1、菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习必须掌握的概念、公式或规律必须理解的 6 个关键点必须明确的 5 个易错易混点1.6 个重要概念瞬时值、峰值、有效值、平均值、理想变压器、传感器1.交流电与直流电的区别2.正弦式交流电与其他交流电有效值的区别1.计算有效值时，“相同时间”要至少取一个周期的时间菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习2.5 个公式iImsin t，eEmsin tEmnBSEEm2，IIm2U1U
2、2n1n2 I1I2n2n1P 损I2R3.正弦式交流电的产生，是从哪里开始计时的问题4.变压器的工作原理2.计算电功和能量问题时，用有效值；电表的读数也是有效值；计算电荷量时要用平均值3.变压器的基本关系中 U 和 I 均为有效值菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习3.3 个规律正弦式交流电的变化规律理想变压器的基本规律电能输送的规律 5.远距离输电中有关电能损失的计算问题6.变压器的动态分析问题的思路.4.计算 P 损U2R线时，U为输电线电阻两端的电压，非输送电压5.变压器中，输出P2(I2)决定输入 P1(I1)，输入 U1 决定输出
3、U2.菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习第 1 节 交变电流的产生和描述 菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习真题回放1(多选)(2013山东高考)图 10-1-1 甲是小型交流发电机的示意图，两磁极 N、S 间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，为交流电流表，线圈绕垂直于磁场的水平轴 OO沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图 10-1-1 乙所示以下判断正确的是()菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习 甲
4、乙图 10-1-1A电流表的示数为 10 AB线圈转动的角速度为 50 rad/sC0.01 s 时线圈平面与磁场方向平行D0.02 s 时电阻 R 中电流的方向自右向左菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习【解析】根据 i-t 图象可知，电流最大值 Im10 2 A，有效值 IIm210 A，A 选项正确；交变电流的周期 T2102 s，角速度 2T 100 rad/s，B 选项错误；从图示位置开始转动时，经 0.01 s 线圈回到水平状态，线圈平面与磁场方向平行，C 选项正确；在 0.02 s 时，线圈经过一个周期，即在图示位置，根据右手定则
5、，电阻 R 中的电流方向自左向右，因此 D 选项错误【答案】AC菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习2.(2013福建高考)如图 10-1-2 所示，实验室一台手摇交流发电机，内阻 r1.0，外接 R9.0 的电阻闭合开关S，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势 e10 2sin 10t(V)，则()图 10-1-2菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习A该交变电流的频率为 10 HzB该电动势的有效值为 10 2 VC外接电阻 R 所消耗的电功率为 10 WD电路中理想交流电流表的示数
6、为 1.0 A菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习【解析】因 e10 2sin 10t(V)，故 10 rad/s，f 25 Hz，选项 A 错误；Em10 2 V，故其有效值 EEm210 V，选项 B 错误；交流电表的示数及功率的计算均要用有效值，因此电路中表的示数 I ERr1.0 A，选项 D 正确；外接电阻 R 所消耗功率为 PI2R1.029 W9 W，选项 C 错误【答案】D菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习3(多选)(2012广东高考)某小型发电机产生的交变电动势为 e50si
7、n 100t(V)对此电动势，下列表述正确的有()A最大值是 50 2 V B频率是 100 HzC有效值是 25 2 VD.周期是 0.02 s菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习【解析】交变电动势 eEmsin t 或 eEmcos t，其中 Em 为电动势的最大值，为角速度，有效值 EEm2，周期 T2，频率 f1T.由 e50sin 100t(V)知，Em50 V，E502 V25 2 V，T2 2100 s0.02 s，f1T 10.02Hz50 Hz，所以选项 C、D 正确【答案】CD菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练
8、研动向考向真题课时提升练重落实深化学习考向分析1.考纲展示(1)交变电流、交变电流的图象()(2)正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值()2.命题趋势本节命题常集中于：(1)交变电流产生过程的理解(2)对“四值”的理解应用菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习3.选材特点(1)来源于教材中正弦交变电流的产生过程，通过变换角度考查(2)来源于实际生活中的物理现象，考查有效值、瞬时值的计算.菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习考点一正弦式交变电流的变化规律1.正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位
