2026版高三物理一轮复习第十三章 第1讲　交变电流的产生和描述讲义课件+课时练

简洁实用高效第十三章交变电流电磁波传感器第1讲交变电流的产生和描述物理内容索引必备知识梳理关键能力提升第一部分第二部分考点一交变电流的产生及变化规律考点二交变电流有效值的求解0102考点三交变电流“四值”的理解和应用03课时作业第三部分课程标准备考策略1．通过实验，认识交变电流。能用公式和图像描述正弦式交变电流。2．知道远距离输电时通常采用高压输电的原因。3．了解发电机和电动机工作过程中的能量转化。认识电磁学在人类生活和社会发展中的作用。4．知道非电学量转换成电学量的技术意义。5．初步了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想，初步了解场的统一性与多样性，体会物理学对统一性的追求。6．通过实验，了解电磁振荡。知道电磁波的发射、传播和接收。7．认识电磁波谱。知道各个波段的电磁波的名称、特征和典型应用。

实验十五：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系。

实验十六：利用传感器制作简单的自动控制装置1．熟记基础知识，掌握交变电流的特点、图像及规律；注重交变电流四值适用的条件，掌握求解四值的基本方法。2．掌握变压器模型及远距离输电模型，能在熟悉的情境中应用物理模型，并对相关的物理问题进行分析和推理。3．知道电磁波的产生与发射及电磁波谱，关注电磁波与生产生活的联系，注重联系实际，能够根据电磁理论的发展过程，了解科技对人类生活和社会发展的促进作用，培养科学素养必备知识梳理第分部一自主学习·基础回扣1．交变电流(1)定义方向随时间做__________的电流叫作交变电流，简称“交流”。(2)图像如图所示：图_____________所示电流都属于交变电流，图__所示电流属于恒定电流。周期性变化甲、乙、丙、丁戊2．正弦式交变电流的产生和变化规律(1)产生如图所示，在匀强磁场里，线圈绕__________方向的轴匀速转动时，可产生正弦式交变电流，简称“正弦式电流”。垂直于磁场

只有转轴和磁场垂直时，才产生正弦式交变电流。(2)中性面及其特点①定义：与磁场方向____的平面。②特点：a．线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量____，磁通量的变化率为__，感应电动势为__。b．线圈转动一周，__次经过中性面，线圈每经过中性面一次，电流的方向就改变一次。垂直最大002(3)图像用以描述交变电流随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置开始计时，其图像为____曲线，如图所示。正弦(4)变化规律(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＝_____________。②电压u随时间变化的规律：u＝_____________。③电流i随时间变化的规律：i＝____________。其中ω等于线圈转动的______，Em＝__________＝________。EmsinωtUmsinωtImsinωt角速度nBl1l2ωnBSω3．描述交变电流的物理量(1)周期和频率①周期(T)：交变电流完成__________变化，即线圈______所需要的时间，单位是________，公式______。②频率(f)：交变电流在________________________的次数，单位是____________。(2)交变电流的周期和频率的关系T＝__。一次周期性转一周秒(s)单位时间内完成周期性变化赫兹(Hz)(3)交变电流的“四值”①瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数。②峰值：交变电流(电流、电压或电动势)所能达到的最大的值，也叫最大值。③有效值：跟交变电流的______等效的____电流的值叫作交变电流的有效值。对正弦式交变电流，其有效值和峰值的关系为E＝__，U＝__，I＝__。④平均值：用E＝____来计算。热效应恒定

教材链接·想一想

请仔细阅读人教版教材选择性必修第二册P56“拓展学习”——电感器和电容器对交变电流的作用，回答下列问题。如图所示，把电阻R、电感线圈L、电容器C分别串联一个灯泡后，并联接在交流电源的两端，三盏灯亮度相同。怎样才能使灯泡L1变亮、灯泡L2变暗？提示：与灯泡L1串联的是电感线圈，要使灯泡L1变亮，应减小感抗，即减小f或L，或同时减小f和L；与灯泡L2串联的是电容器，要使灯泡L2变暗，应增大容抗，即减小f或C，或同时减小f和C。1．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，一定会产生正弦式交变电流。(

