高考物理一轮复习考点精讲精练第25讲　交变电流的产生和描述（解析版）.doc

第25讲交变电流的产生和描述

1.理解交变电流的产生过程，能正确书写交变电流的表达式.

2.理解描述交变电流的几个物理量，会计算交变电流的有效值．

考点一正弦式交变电流的产生及变化规律

1．交变电流的产生

(1)线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动．

(2)两个特殊位置的特点：

①线圈平面与中性面重合时，S⊥B，Φ最大，eq\f(ΔΦ,Δt)＝0，e＝0，i＝0，电流方向将发生改变．

②线圈平面与中性面垂直时，S∥B，Φ＝0，eq\f(ΔΦ,Δt)最大，e最大，i最大，电流方向不改变．

(3)电流方向的改变：线圈通过中性面时，电流方向发生改变，一个周期内线圈两次通过中性面，因此电流的方向改变两次．

(4)交变电动势的最大值Em＝nBSω，与转轴位置无关，与线圈形状无关．

2．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＝Φmcosωt＝BScosωt

电动势

e＝Emsinωt＝nBSωsinωt

电压

u＝Umsinωt＝eq\f(REm,R＋r)sinωt

电流

i＝Imsinωt＝eq\f(Em,R＋r)sinωt

（2024?山东开学）社团活动丰富了同学们的课余生活，如图所示为小冬同学制作的一台手摇式交流发电机，当缓慢摇动大皮带轮手柄时，连接在发电机上的小灯泡就会一闪一闪的发光。若已知大皮带轮的半径为R，小皮带轮的半径为r，R＝6r，摇动手柄的角速度为ω，且摇动过程中皮带不打滑，则下列说法正确的是（）

A．发电机产生的交变电流频率为ω2π

B．小灯泡闪烁的频率为6ωπ

C．增大摇动手柄的角速度ω，小灯泡的闪烁频率增大，但亮度不变

D．增大摇动手柄的角速度ω，小灯泡的闪烁频率不变，但亮度增大

【解答】解：A．皮带传动时，两皮带轮边缘线速度大小相等，根据

v＝ω1r＝ωR

其中R＝6r

解得：ω1＝6ω

可知，发电机转子的角速度为手柄角速度的6倍，发电机产生的交变电流频率为：

f=1

又T=

联立解得：f=3ω

B．小灯泡闪烁的频率是交流电频率的两倍，即有

f1＝2f

解得：f1

CD．感应电动势的峰值为：

Em＝NBSω1

解得：Em＝6NBSω

结合上述可知，增大摇动手柄的角速度ω，小灯泡的闪烁频率增大，电动势的峰值增大，即电动势的有效值增大，即小灯泡的亮度也增大，故CD错误。

故选：B。

（2024?徐州二模）我市某兴趣小组利用地磁场探究交变电流的规律。如图甲所示，线圈在地磁场中匀速转动，转轴OO沿东西方向水平放置，产生的交变电流i随时间t变化关系图像如图乙所示。已知地磁场方向斜向下，则（）

A．0时刻，线圈在竖直面内

B．T4时刻，线圈在水平面内

C．若仅增加转速，Im变小

D．若仅将转轴沿南北方向水平放置，Im变小

【解答】解：A、0时刻，由乙图可知感应电流为0，此时穿过线圈的磁通量最大，线圈处于与磁场方向垂直的平面，故A错误；

B、T4

C、若仅增加转速，线圈产生的感应电动势最大值Em＝NBSω增大，则Im变大，故C错误；

D、若仅将转轴沿南北方向水平放置，只有地磁场的竖直分量穿过线圈，即磁通量的最大值Φm＝BS减小，所以线圈产生的感应电动势最大值Em＝NBSω＝NΦmω变小，则Im变小，故D正确。

故选：D。

（2023秋?浦东新区校级期末）一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴匀速转动。线圈中的感应电动势e随时间t变化的规律如图所示，则下列说法错误的是（）

A．图中是从线圈平面与磁场方向平行时开始计时的

B．t1和t3时刻穿过线圈的磁通量为零

C．t1和t3时刻穿过线圈的磁通量的变化率为零

D．感应电动势e的方向变化时，穿过线圈的磁通量最大

【解答】解：A、由题图可知，当t＝0时，感应电动势最大，说明穿过线圈的磁通量的变化率最大，磁通量为零，即图中曲线是从线圈平面与磁场方向平行时开始计时的，故A正确；

BC、t1和t3时刻感应电动势为零，穿过线圈的磁通量的变化率为零，磁通量最大，故B错误，C正确；

D、感应电动势e的方向变化时，线圈通过中性面，穿过线圈的磁通量最大，故D正确。

本题选择错误选项；

故选：B。

考点二交流电有效值的求解

1．正弦式交流电的有效值：

I＝eq\f(Im,\r(2))，U＝eq\f(Um,\r(2))，E＝eq\f(Em,\r(2))

2．非正弦式交流电有效值的求解需根据电流的热效应进行计算．

（2024春?深圳期中）如图所示是某一交变电流的i﹣t图像，曲线部分为正弦函数的一部分，则该交变电流的有效值为（）

A．2A B．3A C．22A

【解答】解：设交流电电流的有效值为I，周期为T，电阻为R，则有：I2RT=(4

故选：C。

（2024?河东