9、置开始计时)规律物理量 函数图象磁通量mcos tBScos t电动势eEmsin tnBSsin t菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习电压uUmsin tREmRrsin t电流iImsin tEmRrsin t菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习2.两个特殊位置的特点(1)线圈平面与中性面重合时，SB，最大，t 0，e0，i0，电流方向将发生改变(2)线圈平面与中性面垂直时，SB，0，t 最大，e最大，i 最大，电流方向不改变菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课
10、时提升练重落实深化学习3交变电流瞬时值表达式书写的基本思路(1)确定正弦交变电流的峰值，根据已知图象或公式 EmnBS，求出相应峰值(2)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式线圈从中性面位置开始转动，则 i-t 图象为正弦函数图象，函数式为 iImsin t.线圈从垂直中性面位置开始转动，则 i-t 图象为余弦函数图象，函数式为 iImcos t.菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习【例 1】如图 10-1-3(a)所示，一矩形线圈 abcd 放置在匀强磁场中，并绕过 ab、cd 中点的轴 OO以角速度 逆时针匀速转动若以线圈平面与磁场夹角
11、 45时如图10-1-3(b)为计时起点，并规定当电流自 a 流向 b 时电流方向为正则选项图中正确的是()(a)(b)图 10-1-3菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习【思维模板】问 1：该题的关键条件有哪些？提示：(1)线圈逆时针转动(2)以图 b 时刻为计时起点(3)ab 的电流方向为正问 2：t0 时刻后短时间内电流是变大，还是变小？提示：变小菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习【解析】方法一：矩形线
12、圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，产生的电流按正弦规律变化，由于t0 时，线圈的转动方向如图 b，由右手定则判断可得，此时 ad 中 电 流 方 向 为 由 a 到 d，线 圈 中 电 流 方 向 为adcba，与规定的电流正方向相反，电流为负值又因为此时 ad、bc 两边的切割速度方向与磁场方向成 45夹角，由 E2Blv，可得 E2 22 Blv 22 Em，即此时的电动势为最大值的 22 倍，菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习电流当然也是最大值的 22 倍，由图 b 还能观察到，线圈在接下来 45的转动过程中，ad、bc 两
13、边的切割速度越来越小，所以感应电动势应减小，感应电流应减小，故 D 正确，A、B、C 错误菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习方法二：还可以用排除法解题因计时起点时刻对应 45，即 t0 时，线圈中感应电流不为零，也不是最大，故 A、B 错误；当线圈再转过 45时，线圈处于中性面位置，即此时感应电流为零，故 D 正确、C 错误【答案】D菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习突破训练 1如图 10-1-4 甲所示，矩形线圈 abcd 在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生的交流电如图 10-1-4
14、 乙所示，设沿abcda 方向为电流正方向，则下列说法正确的是()甲菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习乙图 10-1-4菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习A乙图中 Oa 时间段对应甲图中 A 至 B 图的过程B乙图中 c 时刻对应甲图中的 C 图C若乙图中 d 等于 0.02 s，则 1 s 内电流的方向改变 50次D若乙图中 b 等于 0.02 s，则交流电的频率为 50 Hz菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习【解析】由交变电流的产生原理
15、可知，甲图中的 A、C 两图中线圈所在的平面为中性面，线圈在中性面时电流为零，再经过14个周期电流达到最大值，再由楞次定律判断出电流的方向，因此图甲中，A 至 B 图的过程中电流为正且从零逐渐增大到最大值，A 对；甲图中的 C 图对应的电流为零，B 错；每经过中性面一次线圈中的电流方向将要改变一次，一个周期内电流方向要改变两次，所以在乙图中对应 Od 段等于交变电流的一个周期，若已知 d 等于 0.02 s，则频率为50 Hz,1 s 内电流的方向改变 100 次，C 错；而 D 选项频率应该是 25 Hz，D 错菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深
16、化学习【答案】A菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习考点二交变电流“四值”的应用交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较物理量物理含义重要关系适用情况及说明瞬时值交变电流某一时刻的值eEmsin t iImsin t计算线圈某时刻的受力情况峰值最大的瞬时值EmnBSIm EmRr讨论电容器的击穿电压菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习有效值跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值EEm2UUm2IIm2(只适用于正弦式交变电流)(1)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热等)(2)电气