)2．线圈在磁场中转动的过程中穿过线圈的磁通量最大时，产生的感应电动势也最大。(

)3．线圈经过中性面时，感应电动势为0，感应电流方向发生改变。(

)4．当线圈从垂直于中性面位置开始计时，产生的电动势按正弦规律变化，即e＝Emsinωt。(

)5．交变电流的有效值就是一个周期内的平均值。(

)6．交流电压表和交流电流表测量的是交流电的峰值。(

)7．通过导体横截面的电荷量q＝It，其中的I指的是有效值。(

)概念辨析××√××××关键能力提升第分部二互动探究·考点精讲考点一交变电流的产生及变化规律1．交变电流产生过程中的两个特殊位置图示位置中性面位置与中性面垂直的位置特点B⊥SB∥SΦ＝BS，最大Φ＝0，最小2.交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)【典例1】

(多选)(2024·广东清远高三质检)如图甲所示，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，产生的感应电动势随时间的变化规律如图乙所示，则下列说法正确的是(

)A．t＝0时，穿过线圈的磁通量均为零B．a表示的瞬时值表达式为u＝10sin5πtVC．a表示的交变电流的频率为25HzBD交变电流图像及瞬时值表达式的书写思路(1)交变电流图像的信息①确定交变电流的最大值(峰值)。②确定不同时刻交变电流的瞬时值。规律方法(2)书写交变电流瞬时值表达式的基本思路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。②明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式。1．(多选)(2024·新课标卷)电动汽车制动时可利用车轮转动将其动能转换成电能储存起来。车轮转动时带动磁极绕固定的线圈旋转，在线圈中产生电流。磁极匀速转动的某瞬间，磁场方向恰与线圈平面垂直，如图所示。将两磁极间的磁场视为匀强磁场，则磁极再转过90°时，线圈中(

)A．电流最小B．电流最大C．电流方向由P指向QD．电流方向由Q指向P对点演练BD解析：如题图所示，开始时线圈处于中性面位置，当磁极再转过90°时，此时穿过线圈的磁通量为0，故可知线圈中电流最大；在磁极转动的过程中，穿过线圈的磁通量在减小，根据楞次定律可知，磁极再转过90°时感应电流方向由Q指向P。故选BD。2．如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转动轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的规律如图乙所示，则下列说法正确的是(

)A．t＝0.01s时，线框平面与磁感线相互平行B．t＝0.005s时，穿过线框的磁通量最大C．当电动势瞬时值为22V时，线圈平面与中性面夹角为45°D．线框中的感应电流方向每秒钟改变50次C考点二交变电流有效值的求解1．利用公式法计算2．利用有效值的定义计算(1)计算有效值时要根据电流的热效应，抓住“三同”：①电阻大小相同。②时间相同(交流电的一个周期)。③产生的热量相同。(2)分段计算电热，然后求和得出一个周期内产生的总热量。B对点演练BB考点三交变电流“四值”的理解和应用1．交变电流“四值”的比较2.交变电流“四值”应用的三点提醒(1)在解答有关交变电流的问题时，要注意电路结构。(2)注意区分交变电流的最大值、瞬时值、有效值和平均值，最大值是瞬时值中的最大值，有效值是以电流的热效应来等效定义的。(3)与电磁感应问题一样，求解与电能、电热相关的问题时，一定要用有效值；而求解通过导体某横截面的电荷量时，一定要用平均值。【典例3】如图所示，N＝50匝的矩形线圈abcd，ab边长l1＝20cm，ad边长l2＝25cm，放在磁感应强度大小B＝0.4T、方向水平向右的匀强磁场中，外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO′轴以n＝3000r/min的转速匀速转动，线圈电阻r＝1Ω，外电路电阻R＝9Ω，t＝0时线圈平面与磁感线平行，ab边正转出纸外、cd边转入纸里。求：(π≈3.14)(1)t＝0时感应电流的方向；【解析】

