2027届新高考物理热点精准复习交变电流的产生及其描述

课程标准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.通过实验,探究并了解变压器原、副线圈电压与匝数的关系。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要点导览2027届新高考物理热点精准复习交变电流的产生及其描述目录123基础满分练课前

自检自测·夯基固本

能力高分练课中关键能力·可视思维素养提升练课中高考定向·捕捉热点基础

满分练

课前

自检自测·夯基固本

知识点一

交变电流的产生及其描述3个高考关键点关键点1

交变电流的产生1.(原创+教材改编)实际应用中,交变电流有着不同的变化规律,交变电流产生的方法可以不同,我们常见的交变电流是由线圈在匀强磁场中转动产生的。下列两题是关于交变电流的认识和产生过程的,请根据你的理解回答:(1)下列表示电动势随时间变化的四个e-t图像中,不属于交变电流的是(

)[命题点❶❷]C(2)假定线圈沿逆时针方向匀速转动,下面给出了各位置对应的平面图。①在线圈由图甲转到图乙所示位置的过程中,AB边中电流向哪个方向流动?②在线圈由图丙转到图丁所示位置的过程中,AB边中电流向哪个方向流动?③转到什么位置时线圈中没有电流,转到什么位置时线圈中的电流最大?答案

①由右手定则可知,图甲转到图乙所示位置的过程中,AB边中电流由B指向A。②由右手定则可知,图丙转到图丁所示位置的过程中,AB边中电流由A指向B。③由右手定则可知,线圈转到中性面(垂直磁感线)位置线圈中没有电流,转到平行磁感线位置线圈中感应电流最大。关键点2

交变电流的瞬时值表达式2.(原创+教材改编)一台发电机在产生正弦式电流。如果发电机电动势峰值为Em=400

V,线圈匀速转动的角速度为ω=314rad/s。从垂直中性面位置开始计时,则电动势瞬时表达式为

。[命题点❸]e=Emcosωt=400cos314t(V)关键点3

交变电流的图像3.右图为交流发电机模型的示意图。位于磁场中的矩形导线框abcd可绕过其对称轴的轴线(图中虚线)转动。已知在t=0时刻,线框的平面与磁场方向垂直(图示位置),并从此位置开始以恒定的角速度绕转轴沿逆时针方向转动。若规定通过电阻的电流方向由e到f为正,则下列i-t图像正确的是(

)[命题点❸]C

回归基础·考教衔接一、交变电流的产生1.交变电流:随时间做周期性变化的电流叫作交变电流,简称交流。[❶]主要看方向,既有正方向又有负方向的电流为交变电流。2.正弦式交变电流的产生:在匀强磁场中线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。3.交变电流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⊥SB∥SΦ=0,磁通量最小e=0e=NBSω=NΦmω,电动势最大感应电流i=0,方向改变感应电流最大,方向不变一个周期内电流方向改变两次,在中性面位置改变[❷]线圈通过中性面位置,导线不切割磁感线;线圈通过与中性面垂直的位置,导线垂直切割磁感线。二、正弦式交变电流的图像(线圈从中性面位置开始计时)

[❸]确定线圈转动从哪个位置开始计时,以确定瞬时值表达式是按正弦规律变化还是按余弦规律变化。知识点二

描述交变电流的物理量1个高考关键点关键点

描述交变电流的物理量4.图甲是交流发电机模型示意图。在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一矩形线圈ABCD可绕线圈平面内垂直于磁感线过BC边中点的OO'轴转动,由线圈引出的导线分别与两个跟线圈一起绕OO'转动的金属圆环相连接,金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触,这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路。图乙是线圈的主视图,导线AB和CD分别用它们的横截面来表示。已知AB长度为L1,BC长度为L2,线圈以恒定角速度ω逆时针转动,线圈匝数为N。[命题点❹❺](1)求线圈产生感应电动势的最大值Em及有效值。(2)当线圈平面处于与中性面成90°夹角位置时开始计时,试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e的表达式。(3)如图甲所示,求线圈平面从处于中性面位置开始转过90°过程中,线圈产生感应电动势的平均值。

回归基础·考教衔接

四、交变电流“四值”的理解和计算

物理量物理含义重要关系瞬时值交变电流某一时刻的值e=Emsinωti=Imsinωt峰值最大的瞬时值物理量物理含义重要关系平均值交变电流图像中图线与时间轴所围的面积与时间的比值有效值跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值[❹]正弦式交变电流感应电动势的最大值由线圈匝数、磁感应强度、转动角速度及线圈面积共同决定,与线圈的形状无关,与转轴的位置无关。[❺]只有正弦式交变电流才有这样的比值关系;当电流是非正弦式交变电流时,必须根据有效值的定义求解。考点一交变电流的产生及其描述能力高分练课中关键能力·可视思维角度一交变电流的产生与探究例1

在水平向右的匀强磁场中,一线框绕垂直于磁感线的轴匀速转动,线框通过电刷、圆环、导线等与定值电阻组成闭合回路。t1、t2时刻线框分别转到如图甲、乙所示的位置,图甲中线框与磁感线平行,图乙中线框与磁感线垂直,下列说法正确的是(

)A.t1时刻穿过线框的磁通量最大B.t1时刻通过电阻的电流最大,方向从右向左C.t2时刻穿过线框的磁通量变化最快D.t2时刻通过电阻的电流最大,方向从右向左B解析

t1时刻,穿过线框的磁通量为零,线框产生的感应电动势最大,通过电阻的电流最大,根据楞次定律判断知通过电阻的电流方向从右向左,A错误,B正确;t2时刻,穿过线框的磁通量最大,磁通量的变化率为零,线框产生的感应电动势为零,通过电阻的电流为零,C、D错误。

D

破题思维链交变电流的瞬时值表达式和图像的融合应用解题精要电动势峰值Em=NωBS由线圈匝数N、磁感应强度B、转动角速度ω和线圈面积S决定,与线圈的形状无关,与转轴的位置无关。如图所示的几种情况中,如果N、B、ω、S均相同,则感应电动势的峰值均相同。考点二交变电流“四值”的理解和计算

C

C

破题思维链交变电流“四值”的理解和计算素养提升练课中高考定向·捕捉热点一、从“知识考查”到“能力导向”、趋于“综合化”与“情境化”备考方向深刻理解“四值”的物理内涵,而非记忆公式;

在面对不同问题时,能迅速、准确地调用正确的物理量;具备