新教材適用2024版高考物理二輪總復(fù)習(xí)第1部分核心主干復(fù)習(xí)專題專題4電路和電磁感應(yīng)第11講直流電路和交流電路題型2交變電流的產(chǎn)生和描述教師用書

題型2交變電流的產(chǎn)生和描述1.線圈通過中性面時(shí)的特點(diǎn)(1)穿過線圈的磁通量最大。(2)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零。(3)線圈每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電流的方向改變一次。2.有效值的計(jì)算(1)正弦式交變電流：E＝eq\f(Em,\r(2))，I＝eq\f(Im,\r(2))，U＝eq\f(Um,\r(2))。(2)非正弦式交變電流：計(jì)算有效值時(shí)，要根據(jù)電流的熱效應(yīng)，即“一個(gè)周期”內(nèi)“相同電阻”上產(chǎn)生“相同熱量”，然后分段求和列式，求得有效值。3.正弦式交流電“四值”的應(yīng)用表達(dá)式應(yīng)用最大值Em＝nBSω計(jì)算電容器的耐壓值瞬時(shí)值e＝Emsinωt計(jì)算某時(shí)刻所受安培力有效值E＝eq\f(Em,\r(2))電表的讀數(shù)及計(jì)算電熱、電功及保險(xiǎn)絲的熔斷電流平均值eq\o(E,\s\up6(－))＝eq\f(nΔΦ,Δt)計(jì)算通過導(dǎo)體的電荷量〔真題研究2〕(多選)(2023·湖南高考卷)某同學(xué)自制了一個(gè)手搖交流發(fā)電機(jī)，如圖所示。大輪與小輪通過皮帶傳動(dòng)(皮帶不打滑)，半徑之比為41，小輪與線圈固定在同一轉(zhuǎn)軸上。線圈是由漆包線繞制而成的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形，共n匝，總阻值為R。磁體間磁場(chǎng)可視為磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。大輪以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)小輪及線圈繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸與磁場(chǎng)方向垂直。線圈通過導(dǎo)線、滑環(huán)和電刷連接一個(gè)阻值恒為R的燈泡。假設(shè)發(fā)電時(shí)燈泡能發(fā)光且工作在額定電壓以內(nèi)，下列說法正確的是(AC)A．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為4ωB．燈泡兩端電壓有效值為3eq\r(2)nBL2ωC．若用總長(zhǎng)為原來兩倍的相同漆包線重新繞制成邊長(zhǎng)仍為L(zhǎng)的多匝正方形線圈，則燈泡兩端電壓有效值為eq\f(4\r(2)nBL2ω,3)D．若僅將小輪半徑變?yōu)樵瓉淼膬杀?，則燈泡變得更亮【解析】當(dāng)大輪以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，因?yàn)閮奢喚€速度大小相等，所以小輪的角速度為4ω，即線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為4ω，A正確；Em＝4nBL2ω，其有效值為E＝eq\f(Em,\r(2))＝2eq\r(2)nBL2ω，燈泡兩端電壓的有效值為U＝eq\f(1,2)E＝eq\r(2)nBL2ω，B錯(cuò)誤；若漆包線的長(zhǎng)度變?yōu)樵瓉淼膬杀叮瑒t漆包線的電阻變?yōu)樵瓉淼膬杀?，線圈匝數(shù)變?yōu)樵瓉淼膬杀?，線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)變?yōu)樵瓉淼膬杀?，燈泡兩端電壓有效值U′＝eq\f(1,3)E′＝eq\f(4\r(2)nBL2ω,3)，C正確；若將小輪半徑變?yōu)樵瓉淼膬杀?，則小輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度減小，線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)減小，燈泡變暗，D錯(cuò)誤。〔對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練〕1.(2023·青海統(tǒng)考二模)圖甲是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖，兩磁極N、S間的磁場(chǎng)可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，A為交流電流表。線圈繞垂直于磁場(chǎng)的水平軸OO′沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從圖示位置開始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的交變電流隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示。以下判斷正確的是(A)A．電流表的示數(shù)為10AB．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為50πrad/sC．0.01s時(shí)線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直D．0.02s時(shí)電阻R中電流的方向自右向左【解析】電流表的示數(shù)為有效值，可知I＝eq\f(10\r(2),\r(2))A＝10A；A正確；根據(jù)圖乙可知T＝0.02s；則線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω＝eq\f(2π,T)＝100πrad/s；B錯(cuò)誤；根據(jù)圖乙可知0.01s時(shí)，感應(yīng)電流為最大值，即感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為最大值，即0.01s時(shí)線圈平面與磁場(chǎng)方向平行，C錯(cuò)誤；根據(jù)題意可知，0.02s時(shí)線圈仍然位于圖甲所示位置，根據(jù)對(duì)AB邊，根據(jù)右手定則可知，此時(shí)的感應(yīng)電流方向?yàn)锽→A，即0.02s時(shí)電阻R中電流的方向自左向右，D錯(cuò)誤。2.(多選)(2023·山東青島檢測(cè))轉(zhuǎn)速傳感器用來檢測(cè)齒輪旋轉(zhuǎn)速度，為汽車自動(dòng)控制系統(tǒng)提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)。圖甲是轉(zhuǎn)速傳感器結(jié)構(gòu)示意圖，當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)導(dǎo)致感應(yīng)線圈內(nèi)磁通量變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流。當(dāng)齒輪從甲圖中位置開始計(jì)時(shí)，0～0.2s內(nèi)車載電腦顯示的電流信號(hào)如圖乙所示，下列說法正確的是(BD)A．齒輪的轉(zhuǎn)速為5r/sB．齒輪的旋轉(zhuǎn)周期為2.4sC．0.1s時(shí)，感應(yīng)線圈內(nèi)磁通量的變化率最大D．0～0.1s內(nèi)感應(yīng)線圈內(nèi)磁通量的變化率先變大后變小【解析】由圖乙可知，交流電電流周期為0.2s，齒輪的齒數(shù)為12，旋轉(zhuǎn)周期為2.4s，故B正確；交流電頻率為f＝eq\f(1,T)＝5Hz，齒輪的轉(zhuǎn)速為n＝eq\f(5,12)r/s，故