2020版高考物理复习考点规范练35交变电流的产生及其描述人教版(含解析)

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交变电流的产生和描述(含答案)

第1课时交变电流的产生和描述考点内容要求考纲解读交变电流、交变电流的图象Ⅰ1．交变电流的产生及其各物理量的变化规律，应用交流电的图象解决问题．2．利用有效值的定义，对交变电流的有效值进行计算．3．理想变压器原、副线圈中电流、电压、功率之间的关系应用，变压器动态变化的分析方法．4．远距离输电的原理和相关计算．5．传感器的简单使用，能够解决及科技、社会紧密结合的问题.正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值Ⅰ理想变压器Ⅰ远距离输电Ⅰ实验：传感器的简单使用导学目标 1.能掌握交变电流的产生和描述，会写出交变电流的瞬时值表达式.2.能认识交变电流的图象和进行有效值、最大值的计算．一、交变电流的产生和变化规律[基础导引]关于线圈在匀强磁场中转动产生的交流电，以下说法中正确的是 ( )A．线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向不变B．线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次C．线圈在中性面位置时，磁通量最大，磁通量的变化率为零D．线圈在及中性面垂直的位置时，磁通量为零，感应电动势最大[知识梳理]1．交变电流大小和方向都随时间做__________变化的电流．如图1(a)、(b)、(c)、(d)所示都属于交变电流．其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流，简称正弦式电流，如图(a)所示．图12．正弦交流电的产生和变化规律(1)产生：在匀强磁场里，线圈绕________________方向的轴匀速转动．(2)中性面：①定义：及磁场方向________的平面．②特点：a.线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量________，磁通量的变化率为______，感应电动势为______．b.线圈转动一周，________经过中性面．线圈每经过____________一次，电流的方向就改变一次．(3)图象：用以描述交流电随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置开始计时，其图象为__________曲线．如图1(a)所示．思考：由正弦交流电的图象可以得出哪些物理量？二、描述交变电流的物理量[基础导引]我们日常生活用电的交变电压是e＝2202sin 100πt V，它是由矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的，则下列说法正确的是________．①交流电的频率是50 Hz②交流电压的有效值是220 V③当t＝0时，线圈平面恰好及中性面平行④当t＝150s时，e有最大值220 2 V⑤电流每秒方向改变50次[知识梳理]1．周期和频率(1)周期T：交变电流完成________________变化(线圈转一周)所需的时间，单位是秒(s)．公式：T＝2πω.(2)频率f：交变电流在1 s内完成周期性变化的________，单位是赫兹(Hz)．(3)周期和频率的关系：T＝________或f＝________.2．交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值(1)瞬时值：交变电流某一________的值，是时间的函数．(2)峰值：交变电流的电流或电压所能达到的________．(3)有效值：让交流及恒定电流分别通过________的电阻，如果它们在交流的一个周期内产生的________相等，则这个恒定电流I 、恒定电压U 就是这个交流的__________．(4)正弦式交变电流的有效值及峰值之间的关系I ＝____________，U ＝____________，E ＝____________.(5)平均值：是交变电流图象中波形及横轴所围面积跟时间的比值.考点一正弦交流电的变化规律考点解读1．正弦式电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)规律物理量函数图象磁通量 Φ＝Φm cos ωt ＝BS cos ωt电动势e ＝E m sin ωt ＝nBSωsin ωt 电压u ＝U m sin ωt ＝RE m R ＋r sin ωt 电流 i ＝I m sin ωt ＝E m R ＋r sin ωt2(1)线圈平面及中性面重合时，S ⊥B ，Φ最大，ΔΦΔt＝0，e ＝0，i ＝0，电流方向将发生改变．(2)线圈平面及中性面垂直时，S ∥B ，Φ＝0，ΔΦΔt最大，e 最大，i 最大，电流方向不改变．3．书写交变电流瞬时值表达式的基本思路(1)确定正弦交变电流的峰值，根据已知图象读出或由公式E m＝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线圈从中性面位置开始转动，则i －t 图象为正弦函数图象，函数式为i ＝I m sin ωt .②线圈从垂直中性面位置开始转动，则i －t 图象为余弦函数图象，函数式为i＝I m cos ωt.特别提醒 1.只要线圈平面在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，就产生正弦式交流电，其变化规律及线圈的形状、转动轴处于线圈平面内的位置无关．2．Φ－t图象及对应的e－t图象是互余的．典例剖析例1 如图2甲所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生的交流电如图乙所示，设沿abcda方向为电流正方向，则 ( )图2A．乙图中Oa时间段对应甲图中A至B图的过程B．乙图中c时刻对应甲图中的C图C．若乙图中d等于0.02 s，则1 s内电流的方向改变50次D．若乙图中b等于0.02 s，则交流电的频率为50 Hz例2 实验室里的交流发电机可简化为如图3所示的模型，正方形线圈在水平匀强磁场中，绕垂直于磁感线的OO′轴匀速转动．今在发电机的输出端接一个电阻R和理想电压表，并让线圈每秒转25圈，读出电压表的示数为10 V．已知R＝10 Ω，线圈电阻忽略不计，下列说法正确的是( )A．线圈平面及磁场平行时，线圈中的瞬时电流为零B．从线圈平面及磁场平行开始计时，线圈中感应电流瞬时值表达式为i＝2sin 50πt AC．流过电阻R的电流每秒钟方向改变25次D．电阻R上的热功率等于10 W跟踪训练 1 矩形线框在匀强磁场内匀速转动过程中，线框输出的交流电压随时间变化的图象如图4所示，下列说法中正确的是 ( ) A．交流电压的有效值为36 2 VB．交流电压的最大值为36 2 V ，频率为0.25 HzC．2 s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量最大D．