2020年高考物理一輪復(fù)習(xí)熱點(diǎn)題型專題26交流電的產(chǎn)生及描述題型一交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律題型二交流電有效值的求解題型三含二極管的交流電有效值的求解題型四交變電流“四值”的理解和計(jì)算題型一交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律.交變電流的變化規(guī)律（線圈在中性面位置開始計(jì)時）規(guī)律物理量函數(shù)表達(dá)式圖象磁通量①=①cos3t=BScos3t電動勢e=Esin3t=nBS3sin3t電壓TT REu—Usin3t—D1msinm R+r3t電流,_T.，一三；i—Isin3t—R+mrsin3t(.交變電流瞬時值表達(dá)式的書寫⑴確定正弦交變電流的峰值，根據(jù)已知圖象讀出或由公式Em=nBSs求出相應(yīng)峰值.⑵明確線圈的初始位置，找出對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式.如：①線圈在中性面位置開始計(jì)時，則i—t圖象為正弦函數(shù)圖象，函數(shù)表達(dá)式為i=Imsin3t.②線圈在垂直于中性面的位置開始計(jì)時，則i—t圖象為余弦函數(shù)圖象，函數(shù)表達(dá)式為i=Icos3t.【例題1】（2019?北京市順義區(qū)高三第二次統(tǒng)練）如圖所示，邊長為L、匝數(shù)為N,電阻不計(jì)的正方形線圈abcd在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中以角速度3繞轉(zhuǎn)軸00,勻速轉(zhuǎn)動，軸OO,垂直于磁感線且位于線圈平面內(nèi)，在線圈外接一含有理想變壓器的電路，變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為巴和n2,保持線圈以恒定角速度3轉(zhuǎn)動，下列判斷正確的是A.交流電壓表V1的示數(shù)等于NBwL2B.變壓器的輸入功率與輸出功率之比為n1：n2C.交流電壓表V2的示數(shù)為副線圈兩端電壓的有效值D.在圖示位置時線圈中磁通量為零，感應(yīng)電動勢最小【答案】C【解析】交流電壓的最大值等于NBsL2,電壓表V示數(shù)為有效值理/2,A錯誤；理想變1 2壓器的輸入與輸出功率之比為1：1，故B錯誤；交流電壓表V2的示數(shù)為副線圈兩端電壓的有效值，選項(xiàng)C正確；在圖示位置時線圈平面與磁場平行，線圈中磁通量為零，感應(yīng)電動勢最大，故D錯誤?！纠}2】（多選）（2016?全國卷m-21）如圖，M為半圓形導(dǎo)線框，圓心為OM；N是圓心角為直角的扇形導(dǎo)線框，圓心為on；兩導(dǎo)線框在同一豎直面（紙面）內(nèi)；兩圓弧半徑相等；過直線OMON的水平面上方有一勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于紙面現(xiàn)使線框M、N在t=0時從圖示位置開始，分別繞垂直于紙面且過OM和ON的軸，以相同的周期T逆時針勻速轉(zhuǎn)動，貝心）A.兩導(dǎo)線框中均會產(chǎn)生正弦交流電B.兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的周期都等于T_T,C.在t=￡時，兩導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相等8D.兩導(dǎo)線框的電阻相等時，兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的有效值也相等【答案】BC【解析】兩導(dǎo)線框進(jìn)入磁場過程中，勻速轉(zhuǎn)動切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的大小不變，選T項(xiàng)A錯誤；導(dǎo)線框的轉(zhuǎn)動周期為T,則感應(yīng)電流的周期也為T,選項(xiàng)B正確；在t=w時，切8割磁感線的有效長度相同，兩導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相等，選項(xiàng)C正確；M導(dǎo)線框中一

