第06讲 交变电流模型--高考物理一轮复习模型及秒杀技巧（原卷版）.docx

2024年高考物理一轮复习模型及秒杀技巧一遍过

模块8恒定电流及交变电流各模块大招

第06讲交变电流模型（原卷版）

目录

TOC\o1-3\h\u【内容一】两个特殊位置及其特点模型 1

【内容二】瞬时表达式模型 3

【内容三】交变电流四值模型 7

【内容四】求有效值的方法利用电流的热效应模型 7

【内容五】电阻、电容、电感模型 7

技巧总结

交变电流

技巧总结

Ⅰ：交变电流的产生

①两个特殊位置及其特点

图示

概念

中性面位置

与中性面垂直的位置

特点

最大

最小

,最小

最大

,不切割，,

方向改变

，最大,

方向不变

②瞬时表达式

求导可得

路端电压：

求导可得

路端电压：

③四值

⑴瞬时值，求某时刻,求某时刻杆所受的安培力

e=Emsinωt，u=Umsinωt，i=Imsinωt，.

例如：已知i=Imsinωt，匝，求安培力？

破解：

⑵峰值讨论电容器的击穿电压

,，

形如：家庭电路，电容器击穿电压为，能否正常工作？

破解：

（3）平均值计算通过电路某截面的电荷量？

形如：正方形线圈边长,匝，线圈总电阻为，从图示位置转过过程中，通过线圈横截面积的电量？

转过？,转过？

转过？

（4）有效值

①定义：电流的热效应

时间内产热,

时间内产热，若，，则.

②有效值的用处：1、2、电流表电压表示数3、保险丝熔断电流（热）

③求有效值的方法利用电流的热效应

（电压也一致）

通式：（在每一周期所占的比例，每一段的有效值）

其他情况下有的可以与正弦式交变电流定性比较。如图(甲)交变电流与图(乙)正弦式交变电流比较,可知其有效值小于。

④电阻、电容、电感

1、感抗：电感器对交流的阻碍作用的大小用感抗表示，自感系数越大、交流电的频率越高，线圈的感抗越大。

电感器在电路中：通直流，阻交流.（直流短路）

2、容抗：电容器对交流的阻碍作用的大小用容抗表示，电容器的电容越大、交流电的频率越高，电容器的容抗越小。

电容器在电路中：通交流、隔直流（直流断路）

3、电阻：对直流、交流均有阻碍作用.极限处理

例题演练

例1．如图所示，图甲为方波交流电源的电压随时间周期性变化的图像，图乙所示为给方波交流电源加上二极管后得到的电压随时间周期性变化的图像，则图甲和图乙中电压有效值之比为（）

A．：1 B．1： C．1：2 D．2：1

解：图甲，因为，所以

解得，图乙，同理可得，解得，即故选A。

例2．如图所示，一矩形线圈的面积为S，匝数为N，电阻为r，处于磁感应强度大小为B的水平匀强磁场中，绕垂直磁场的水平轴OO′以角速度ω匀速运动。线圈通过滑环与定值电阻R及理想电流表组成闭合回路。已知理想电压表的示数为U，从线圈平面与磁感线平行的位置开始计时，则（）

A．R两端电压瞬时值的表达式为

B．理想电流表的示数为

C．从到的时间内，穿过线圈平面磁通量的变化量为零

D．若ω=100πrad/s，通过R的电流每秒钟方向改变50次

解：A．R两端电压的最大值为，t=0时R两端的电压为最大值，所以瞬时值的表达式为故A错误；

B．线圈产生感应电动势的最大值为，有效值为

根据闭合电路欧姆定律可知理想电流表的示数为，故B正确；

C．从到的时间内，线框平面从与磁感线垂直旋转半个周期再次与磁感线垂直，穿过线圈平面磁通量的变化量为2BS，故C错误；

D．若ω=100πrad/s，则产生交流电的周期为，通过R的电流每0.02秒方向改变2次，所以每秒钟方向改变100次，故D错误。故选B。

例3．一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，产生正弦式交变电流，电动势随时间的变化规律如图线a所示。仅调整线圈转速，电动势随时间的变化规律如图线b所示，则图线b电动势瞬时值的表达式是（）

A．e＝100sin5πt（V） B．e＝100sin（V）

C．e＝120sin5πt（V） D．e＝120sin（V）

解：由图可知，调整转速前后周期之比

由ω可知角速度与周期成反比，得调整转速前后角速度之比为

调整线圈转速之后，交流电的角速度ωbrad/s

感应电动势最大值Em＝NBSω

转速调整前后，NBS相同，Em与ω成正比

由图可知，调整线圈转速之前交流电的最大电动势Ema＝150V

所以调整线圈转速之后交流电的最大电动势EmbEma150V＝100V

线圈从中性面开始转动计时，所以图线b电动势的瞬时值表达式e＝100sin（）（V）

故选B。

例4．如图甲所示为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匀强磁场，A为理想电表。单匝线框绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