1 s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量变化最快考点二交变电流“四值”的比较及理解考点解读交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较物理量物理含义重要关系适用情况及说明瞬时值交变电流某一时刻的值e＝E m sin ωti＝I m sin ωt计算线圈某时刻的受力情况峰值最大的瞬时值E m＝nBSωI m＝E mR＋r讨论电容器的击穿电压有效值跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值E＝E m2U＝U m2I＝I m2适用于正(余)弦式电流(1)计算及电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热等)(2)电气设备“铭牌”上所标的一般是有效值(3)保险丝的熔断电流为有效值平均值交变电流图象中图线及时间轴所夹的面积及时间的比值E＝Bl vE＝nΔΦΔtI＝ER＋r计算通过电路截面的电荷量典例剖析例3 一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶5，原线圈及正弦交变电源连接，输入电压u如图5所示．副线圈仅接入一个10 Ω的电阻．则 ( ) A．流过电阻的电流是20 AB．及电阻并联的电压表的示数是100 2 VC．经过1分钟电阻发出的热量是6×103 JD．变压器的输入功率是1×103 W例4 如图6所示，线圈abcd的面积是0.05 m2，共100匝，线圈电阻为1 Ω，外接电阻R＝9 Ω，匀强磁场的磁感应强度B＝1πT，当线圈以300 r/min的转速匀速旋转时．问：(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；(2)线圈转过130s时电动势的瞬时值多大？(3)电路中，电压表和电流表的示数各是多少？(4)从中性面开始计时，经130s通过电阻R的电荷量是多少？思维突破有效值是交流电中最重要的物理量，必须会求，特别是正弦交流电的有效值，应记住公式．求交变电流有效值的方法有：(1)利用I＝I m2，U＝U m2，E＝E m2计算，只适用于正(余)弦式交流电．(2)利用有效值的定义计算(非正弦式交流电)．在计算有效值时“相同时间”至少取一个周期或周期的整数倍．(3)利用能量关系求解．当有电能和其他形式的能转化时，可利用能量守恒定律来求有效值．跟踪训练 2 一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图7所示．由图可知 ( )图7A．该交流电的电压瞬时值的表达式为u＝100sin (25t) V B．该交流电的频率为25 HzC ．该交流电的电压的有效值为100 2 VD ．若将该交流电压加在阻值为R ＝100 Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率是50 W14.对交变电流图象的意义认识不清例5 如图8甲所示，一矩形线圈abcd 放置在匀强磁场中，并绕过ab 、cd 中点的轴OO ′以角速度ω逆时针匀速转动．若以线圈平面及磁场夹角θ＝45°时(如图乙)为计时起点，并规定当电流自a 流向b 时，电流方向为正．则下列四幅图中正确的是 ( )图8误区警示不能将交变电流的产生原理及图象正确结合，或判断初始时刻的电流方向错误而错选C.正确解析从乙图可看出初始时刻线圈平面及中性面的夹角为，又由楞次定律可判断，初始时刻电流方向为从b 到a(及正方向相反)，故瞬时电流的表达式为i=-imcos (+ωt)，图象D 符合题意．答案 D正本清源对于交变电流的图象问题，关键在于把线圈在匀强磁场中的具体位置及图象上的时刻对应好，也就是把交变电流的变化规律及线圈在磁场中转动的具体情景对应好！跟踪训练3 如图9所示，在垂直纸面向里的有界匀强磁场中放置矩形线圈abcd .线圈cd 边沿竖直方向且及磁场的右边界重合．线圈平面及磁场方向垂直．从t ＝0时刻起，线圈以恒定角速度ω＝2πT绕cd 边沿图示方向转动，规定线圈中电流沿abcda 方向为正方向，则从t ＝0到t ＝T 时间内，线圈中的电流i 随时间t 的变化关系图象为下图中的( )15．忽视交变电流“四值”的区别，造成运用时的错误例6 一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图10甲所示．已知发电机线圈内阻为5.0 Ω，现外接一只电阻为95.0 Ω的灯泡，如图乙所示，则 ( )图10A．电压表的示数为220 VB．电路中的电流方向每秒钟改变50次C．灯泡实际消耗的功率为484 WD．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J误区警示错解1：不能正确区分电源电动势和路端电压，易错选A.错解2：认为在一个周期内电流的方向改变1次，则会错选B.正确解析电压表示数为灯泡两端电压的有效值，由图象知电动势的最大值E m＝220 2 V，有效值E＝220 V，灯泡两端电压U＝RER＋r＝209 V，A错；由图象知T＝0.02 s，一个周期内电流方向改变两次，可知1 s内电流方向改变100次，B错；灯泡消耗的实际功率P＝U2R＝209295.0W＝459.8 W，C错；电流的有效值I＝ER＋r＝2.2 A，发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Q＝I2rt＝2.22×5.0×1 J＝24.2 J，D对．答案D正本清源在解答有关交变电流问题时，除要注意电路结构外，还要区分交变电流的最大值、瞬时值、有效值和平均值，最大值是瞬时值中的最大量值，有效值是以电流的热效应来等效定义的，及电磁感应问题一样，求解及电能、电热相关问题时，一定要使用有效值，而求解通过导体截面的电荷量时一定要用平均值.跟踪训练4 某交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势及时间的关系如图11所示．如果此线圈和一个R＝100 Ω的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻，下列叙述正确的是( )A．交变电流的周期为0.02 sB．交变电流的最大值为1 AC．交变电流的有效值为1 AD．电阻R两端的最大电压为141 VA组交变电流的产生及图象1．如图12所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图象如图线b所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是 ( ) A．在图中t＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零B．线圈先后两次转速之比为3∶2C．交流电a的瞬时值表达式为u＝10sin 5πt (V)D．交流电b的最大值为5 V2．如图13所示，N＝50匝的矩形线圈abcd，ab边长l1＝20 cm，ad边长l2＝25 cm，放在磁感应强度B＝0.4 T的匀强磁场中，外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO′轴以n＝3000 r/min的转速匀速转动，线圈电阻r＝1 Ω，外电路电阻R＝9 Ω，t＝0时，线圈平面及磁感线平行，ab边正转出纸外、cd边转入纸里．(1)在图中标出t＝0时感应电流的方向．(2)写出线圈感应电动势的瞬时值表达式．