直有感應(yīng)電流，N導(dǎo)線框中只有一半時間內(nèi)有感應(yīng)電流，所以兩導(dǎo)線框的電阻相等時，感應(yīng)電流的有效值不相等，選項(xiàng)D錯誤.【例題3】（多選）（2018?河北省衡水金卷模擬一）如圖所示，線圈ABCD匝數(shù)n=10,面積S 一 一.一 2 =0.4m2,邊界MN（與線圈的AB邊重合）右側(cè)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=7T的勻強(qiáng)磁場，若線圈從圖示位置開始繞AB邊以3=10nrad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動.則以下說法正確的是（）MXXXXA_x~lx*xA.線圈產(chǎn)生的是正弦交流電B.線圈在轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動勢為80VC.線圈轉(zhuǎn)動*s時瞬時感應(yīng)電動勢為40\,13VD.線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的有效值為40V【答案】BD【解析】 線圈在有界勻強(qiáng)磁場中將產(chǎn)生正弦半波脈動電流，故A錯誤；電動勢最大值Em=nBS3=80V,故B正確；線圈轉(zhuǎn)動;1s、轉(zhuǎn)過角度受，瞬時感應(yīng)電動勢為e=Esinn=60 b mb40V,故C錯誤；在一個周期時間內(nèi)，只有半個周期產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，根據(jù)有效值的定義有.E._TE__ E .. ..（二^）2心2=與）2股，可得電動勢有效值E=5=40V,故D正確.0'*V【例題4】（2018?安徽省宣城市第二次調(diào)研）圖甲為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)的原理圖，其矩形線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，繞垂直于磁場方向的固定軸OO,（OO,沿水平方向）勻速轉(zhuǎn)動，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)和電刷與電阻R=10Q連接，與電阻R并聯(lián)的交流電壓表為理想電壓表，示數(shù)是10V.圖乙是矩形線圈中磁通量隨時間t變化的圖象.線圈內(nèi)阻不計(jì)，則（）0'*VA.此交流發(fā)電機(jī)的電動勢平均值為10\12B.t=0.02s時R兩端的電壓瞬時值為零C.R兩端的電壓u隨時間t變化的規(guī)律是u=10\.'2cos（100nt）VD.當(dāng)ab邊速度方向向上時，它所受安培力的方向也向上【答案】C【解析】矩形線圈繞垂直于磁場的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生正弦交流電，外電郵=10Q，電壓表示數(shù)為10V,說明a=10V,即電動勢最大值為々=10地V,所以平均值一定比Em=10\'2V小，選項(xiàng)A錯.根據(jù)題圖乙知t=0時磁通量等于0,可判斷t=0時電動勢最大，所以電動勢隨時間變化的規(guī)律為u=Emcoscot=10^/2cos（100nt）V,選項(xiàng)C對.將t=0.02s代入電動勢瞬時值表達(dá)式，得U=10＞；2V,選項(xiàng)B錯.根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流總是阻礙線圈的轉(zhuǎn)動，所以當(dāng)ab邊速度方向向上時，它所受安培力的方向向下，選項(xiàng)D錯.題型二交流電有效值的求解.交變電流有效值的規(guī)定交變電流、恒定電流I直分別通過同一電阻R,在交流的一個周期內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱分別為Q交、Q直，若Q交=、直，則交變電流的有效值I=I直（直流有效值也可以這樣算）..