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2019-2020年高中物理 模塊要點回眸 第17點 交變電流圖像理解的“一二三” 教科版選修3-2 正弦交變電流的圖像是正弦函數圖像，但初相不一定是0，即不一定從中性面開始轉動．結合法拉第電磁感應定律，從數學意義上講，單匝線圈的電動勢就是磁通量的變化率(磁通量對時間的導數)． 分析物理圖像的要點： 一看：看“軸”、看“線”、看“斜率”、看“點”、看“截距”、看“面積”、看“拐點”，并理解其物理意義． 二變：掌握“圖與圖”、“圖與式”和“圖與物”之間的變通關系． 對于正弦交變電流的變化規(guī)律，不應只從其隨時間按正弦規(guī)律變化這一點去認識，還應看到交變電流的電動勢隨線圈在勻強磁場中空間位置的變化而變化，隨線圈磁通量的變化而變化． 三判：在此基礎上進行正確的分析和判斷． 對點例題　在磁感應強度為B的勻強磁場中，一個面積為S的矩形線圈勻速轉動時產生的交流電電壓隨時間變化的波形圖如圖1所示，線圈與一阻值為R＝9 Ω的電阻串聯(lián)在一起，線圈的電阻為1 Ω，則(　　) 圖1 A．通過電阻R的電流瞬時值表達式為i＝10sin (200πt) A B．電阻R兩端的電壓有效值為90 V C．1 s內電阻R上產生的熱量為450 J D．圖中t＝110－2 s時，線圈位于中性面 解題指導　通過電阻R的電流最大值為Im＝＝10 A，線圈轉動的角速度ω＝＝ rad/s＝100π rad/s，故電流的瞬時值表達式為i＝10sin(100 πt) A，A項錯誤；電阻R兩端的電壓有效值為U′＝R＝9 V＝45 V，B項錯誤；1 s內電阻R上產生的熱量Q＝t＝450 J，C項正確；由題圖知t＝1.010－2 s時感應電動勢為零，此時穿過線圈的磁通量最大，線圈位于中性面，D項正確． 答案　CD 規(guī)律總結　根據交變電流圖像可以確定的量： (1)電流(電壓)最大值； (2)周期T和頻率f； (3)不同時刻交流電的瞬時值； (4)線圈處于中性面和電流(電壓)最大值對應的時刻； (5)任意時刻線圈平面與磁場的夾角． 1. 小型交流發(fā)電機中，矩形金屬線圈在勻強磁場中勻速轉動，產生的感應電動勢與時間呈正弦函數關系，如圖2所示．此線圈與一個R＝10 Ω的電阻構成閉合電路，不計電路的其他電阻，下列說法正確的是 (　　) 圖2 A．交變電流的周期為0.125 s B．交變電流的頻率為8 Hz C．交變電流的有效值為 A D．交變電流的最大值為4 A 答案　C 解析　由題圖可知，交變電流的周期為0.250 s，頻率為4 Hz，交變電流的最大值為 A＝2 A，有效值為 A＝ A，所以應選C. 2．某交流發(fā)電機給燈泡供電，產生正弦交變電流的圖像如圖3所示，下列說法中正確的是(　　) 圖3 A．交變電流的頻率為0.02 Hz B．交變電流的瞬時值表達式為i＝5cos (50πt) A C．在t＝0.01 s時，穿過交流發(fā)電機線圈的磁通量最大 D．若發(fā)電機線圈電阻為0.4 Ω，則其產生的熱功率為5 W 答案　D 解析　由題圖知，交流電的周期為0.02 s，故頻率為50 Hz，A錯；轉動的角速度ω＝＝100π rad/s，故電流瞬時值表達式為i＝5cos (50πt) A，B錯；t＝0.01 s時，電流最大，此時穿過線圈的磁通量應為0，C錯；交流電電流的有效值I＝＝ A，故P＝I2R＝20.4 W＝5 W，故D正確．