(3)线圈转一圈外力做功多大？(4)从图示位置转过90°的过程中流过电阻R的电荷量是多大？B组交变电流的“四值”3．在如图14甲所示的电路中，电阻R的阻值为50 Ω，在ab 间加上图乙所示的正弦交流电，则下面说法中正确的是( )图14A．交流电压的有效值为100 VB．电流表示数为2 AC．产生该交流电的线圈在磁场中转动的角速度为3.14 rad/s D．在1分钟内电阻R上产生的热量为1.2×104 J4．如图15所示，交流发电机线圈的面积为0.05m2，共100匝．该线圈在磁感应强度为1πT的匀强磁场中，以10π rad/s的角速度匀速转动，电阻R1和R2的阻值均为50 Ω，线圈的内阻忽略不计，若从图示位置开始计时，则( )A．线圈中的电动势为e＝50sin 10πt VB．电流表的示数为 2 AC．电压表的示数为50 2 VD．R1上消耗的电功率为50 W课时规范训练(限时：45分钟)一、选择题1．下面关于交变电流的说法中正确的是( )A．交流电器设备上所标的电压和电流值是交流的最大值B．用交变电流表和交变电压表测定的读数值是交流的瞬时值C．给定的交流数值，在没有特别说明的情况下都是指有效值D．对同一电阻且时间相同，则跟交流有相同的热效应的直流的数值是交流的有效值2. 某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，产生交变电流的图象如图1所示，由图中信息可以判断( )A．在A和C时刻线圈处于中性面位置B．在B和D时刻穿过线圈的磁通量为零C．从A～D线圈转过的角度为2πD．若从O～D历时0.02 s，则在1 s内交变电流的方向改变100次3．如图所示，面积均为S的单匝线圈绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动，能产生正弦交变电动势e ＝BSωsin ωt的图是 ( ) 4．(2011·四川理综·20)如图2所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T ，转轴O 1O 2垂直于磁场方向，线圈电阻为2 Ω.从线圈平面及磁场方向平行时开始计时，线圈转过60°时的感应电流为1 A ．那么( )A ．线圈消耗的电功率为4 WB ．线圈中感应电流的有效值为2 AC ．任意时刻线圈中的感应电动势为e ＝4cos 2πTtD ．任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ＝Tπsin 2πTt5．如图3所示，矩形线圈abcd 在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P 1和P 2以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到及磁场方向平行时 ( ) A ．线圈绕P 1转动时的电流等于绕P 2转动时的电流 B ．线圈绕P 1转动时的电动势小于绕P 2转动时的电动势 C ．线圈绕P 1和P 2转动时电流的方向相同，都是a →b →c →d D ．线圈绕P 1转动时dc 边受到的安培力大于绕P 2转动时dc 边受到的安培力6．图4中甲、乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示电压按正弦规律变化．下列说法正确的是( )甲乙图4A．图甲表示交流电，图乙表示直流电B．两种电压的有效值相等C．图甲所示电压的瞬时值表达式为u＝311sin 100πt V D．图甲所示电压经匝数比为10∶1的变压器变压后，频率变为原来的1107．小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势及时间呈正弦函数关系，如图5所示．此线圈及一个R＝10 Ω的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻．下列说法正确的是 ( ) A．交变电流的周期为0.125 sB．交变电流的频率为8 HzC．交变电流的有效值为 2 AD．交变电流的最大值为4 A8．一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图6甲所示，则下列说法中正确的是 ( )图6A．t＝0时刻线圈平面及中性面垂直B．t＝0.01 s时刻，Φ的变化率最大C．t＝0.02 s时刻，感应电动势达到最大D．该线圈相应的感应电动势图象如图乙所示9．如图7所示的正方形线框abcd边长为L，每边电阻均为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕cd轴以角速度ω转动，c、d两点及外电路相连，外电路电阻也为r，则下列说法中正确的是 ( )A．S断开时，电压表读数为22BωL2B．S断开时，电压表读数为28BωL2C．S闭合时，电流表读数为210rBωL2D．S闭合时，线框从图示位置转过π2过程中流过电流表的电荷量为BL2 7r10．如图8所示，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R，当线圈由图示位置转过60°的过程中，下列判断正确的是 ( )A．电压表的读数为NBSω2B．通过电阻R的电荷量为q＝NBS 2(R＋r)C．电阻R所产生的焦耳热为Q＝N2B2S2ωRπ4(R＋r)2D．当线圈由图示位置转过60°时的电流为NBSω2(R＋r)二、非选择题11．如图9所示，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R.线框绕及cd边重合的竖直固定转轴以角速度ω匀速转动，线框中感应电流的有效值I＝________.线框从中性面开始转过π2的过程中，通过导线横截面的电荷量q＝________.12．如图10所示，线圈面积为0.05 m2，共100匝，线圈总电阻为1Ω，及外电阻R＝9 Ω相连．当线圈在B＝2πT的匀强磁场中绕OO′以转速n＝300 r/min匀速转动时，求：(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出电动势的瞬时值表达式；(2)两电表的示数；(3)线圈转过160s时，电动势的瞬时值；(4)线圈转过130s的过程中，通过电阻R的电荷量；(5)线圈匀速转一周外力做的功．复习讲义基础再现一、基础导引CD知识梳理 1.周期性 2.(1)垂直于磁场(2)①垂直②a.最大零零b．两次中性面(3)正弦思考：周期T、频率f、峰值等．二、基础导引①②知识梳理 1.(1)一次周期性(2)次数(3)1f1T2.(1)时刻(2)最大值(3)相同热量有效值(4)I m2U m2E m2课堂探究例1 A例2 D跟踪训练1 BC例3 D例4 (1)e＝50sin 10πt V (2)43.3 V(3)31.86 V 3.54 A (4)14πC跟踪训练2 BD跟踪训练3 B跟踪训练4 B分组训练1．BC2．(1)adcba(2)e＝314cos 100πt V(3)98.6 J (4)0.1 C3．ABD 4.B课时规范训练1．CD2．D3．A4．AC5．A 6．C 7．C 8．B 9．BD 10．B11.2BSω2RBSR12．(1)e＝100sin 10πt V (2)5 2 A45 2 V (3)50 V (4)12πC (5)100 J。