17、设备“铭牌”上所标的一般是指有效值(3)保险丝的熔断电流为有效值(4)交流电压表和电流表的读数为有效值菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习平均值交变电流图象中图线与时间轴所夹的面积与时间的比值E BL vE ntI ERr计算通过电路截面的电荷量菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习【例 2】(多选)如图 10-1-5 所示，有一矩形线圈，面积为 S，匝数为 N，内阻为 r，在匀强磁场中绕垂直磁感线的对称轴 OO以角速度 匀速转动，从图示位置转过 90的过程中，下列说法正确的是()图 10-1-5
18、菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习A通过电阻 R 的电荷量 QNBS2 2RrB通过电阻 R 的电荷量 QNBSRrC外力做功的平均功率 PN2B2S222RrD从图示位置开始计时，则感应电动势随时间变化的规律为 eNBSsin t菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习【解析】从图示位置转过 90的过程中，磁通量的变化量 BS，通过电阻 R 的电荷量 Q I t ERrtN RrNBSRr，故选项 A 错误、B 正确；矩形线圈绕垂直磁感线的对称轴 OO以角速度 匀速转动，产生的感应电动势最大值为
19、 EmNBS，感应电流有效值为 IEm2Rr，外力做功的平均功率为 PI2(Rr)N2B2S222Rr，选项C正确；菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习从图示位置开始计时，则感应电动势随时间变化的规律为 eNBSsin(t2)，选项 D 错误【答案】BC菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习突破训练 2一个单匝矩形线框的面积为 S，在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，从线圈平面与磁场垂直的位置开始计时，转速为n 转/秒，则()A线框交变电动势的最大值为 nBSB线框交变电动势的有效值为 2nBSC从
20、开始转动经过14周期，线框中的平均感应电动势为2nBSD感应电动势瞬时值为 e 2nBSsin 2nt菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习【解析】线框交变电动势的最大值为 EmaxBS2nBS，产生的感应电动势瞬时值为 e2nBSsin 2nt，A、D 错；该线框交变电动势的有效值为 EEmax2 2nBS，B对；线框中的平均感应电动势 Et 4nBS，C 错【答案】B菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习思想方法 12 求交变电流有效值的方法1公式法利用 EEm2，UUm2，IIm2计算，只适用
21、于正余弦式交流电2利用有效值的定义计算(非正弦式交流电)在计算有效值“相同时间”至少取一个周期或周期的整数倍菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习3利用能量关系当有电能和其他形式的能转化时，可利用能的转化和守恒定律来求有效值菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习4几种典型的交变电流及其有效值名称电流(电压)图象有效值正弦式交变电流IIm2UUm2正弦式半波交变电流IIm2UUm2菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习正弦单向脉动电流IIm2UUm2矩形
22、脉动电流It1TImUt1TUm非对称性交变电流I12I21I22U12U21U22菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习【例 3】(多选)(2014东北地区名校第二次联考)如图所示，图 10-1-6 甲和图 10-1-6 乙分别表示正弦脉冲波和方波式的交变电流与时间的变化关系若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻，经过 1 min 的时间，则()图 10-1-6菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习A图甲所示交变电流的有效值为 33 AB图乙所示交变电流的有效值为 22 AC两电阻消耗的电功之比
23、为 13D两电阻消耗的电功之比为 31菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习【解析】设题图甲、乙所示交变电流的有效值分别为I1、I2，则(12)2R21020(12)2R22102I21R6102，解得 I1 33 A，而 I21 A，故选项 A 正确、B错误；由 WI2Rt 得 W1W2I21I2213，故选项 C 正确、D 错误【答案】AC菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习突破训练 3一个边长为 6 cm 的正方形金属线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，电阻为 0.36.磁感应强度 B
24、随时间 t 的变化关系如图 10-1-7 所示，则线框中感应电流的有效值为()图 10-1-7菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习A.2105 A B.6105 AC.22 105 AD.3 22 105 A菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习【解析】由法拉第电磁感应定律和欧姆定律可得 03 s 内产生的感应电流 I12105 A,35 s 内产生的感应电流I23105 A，且与 03 s 内方向相反，于是可作出 i 随时间 t 变化的图象如图所示由有效值的定义得 I21Rt1I22Rt2I2R
