

【典例6】把带铁芯的线圈L与小灯泡串联起来，然后利用单刀双掷开关S分别与直流电源和交流电源连接,

如图所示。已知直流电源的电压与交流电压的有效值相等，闭合开关电路稳定后，下列叙述正确的是（）

A.S接1时灯泡更亮一些

B.S接I和接2时灯泡一样亮

C.当S接I时，调高电源频率后，小灯泡将会变暗

D.当S接1时，将线圈中的铁芯拔出后，小灯泡将会变暗

【变式61］如图所示，A、B、C是3个完全相同的灯泡，L是一个自感系数较大的线圈（直流电阻可忽略

不计）。则（）

A.电路接通稳定后，3个灯亮度相同

B.电路接通稳定后，S断开时，C灯立即熄灭

C.S闭合时，A灯立即亮，然后逐渐熄灭

D.S闭合时，B灯立即亮，然后逐渐熄灭

【变式62］如图所示，将带铁芯的电感器L与灯泡A串联，再与另一个完全相同的灯泡B并联，接在以正

弦交流信号发生器为电源的两端。通过调节交流信号发生器上的旋钮，可以改变输出甩压和信号的频率。

闭合开关S,A、R两灯均发光。关于该实验，下列说法中正确的是（）

A.保持交流信号频率不变，适当提高输出电压，发现A灯始终比B灯亮

B.保持输出电压不变，提高交流信号频率，发现A、B灯均变亮

C.保持输出电压和信号频率不变，撤去铁芯后，发现A灯比原来亮

D.断开开关S,发现A灯闪亮一下，然后熄灭

考点7：电容器对交变电流的影响

【典例7】（多选）一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴线匀速转动时产生正弦式交变电流，其电动

势的变化规律如图甲中的图线〃所示，用此线圈给图乙中电路供电，发现三个完全相同的灯泡亮度均相同。

当调整线圈转速后，电动势的变化规律如图甲中的图线方所示，下列说法正确的是（）

图乙

C.线圈先后两次转速之比为3:2

D.转速调整后，三个灯泡的亮度仍然相同

【变式71］（多选）如图所示，单匝线圈。机4在匀强磁场中绕垂直于磁场的几边以角速度。匀速转动,

其线圈中感应电动势的峰值为耳…闭合回路中两只相同的灯泡亮度恰好相同。则（）

A.若抽去电感器心的铁芯，灯泡A,亮度不变

B.若增大线圈转动角速度。，则灯泡A1将比A?更亮

C.若减小电容器C两极板间的正对面积，则灯泡A1变暗

D.线圈在图示位置时，穿过它的磁通量为生

A.三灯亮度不变B.三灯均变亮

C.。亮度不变，b变亮，。变暗D.。亮度不变，〃变暗，。变亮

模块五小试牛刀过关测

一、单选题

2.如图，交流电源的输出电压为“，频率为7,A、B、C灯亮度相同。下列说法正确的是（）

A.拔出电感线圈L中的铁芯后，B灯将变暗

B.在电容器G中插入电介质之后，C灯将变暗

C.将交流电源的频率提高为〃1时，A灯亮度不变，B灯变暗，C灯变亮

D.改接输出电压为〃的直流电源时，A灯将变亮，B灯将变暗，C灯将熄灭

3.（2122高二下•四川绵阳•期末）如图所示，单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的儿边以角速度。

匀速转动，其线圈中感应电动势的峰值为£“，闭合回路中两只相同灯泡恰好正常发光。则（）

A.若抽去电感器L的铁芯，灯泡A?光度不变

B.若增大线圈转动角速度则灯泡A1将比A?更亮

C.若增大电容器C两极板间的正对面积，则灯泡A1变暗

5.（2324高二下.吉林.期末）如图所示，电阻为,•的单匝金属直角线框。机d放置在磁感应强度大小为B的

匀强磁场中，。、d两点连线与磁场垂直，他、cd长均为/,反长为2/,定值电阻阻值为上线框绕4连线

以角速度s匀速转动，从图示位置开始计时，则（）

A.线框每转一圈，回路电流方向改变一次

6.（2324高二下•甘肃金昌•期末i一个电阻为R的单匝矩形金属线圈放在磁场中，磁场与矩形线圈所在的

平面垂直，线圈的面积为5,穿过矩形线圈的磁场随时间变化的图像如图所示，图中的最大值综和变化的

周期7均已知，则该交变电流的电流有效值为（）

BFX

8.（2425高三上•黑龙江•阶段练习）如图所示为交流发电机的简化模型。ABC。是一个矩形导线框（电阻

不计）。全部处于磁感应强度大小为3的沿水平方向的匀强磁场中，导线框面积为S,绕水平轴0（7以角速

度。匀速转动，交流电压表示数为U,下列说法正确的是（）

A.图示位置时流