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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 物理量 磁通量 函数表达式 图象 Φ＝Φmcos ωt＝BScos ωt 电动势 e＝Emsin ωt＝nBSωsin ωt REmu＝Umsin ωt＝sin ωt R＋rEmsin ωt R＋r电压 电流

2.交变电流瞬时值表达式的书写

i＝Imsin ωt＝ (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＝Imcos 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

A．交流电压表V1的示数等于NBωL2

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

【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OMON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＝时，两导线框中产生的感应电动势相等

8

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

【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S2

＝0.4 m2，边界MN(与线圈的AB边重合)右侧存在磁感应强度B＝ T的匀强磁场，若线圈

π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 s时瞬时感应电动势为403 V

60D.线圈产生的感应电动势的有效值为40 V

【例题4】(2018·安徽省宣城市第二次调研)图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴OO′(OO′沿水平方向)匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与电阻R＝10 Ω连接，与电阻R并联的交流电压表为理想电压表，示数是10 V.图乙是矩形线圈中磁通量随时间t变化的图象.线圈内阻不计，则( )

A.此交流发电机的电动势平均值为102 V B.t＝0.02 s时R两端的电压瞬时值为零 C.R两端的电压u随时间t变化的规律是 u＝102cos (100πt) V

D.当ab边速度方向向上时，它所受安培力的方向也向上

题型二 交流电有效值的求解

1.交变电流有效值的规定

交变电流、恒定电流I直分别通过同一电阻R，在交流的一个周期内产生的焦耳热分别为Q交、Q直，若Q交＝Q直，则交变电流的有效值I＝I直(直流有效值也可以这样算). 2.对有效值的理解

(1)交流电流表、交流电压表的示数是指有效值；

(2)用电器铭牌上标的值(如额定电压、额定功率等)指的均是有效值； (3)计算热量、电功率及保险丝的熔断电流指的是有效值； (4)没有特别加以说明的，是指有效值；

(5)“交流的最大值是有效值的2倍”仅适用于正(余)弦式交变电流. 3.计算交变电流有效值的方法

(1)计算有效值时要根据电流的热效应，抓住“三同”：“相同时间”内“相同电阻”上产生“相同热量”列式求解.

(2)分段计算电热求和得出一个周期内产生的总热量.

U2

(3)利用两个公式Q＝IRt和Q＝t可分别求得电流有效值和电压有效值.

R

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