《2023届高三物理一轮复习多维度导学与分层专练》专题66 交变电流的产生和描述（原卷版）

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2023 届高三物理一轮复习多维度导学与分层专练
专题 66 交变电流的产生和描述
导练目标 导练内容
目标 1交变电流的产生规律
目标 2交变电流的四值问题
目标 3交变电流的有效值
【知识导学与典例导练】
一、交变电流的产生规律
1．正弦式交变电流的产生
(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，＝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，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．产生正弦交流电的四种其他方式
(1)线圈不动，匀强磁场匀速转动。
(2)导体棒在匀强磁场中做简谐运动。
(3)线圈不动，磁场按正弦规律变化。
(4)在匀强磁场中导体棒的长度与时间成正弦规律变化。　
【例 1】如图所示，图线 a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦交流电的图像，当调整线圈转速
后，所产生正弦交流电的图像如图线 b所示，以下关于这两个正弦交流电的说法错误的是（　　）
A．在 t=0 时刻穿过两线圈的磁通量均为最大
B．线圈先后两次转速之比为 3 2∶
C．图线 b所对应的交流电的有效值为
D．图线 a所对应的交流电的瞬时值表达式为
【例 2】如图甲所示，匝数 n1：n2=1：2的理想变压器原线圈与水平放置的间距 L=1m 的光滑金属导轨相
连，导轨电阻不计，处于竖直向下、磁感应强度为 B=1T 的匀强磁场中，副线圈接有电阻值 R=2Ω 的电阻，
与导轨接触良好的电阻 r=1Ω，质量 m=0.02kg 的导体棒在外力 F的作用下运动，其速度随时间如图乙所示
（正弦图线）规律变化，则（）
A．电压表的示数为 3V
B．电路中的电流方向每秒钟改变 5次
C．电阻 R实际消耗的功率为 2W
D．在 0 0.05s﹣的时间内克服安培力做功 0.48J
二、交变电流的四值问题
物理含义 重要关系 适用情况
瞬时值 交变电流某一时刻的值
e＝Emsinωt
e＝Emcosωt
正弦形式，从中性面开始
余弦形式，从垂直中性面开始
峰值 交变电流最大的瞬时值
Em＝nBSω
Im＝
确定用电器的耐压值、电容器的击穿
电压
有效值 跟交变电流的热效应等效
的恒定电流值
E＝
U＝
(1)计算与电流热效应相关的量(如功
率、热量)
(2)交流电表的测量值
(3)电器设备的额定电压、额定电流
(4)保险丝的熔断电流
平均值 it 图像中图线与时间轴所围
面积与时间的比值
＝n
＝
计算通过电路某截面的电荷量
【例 3】如图所示，磁极 N、S间的磁场看作匀强磁场，磁感应强度为 B0，矩形线圈 ABCD 的面积为 S，共
n匝，内阻为 r，线圈通过滑环与理想电压表 V和阻值为 R的定值电阻相连，AB 边与滑环 E相连；CD 边与
滑环 F相连。若线圈正在绕垂直于磁感线的轴 OO'以角速度 ω逆时针匀速转动，图示位置恰好与磁感线垂
直。以下说法正确的是（　　）
A．线圈在图示位置时，电阻 R中的电流方向为自M到N
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