25、t，代入数据可得 I 6105 A，故 B 选项正确菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习【答案】B菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习描述交变电流的物理量1(多选)(2014广东肇庆一模)一个矩形线圈在匀强磁场中转动，它产生的交变电动势为 e220 2sin 100t(V)关于这个交变电流，下列说法中正确的是()A交变电流的频率为 100 HzB该电动势的有效值为 220 VC线圈转动的角速度 50 rad/sDt0 时，线圈平面处于中性面菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考
26、向真题课时提升练重落实深化学习【解析】由 2f100 知，该交变电流的频率为 50 Hz，A 错；电动势有效值 EEm2220 V，B 对；100 rad/s，C 错；t0 时，e0，此时线圈处于中性面，D 对【答案】BD菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习交变电流中的图象问题2一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图 10-1-8 甲所示，则下列说法中正确的是()甲 乙图 10-1-8菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习At0 时刻线圈平面与中性
27、面垂直Bt0.01 s 时刻 的变化率达到最大Ct0.02 s 时刻感应电动势达到最大D该线圈相应的感应电动势图象如图 10-1-8 乙所示菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习【解析】由-t 图知，在 t0 时，最大，即线圈处于中性面位置，此时 e0，故 A、D 两项错误；由图知 T0.04 s，在 t0.01 s 时，0，t 最大，e 最大，则 B 项正确；在 t0.02 s 时，最大，t 0，e0，则 C 项错【答案】B菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习交变电流的产生原理3(多选)(201
28、4天津高考)如图 10-1-9 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，产生的交变电动势图象如图 10-1-9 乙中曲线 a、b 所示，则()甲 乙 图 10-1-9菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习A两次 t0 时刻线圈平面均与中性面重合B曲线 a、b 对应的线圈转速之比为 23C曲线 a 表示的交变电动势频率为 25 HzD曲线 b 表示的交变电动势有效值为 10 V菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习【解析】由图象可知，两次转动都是从中性面开
29、始计时的，故 A 正确；由图象可知，曲线 a、b 对应的线圈转动的周期之比为 23，则转速之比为 32，故 B 错误；由图象可知曲线 a 的周期 Ta4102 s，则曲线 a 表示的交变电动势频率 fa 1Ta25 Hz，故 C 正确；D.交变电动势的最大值EmnBS，则曲线 a、b 表示的交变电动势的峰值之比为EmaEmbab32，即 Emb23Ema10 V，故曲线 b表示的交变电动势的有效值为 E 有102 V5 2 V，D 错误菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习【答案】AC菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题
30、课时提升练重落实深化学习有效值的计算4如图 10-1-10 所示为一个经双可控硅调节后加在电灯上的电压随时间变化的图象，正弦交流电的每一个二分之一周期中，前面四分之一周期被截去，则现在电灯上电压的有效值为()图 10-1-10AUm B.Um2 C.Um3 D.Um2菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习【解析】设电灯的阻值为 R，正弦交流电压的有效值与峰值的关系是 UUm2，由于一个周期内半个周期有交流电压，一周期内交流电产生的热量为 QUm22R tU2m2RT2，设交流电压的有效值为 U，由电流热效应得 QU2m2RT2U2R T，所以该交
31、流电压的有效值 UUm/2，可见选项 D 正确【答案】D菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习交变电流中的综合问题5一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图 10-1-11 甲所示已知发电机线圈内阻为 5.0，则外接一只电阻为 95.0 的灯泡，如图 10-1-11乙所示，则()甲 乙图 10-1-11菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习A电压表的示数为 220 VB电路中的电流方向每秒钟改变 50 次C灯泡实际消耗的功率为 484 WD发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为 24.2
32、J菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习【解析】电压表示数为灯泡两端电压的有效值，由图象知电动势的最大值 Em220 2 V，有效值 E220 V，灯泡两端电压 U RERr209 V，A 项错；由图象知 T0.02 s，一个周期内电流方向改变两次，可知 1 s 内电流方向改变 100次，B 项错；灯泡的实际功率 PU2R 209295 W459.8 W，C项错；电流的有效值 I ERr2.2 A，发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为 QI2rt2.225.01 J24.2 J，D 项对【答案】D菜单切脉搏核心突破高三总复习 物理提素养规范训练研动向考向真题课时提升练重落实深化学习课时提升练(二十九)点击图标进入