2026届高考物理一轮总复习第13章交变电流电磁振荡和电磁波传感器第68讲交变电流的产生及描述课件

这是一份2026届高考物理一轮总复习第13章交变电流电磁振荡和电磁波传感器第68讲交变电流的产生及描述课件，共54页。PPT课件主要包含了基础梳理·易错辨析，核心考点·重点突破，名师讲坛·素养提升，周期性变化，乙丙丁，Emsinωt，Umsinωt，Imsinωt，角速度，nBSω等内容，欢迎下载使用。
●命题热点诠释1．命题热度：本章属于热点内容，10年来，从命题频次上看，全国卷10年5考，地方卷49考。2．考查热点：(1)交变电流的产生和描述。(2)理想变压器的变化规律。(3)远距离输电问题。
第68讲　交变电流的产生及描述
一、交变电流1．定义：大小和方向都随时间做______________的电流叫作交变电流。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。
二、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________磁场方向的轴匀速转动时，可产生正弦式交变电流。
注意：交变电流的种类有很多，但同时具备这三个条件才会产生正弦式交变电流：匀强磁场；线圈转轴和磁场垂直；匀速转动。
2．中性面及其特点(1)定义：与磁场方向________的平面。(2)特点①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______。②线圈转动一周，________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。
3．变化规律(线圈从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是线圈转动的__________，E m＝_________。
三、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T＝______。(2)频率(f)：交变电流在_____________________的次数，单位是___________。(3)周期和频率的关系：__________或__________。
1 s内完成周期性变化
2．最大值和有效值(1)峰值：交变电流的电流或电压所能达到的__________。(2)有效值：让交变电流与恒定电流分别通过相同的电阻，如果它们在交变电流的一个周期内______________相等，则这个恒定电流I、恒定电压U就是这个交变电流的有效值。
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．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动经过中性面时，线圈中的感应电动势为零，电流方向发生改变。(　　)
4．交流电气设备上所标的电压和电流值是交变电流的有效值。 (　　)5．交流电压表和电流表测量的是交流电的峰值。(　　)
交变电流的产生及变化规律
(基础考点·自主探究)1．正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)
2．正弦式交变电流产生过程中的两个特殊位置
3．书写交变电流瞬时值表达式的基本思路
(2)根据公式Em＝nBSω求出相应峰值。(3)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式。①开始计时线圈与中性面重合，则i－t函数式为i＝Imsin ωt；②开始计时线圈与中性面垂直，则i－t函数式为i＝Imcs ωt；③开始计时线圈与中性面夹角为θ，则i－t函数式为i＝Imsin(ωt＋θ)。
【跟踪训练】(交变电流的产生)(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
[答案]　BD[解析]　当磁极从图示位置转过90°时，穿过线圈的磁通量为零，穿过线圈的磁通量的变化率最大，感应电动势和感应电流最大，A错误，B正确；磁极从图示位置转过90°的过程中，穿过线圈的磁通量减小，由楞次定律知，感应电流方向为由Q到P，C错误，D正确。
(交变电流的变化规律)(2024·山东卷)如图甲所示，在－d≤x≤d、 －d≤y≤d的区域中存在垂直Oxy平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场(用阴影表示磁场的区域)，边长为2d的正方形线圈与磁场边界重合。线圈以y轴为转轴匀速转动时，线圈中产生的交变电动势如图乙所示。若仅磁场的区域发生了变化，线圈中产生的电动势变为图丙所示实线部分，则变化后磁场的区域可能为(　　)
(交变电流的图像)(2024·广东卷)将阻值为50 Ω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100 HzB．通过电阻的电流峰值为0.2 AC．电阻在1 s内消耗的电能为1 J
(交变电流的图像)(多选)在匀强磁场中，匝数N＝100的矩形线圈绕垂直磁感线的转轴匀速转动，线圈中产生的感应电动势随时间变化规律如图所示，则下列说法正确的是(　　)A．t＝0.5×10－2 s时，线圈平面与中性面重合B．t＝1×10－2 s时，线圈中磁通量变化率最大C．穿过每一匝线圈的最大磁通量为1×10－3 WbD．线圈转动的角速度为100π rad/s
(基础考点·自主探究)1．正弦式交变电流的有效值的计算
2．非正弦式交变电流的有效值的计算
(含二极管的有效值问题)(2024·湖北卷)在如图所示电路中接入正弦式交流电，灯泡L1的电阻是灯泡L2的2倍。假设两个二极管正向电阻为0、反向电阻无穷大。闭合开关S，灯泡L1、L2的电功率之比P1∶P2为(　　)A．2∶1B．1∶1C．1∶2D．1∶4
(电磁感应与有效值综合应用)如图所示，将一根均匀导线围成圆心角为60°的扇形导线框OMN，O为圆心，半径为R，线框总电阻为r，将线框O点置于坐标系的原点，在第二、四象限有垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B。从t＝0时刻开始，导线框绕O点以角速度ω匀速转动，则导线框中感应电流的有效值为(　　)
交变电流“四值”的比较
(能力考点·深度研析)交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较
【跟踪训练】(交变电流最大值的应用)(多选)如图甲所示，标有“220 V　40 W”的灯泡和标有“20 μF　320 V”的电容器并联接到交流电源上，V为交流电压表，交流电源的输出电压如图乙所示，闭合开关。下列判断正确的是(　　)
(有效值和平均值的应用)(多选)发电机的示意图如图甲所示，边长为L的正方形金属框，在磁感应强度为B的匀强磁场中以恒定角速度绕OO′轴转动，阻值为R的电阻两端的电压如图乙所示。其他电阻不计，图乙中的Um为已知量。则金属框转动一周(　　)
(交变电流有效值与力、电知识的综合应用)(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(　　)
交变电流规律的“等效”应用有些题目中，产生交变电流的方式与发电机不同，但产生的交变电流的规律相似，可以等效应用交变电流规律求解相应的物理量。
A．水平拉力F的最大值为8 NB．拉力F的最大功率为12.8 WC．拉力F要做25.6 J的功才能让线框通过此磁场区D．拉力F要做12.8 J的功才能让线框通过此磁场区
(2025·江苏常州联考)如图1所示为音响中的扬声器，结构图和沿对称轴的截面图如图2所示。当交变电流通过线圈时，圆形线圈在磁场中往复运动从而带动振膜发出声音。已知线圈由粗细均匀的钢丝绕制而成，线圈的半径a＝2.5 cm、匝数n＝100匝，电阻r＝8 Ω。某实验小组扬声器与阻值R＝8 Ω的电阻相连，将扬声器充当话筒让振膜振动，带动线圈以速度v＝0.2sin 2 000t(m/s)垂直磁场振动。线圈所在处的辐向磁场与线圈平面垂直，磁场磁感应强度大小为B＝0.5 T。π取3。求：
(1)线圈受到的安培力的最大值；(2)10 s内电阻R上产生的热量Q。
[答案]　(1)0.70 N　(2)0.35 J