對有效值的理解⑴交流電流表、交流電壓表的示數(shù)是指有效值；⑵用電器銘牌上標(biāo)的值（如額定電壓、額定功率等）指的均是有效值；⑶計(jì)算熱量、電功率及保險(xiǎn)絲的熔斷電流指的是有效值；（4）沒有特別加以說明的，是指有效值；（5）“交流的最大值是有效值的\3倍”僅適用于正（余）弦式交變電流..計(jì)算交變電流有效值的方法（1）計(jì)算有效值時要根據(jù)電流的熱效應(yīng)，抓住“三同”：“相同時間”內(nèi)“相同電阻”上產(chǎn)生“相同熱量”列式求解.⑵分段計(jì)算電熱求和得出一個周期內(nèi)產(chǎn)生的總熱量.U2⑶利用兩個公式Q=LRt和Q=萬t可分別求得電流有效值和電壓有效值.R（4）若圖象部分是正弦（或余弦）式交變電流，其中的1周期（必須是從零至最大值或從最大值至零）和1周期部分可直接應(yīng)用正弦式交變電流有效值與最大值間的關(guān)系i==、u=+求解.【例題1】（2018?全國卷m-16）一電阻接到方波交流電源上，在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q方若該電阻接到正弦交流電源上，在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q正.該電阻上電壓的峰值均為u°,周期均為T,如圖5所示.則Q方：Q正等于（）

A.1:也B.\；2：1C,1：2D.2：1【答案】D, ,, ,八 u,、，一u2TU2TU2 U2【解析】由有效值概念知，一個周期內(nèi)產(chǎn)生熱量Q.=-V--+-V-5=bT,Q=-有效萬R2K2K正R-=2-2…一，一一-=2十T,故知，Q,：Q=2：1.R 萬正【例題2】（2019?福建省寧德市上學(xué)期期末）阻值為R的電爐絲通以大小為I的恒定電流時其電功率為P，當(dāng)把它接在某正弦交流電源兩端時其電功率也為P.則該交流電源電壓的最大值為（）A.122IR B.45lRC.IR D.2IR【答案】B【解析】電爐絲通以大小為I的恒定電流時，經(jīng)t時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q,則有：Q=Pt=I2Rt；電爐絲接在某正弦交流電源兩端時，經(jīng)t時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q/,則有：Q‘=Pt=I有2Rt,根據(jù)熱效應(yīng)有：Q=Q,,即I2Rt=I有2Rt,解得：I有=I,則電壓的有效值為U有=I有R=IR,故該交流電源電壓的最大值為-m=心-有=42IR,故選B.【例題3】（多選）（2017?天津理綜?6）在勻強(qiáng)磁場中，一個100匝的閉合矩形金屬線圈，繞與磁感線垂直的固定軸勻速轉(zhuǎn)動，穿過該線圈的磁通量隨時間按圖所示正弦規(guī)律變化設(shè)線圈總電阻為2Q，則（）A.t=0時，線圈平面平行于磁感線B.t=1s時，線圈中的電流改變方向C.t=1.5s時，線圈中的感應(yīng)電動勢最大D.一個周期內(nèi)，線圈產(chǎn)生的熱量為8n2J【答案】AD【解析】t=0時，穿過線圈的磁通量為零，線圈平面平行于磁感線，故A正確；每經(jīng)過一次中性面（線圈平面垂直于磁感線，磁通量有最大值）電流的方向改變一次，t=1s時，磁通量為零，線圈平面平行于磁感線，故B錯誤；t=1.5s時，磁通量有最大值，但磁通

?…一，=/A① ） ,，一，，——，—，，，一，，…H一量的變化率為零［不］=01根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知線圈中的感應(yīng)電動勢為零，故C錯誤；感應(yīng)電動勢最大值E?…一，=/A① ） ,，一，，——，—，，，一，，…H一量的變化率為零［不］=01根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知線圈中的感應(yīng)電動勢為零，故C錯誤；感應(yīng)電動勢最大值E=NBSs=N-①m m2n El亍=4n丫，有效值E=72=2、：2nV, E2一 — .個周期內(nèi)線圈產(chǎn)生的熱量Q=萬T=8n2J,故D正確.

