2020年高考物理一轮复习热点题型专题26交流电的产生及描述.docx

2020 年高考物理一轮复习热点题型专题 26 交流电的产生及描述 题型一 交变电流的产生及变化规律 题型二 交流电有效值的求解 题型三 含二极管的交流电有效值的求解 题型四 交变电流“四值”的理解和计算 题型一 交变电流的产生及变化规律 1.交变电流的变化规律 (线圈在中性面位置开始计时 ) 规律 函数表达式 图象 物理量 磁通量 Φ＝ Φmcos ωt＝ BScos ωt 电动势 e＝ Emsin ωt＝ nBSωsin ωt REm 电压 u＝ Umsin ωt＝ R＋ rsin ωt 电流 i＝ Imsin ωt＝ Em sin ωt R＋ r 2.交变电流瞬时值表达式的书写 (1)确定正弦交变电流的峰值，根据已知图象读出或由公式 Em＝ nBSω 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 .如： ①线圈在中性面位置开始计时，则i－ t 图象为正弦函数图象，函数表达式为 i ＝ Imsin ωt. ②线圈在垂直于中性面的位置开始计时， 则 i－ t 图象为余弦函数图象， 函数表达式为 i＝ Im cos ωt. 【例题 1】（2019·北京市顺义区高三第二次统练） 如图所示，边长为 L、匝数为 N，电阻不 计的正方形线圈 abcd 在磁感应强度为 B 的匀强磁场中以角速度 ω绕转轴 OO′匀速转动，轴 OO′垂直于磁感线且位于线圈平面内，在线圈外接一含有理想变压器的电路，变压器原、副 线圈的匝数分别为 n1 和 n2，保持线圈以恒定角速度 ω转动，下列判断正确的是 2 A．交流电压表 V1 的示数等于 NBωL B．变压器的输入功率与输出功率之比为 n1: n2 C．交流电压表 V2 的示数为副线圈两端电压的有效值 D．在图示位置时线圈中磁通量为零，感应电动势最小 【答案】 C 【解析】交流电压的最大值等于 2 NB L2 NBωL，电压表 V1 示数为有效值 ，A 错误；理想变 2 压器的输入与输出功率之比为 1:1 ，故 B 错误；交流电压表 V2 的示数为副线圈两端电压的有 效值， 选项 C 正确；在图示位置时线圈平面与磁场平行， 线圈中磁通量为零， 感应电动势最 大，故 D 错误。 【例题 2】(多选 )(2016 ·全国卷Ⅲ ·21)如图， M 为半圆形导线框，圆心为 OM ；N 是圆心角为直 角的扇形导线框，圆心为 ON；两导线框在同一竖直面 (纸面 )内；两圆弧半径相等；过直线 OM ON 的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面 .现使线框 M、 N 在 t＝ 0 时从图示 位置开始，分别绕垂直于纸面且过 OM 和 ON 的轴，以相同的周期 T 逆时针匀速转动， 则 () A.两导线框中均会产生正弦交流电 B.两导线框中感应电流的周期都等于 T T C.在 t＝ 8时，两导线框中产生的感应电动势相等 D.两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等 【答案】  BC 【解析】  两导线框进入磁场过程中，  匀速转动切割磁感线产生感应电动势的大小不变，  选 项 A 错误；导线框的转动周期为  T，则感应电流的周期也为  T，选项  B 正确；在  t ＝ T时，切 8 割磁感线的有效长度相同，两导线框中产生的感应电动势相等，选项  C 正确；  M  导线框中 一直有感应电流， N 导线框中只有一半时间内有感应电流，所以两导线框的电阻相等时，感 应电流的有效值不相等，选项 D错误 . 【例题 3】 (多选 )(2018 ·河北省衡水金卷模拟一 )如图所示，线圈 ABCD匝数 n＝10，面积 S＝ 0.4 m2，边界 MN(与线圈的 AB 边重合 )右侧存在磁感应强度 B＝ 2π T 的匀强磁场，若线圈从 图示位置开始绕 AB 边以 ω＝ 10π rad/s的角速度匀速转动 .则以下说法正确的是 ( ) A.线圈产生的是正弦交流电 B.线圈在转动过程中产生的最大感应电动势为 80 V 1 C.线圈转动 60 s 时瞬时感应电动势为 40 3V D.线圈产生的感应电动势的有效值为 40 V 【答案】 BD 【解析】 线圈在有界匀强磁场中将产生正弦半波脉动电流，故 A 错误；电动势最大值 Em ＝nBSω＝ 80 V，故 B 正确；线圈转动 1 s、转过角度 π e＝ Emsin π 60 ，瞬时感应电动势为 ＝40 V， 6 6 故 C 错误；在一个周期时间内， 只有半个周期产生感应电动势， 根据有效值的定义有 Em 2 T ( ) R· 2R 2 E 2 Em ＝40 V，故 D 正确 . ＝( ) RT，可得电动势有效值 E＝ 2 R 【例题 4】(2018 ·安徽省宣城市第二次调研 )图甲为小型旋转电