2020年新课标高考物理交变电流的产生和描述(31张)

计算通过电路截面的电荷量
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3－1. [四值的计算] (多选)如图所示，矩形线圈面积为 S，匝数为 N，线圈电阻为 r，在磁感应强度为 B 的匀强磁场中绕 OO′轴以角速度 ω 匀速转动，外电路电阻为 R，下列判断正确的是( )
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1. (2018·天津重点中学联考)在匀强磁场中，阻值为 2 Ω 的矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，产生的交变电动势的图象如图所示，现把交流电加在阻值为 9 Ω 的电热丝上，下列说法正确的是( D ) A．线框转动的角速度 100 rad/s B．电热丝两端的电压为 220 V C．t＝0.005 s 时线框的磁通量变化率为零 D．线框产生的交变电流的方向每秒改变 100 次
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考点一正弦式交变电流的产生及变化规律 (自主学习) 1．交流电产生过程中的两个特殊位置
图示
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概念中性面位置 B⊥S Φ＝BS，最大
特点 e＝nΔΔΦt ＝0，最小感应电流为零，方向改变
与中性面垂直的位置 B∥S Φ＝0，最小 e＝nΔΔΦt ＝nBSω，最大感应电流最大，方向不变
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A．在图示位置 ab 边所受的安培力为 F＝n2RB＋2l21lr2ω B．线圈从图示位置转过 90°的过程中，流过电阻 R 的电荷量 q＝nRB＋l1lr2 C．在图示位置穿过线圈的磁通量为零 D．在图示位置穿过线圈的磁通量的变化率为零答案：ABC