R題型三含二極管的交流電有效值的求解【例題1】如圖所示電路，電阻R1與電阻R2串聯(lián)接在交變電源上，且R1=R2=10Q，正弦交流電的表達(dá)式為u=20A「sin100nt。），人和理想二極管D（正向電阻為零，反向電阻為無窮大）并聯(lián)，則r2上的電功率為（）Ri R2 O?O—A BA.10WB.15WC.25WD.30W【答案】C【解析】由題圖可知，當(dāng)電流從A流入時，R1被短路，則此時R2上電壓有效值為：U2=今=20V，當(dāng)電流從B流入時，RrR串聯(lián)，則R兩端電壓有效值為U‘=U2=10V，在一個2 2 2 2周期內(nèi)R2兩端的電壓有效值為UiU/2TU2TU2E-八— —則~^F~xo+妄=Xq=*1，解得：U=5-;10V，則有:代22R22R2n, U2250P2=R=10W=25W2【例題2】在如圖甲所示的電路中，D為理想二極管（正向電阻為零，反向電阻為無窮力.（=30Q，R2=60Q，R3=10Q.在MN間加上如圖乙所示的交變電壓時，R3兩端理想電壓表的讀數(shù)大約是（）A.3VB.3.5VC.4VD.5V【答案】B題型四交變電流“四值”的理解和計(jì)算交變電流的瞬時值、峰值、有效值和平均值的比較

物理量物理含義重要關(guān)系適用情況及說明瞬時值交變電流某一時刻的值e=Esinwti=Isinwt計(jì)算線圈某時刻的受力情況峰值最大的瞬時值E=nBSwmI=工mR，r討論電容器的擊穿電壓有效值跟交變電流的熱效應(yīng)等效的恒定電流的值EE-心UU-忐I—"2/2適用于正(余)弦式交變電流(1)計(jì)算與電流的熱效應(yīng)有關(guān)的量(如電功、電功率、電熱等)(2)電氣設(shè)備“銘牌”上所標(biāo)的一般是有效值(3)保險(xiǎn)絲的熔斷電流為有效值平均值交變電流圖象中圖線與時間軸所夾的面積與時間的比值E-Blv—△①E—n“上△t—"EI-R+r計(jì)算通過電路橫截面的電荷量甲 乙【例題1】如圖甲所示為手機(jī)無線充電工作原理的示意圖，由送電線圈和受電線圈組成已知受電線圈的匝數(shù)為n=50匝，電阻r=1.0Q，在它的c、d兩端接一阻值R=9.0Q的電阻.設(shè)在受電線圈內(nèi)存在與線圈平面垂直的磁場，其磁通量隨時間按圖乙所示的規(guī)律變化，可在受電線圈中產(chǎn)生電動勢最大值為20V的正弦交流電，設(shè)磁場豎直向上.求：甲 乙手機(jī)中的g受電線圈把接交變。電流b(1)在t=nX10-3s時，受電線圈中產(chǎn)生電流的大小，c、d兩端哪端電勢高？⑵在一個周期內(nèi)，電阻R上產(chǎn)生的熱量；⑶從ti到t2時間內(nèi)，通過電阻R的電荷量.【答案】(1)2.0Ac端電勢高(2)5.7X10-2J(3)2X10-3C【解析】(1)由題圖乙知t=nX10-3s時受電線圈中產(chǎn)生的電動勢最大，為Em=20V E線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流的大小為I=1=,m~=2.0A1mR十r由楞次定律可以得到此時c端電勢高⑵通過電阻的電流的有效值為I=S=\/2A電阻在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q=：2RT^5.7X10-2J△①⑶線圈中感應(yīng)電動勢的平均值E=n-T--^ATOC\o"1-5"\h\z_E _通過電阻R的電流的平均值為I=R十:，通過電阻R的電荷量q=I-△t,一一, ，T3T.. .由題圖乙知，在4?1的時間內(nèi)，--=4X10-4Wb…r △-解得q=n帝=2X10-3C【例題2】（多選）（2018?河北省張家口市上學(xué)期期末）如圖所示，處在垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中的矩形線框MNPQ,以恒定的角速度3繞對角線NQ轉(zhuǎn)動.已知MN長為l「NP長為l2,線框電阻為R.t=0時刻線框平面與紙面重合，下列說法正確的是（）A.矩形線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢有效值為浮Bll32 12B.矩形線框轉(zhuǎn)過n時的電流強(qiáng)度為零C.矩形線框轉(zhuǎn)動一周，通過線框任意橫截面的電荷量為號RnB?l2l23D.矩形線框轉(zhuǎn)過n過程中產(chǎn)生的熱量為“法,232R【答案】ABD【解析】產(chǎn)生正弦式交變電流，最大值為E=Bll3，所以有效值為：E=也竽絲，故m12 2A正確；轉(zhuǎn)過n時，線圈平面