根据右手定则知，t＝0时线圈中感应电流方向为adcba。【答案】感应电流方向沿adcba(2)感应电动势的瞬时值表达式；【解析】

线圈的角速度ω＝2πn＝100πrad/s，线圈在题图位置的感应电动势最大，其大小为Em＝NBl1l2ω，代入数据得Em＝314V，感应电动势的瞬时值表达式为e＝Emcosωt＝314cos(100πt)V。【答案】e＝314cos(100πt)V

(3)线圈转一圈外力做的功；【答案】98.6J(4)从图示位置转过90°的过程中流过电阻R的电荷量。【答案】0.1CA．通过电阻的交变电流的频率是0.1HzB．线圈中产生的感应电动势的有效值为80VC．电压表V的示数为40VD．线圈的发热功率为16W对点演练BD6．(多选)(2023·湖南卷)某同学自制了一个手摇交流发电机，如图所示。大轮与小轮通过皮带传动(皮带不打滑)，半径之比为4∶1，小轮与线圈固定在同一转轴上。线圈是由漆包线绕制而成的边长为L的正方形，共n匝，总阻值为R。磁体间磁场可视为磁感应强度大小为B的匀强磁场。大轮以角速度ω匀速转动，带动小轮及线圈绕转轴转动，转轴与磁场方向垂直。线圈通过导线、滑环和电刷连接一个阻值恒为R的灯泡。假设发电时灯泡能发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是(

)AC课时作业65第分部三1．(5分)(2022·浙江卷)如图甲是一种手摇发电机及用细短铁丝显示的磁场分布情况，摇动手柄可使对称固定在转轴上的矩形线圈转动；如图乙是另一种手摇发电机及磁场分布情况，皮带轮带动固定在转轴两侧的两个线圈转动。下列说法正确的是(

)A．甲图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场B．乙图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场C．甲图中线圈转动时产生的电流是正弦交流电D．乙图线圈匀速转动时产生的电流是正弦交流电A解析：甲图中细短铁丝显示的磁场分布均匀，则线圈转动区域磁场可视为匀强磁场，故A正确；乙图中细短铁丝显示的磁场分布不均匀，则线圈转动区域磁场不能看成匀强磁场，故B错误；根据发电机原理可知甲图中线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的转轴匀速转动时才能产生正弦交流电，故C错误；乙图中是非匀强磁场，则线圈匀速转动时不能产生正弦交流电，故D错误。2．(5分)(2024·四川绵阳高三诊断)交流发电机模型如图所示。矩形线圈ABCD在匀强磁场中绕其中心轴OO′匀速转动，其角速度ω＝πrad/s。线圈转动过程中，某时刻线圈平面与磁场垂直，取此时刻为计时起点，下列说法正确的是(

)A．t＝0时，穿过线圈的磁通量最大，产生的电流也最大B．t＝0.5s时，穿过线圈的磁通量为零，产生的电流最小C．图中交流电流表在t＝0与t＝0.5s两个时刻示数相同D．t＝0.5s时，AB与CD边所受安培力相同C3．(5分)如图所示，虚线是正弦交流电的图像，实线是另一交流电的图像，它们的周期T和最大值Um相同，则实线所对应的交流电的有效值U满足(

)DD5．(5分)如图所示的垂直于纸面向里的有界匀强磁场中有一个矩形线框abcd，线框以OO′为轴匀速转动，OO′与磁场右边界重合。若线框中产生电流的峰值为Im，由图示位置开始计时，则下列可以正确描述线框中电流随时间变化的图像是(

)D6．(5分)(2024·广东卷)将阻值为50Ω的电阻接在正弦式交流电源上。电阻两端电压随时间的变化规律如图所示。下列说法正确的是(

)A．该交流电的频率为100HzB．通过电阻电流的峰值为0.2AC．电阻在1s内消耗的电能为1JD7．(5分)(2024·广西柳州高三质检)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。下列说法正确的是(

)A．t＝0时，线圈位于中性面位置B．t＝0.05s时，感应电流达到最大值C．当bc＝2ab时，感应电动势的表达式为e＝2πsin10π