备考2020年高考物理一轮复习：第十一章第1讲交变电流的产生和描述讲义含解析

第1讲交变电流的产生和描述板块一主干梳理·夯实基础【知识点1】交变电流、交变电流的图象Ⅰ1．交变电流(1)定义：大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流。

(2)图象：图(a)、(b)、(c)、(d)所示电流都属于交变电流，其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流，如图(a)所示。

2．正弦式交变电流的产生和变化规律(1)产生：在匀强磁场中，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动产生的电流是正弦式交变电流。

(2)中性面①中性面：线圈平面与磁感线垂直的位置称为中性面。

②中性面的特点以及与峰值面(中性面的垂面)的比较(3)正弦式交流电的图象：用以描述交变电流随时间变化的规律，如果从线圈位于中性面位置时开始计时，其图象为正弦曲线。

如图甲、乙所示。

(4)变化规律正弦式交变电流的函数表达式(线圈在中性面位置时开始计时)①电动势e 随时间变化的规律：e ＝E m sin ωt ，其中ω表示线圈转动的角速度，E m ＝nBSω。

②负载两端的电压u 随时间变化的规律：u ＝U m sin ωt 。

③电流i 随时间变化的规律：i ＝I m sin ωt 。

【知识点2】描述交变电流的物理量 Ⅰ 1．周期和频率(1)周期(T )：交变电流完成一次周期性变化(线圈转一周)所需的时间，单位是秒(s)，公式T ＝2πω。

(2)频率(f )：交变电流在1 s 内完成周期性变化的次数。

单位是赫兹(Hz)。

(3)周期和频率的关系：T ＝1f 或f ＝1T 。

2．交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值(1)瞬时值：交变电流的电动势、电流或电压在某一时刻的值，是时间的函数。

(2)峰值：交变电流的电动势、电流或电压所能达到的最大值。

(3)有效值①定义：让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值。

②有效值和峰值的关系：E ＝E m 2，U ＝U m 2，I ＝I m2。

高考物理专练题交变电流(试题部分)

高考物理专练题交变电流考点一交变电流的产生及描述1.甲图是小型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的匀强磁场,为理想交流电流表。

线圈绕垂直于磁场的水平轴OO'沿逆时针方向匀速转动,产生的电动势随时间变化的图像如图乙所示。

已知发电机线圈电阻为10Ω,外接一只阻值为90Ω的电阻,不计电路的其他电阻,则()A.电流表的示数为0.31AB.线圈转动的角速度为50πrad/sC.0.01s时线圈平面与磁场方向平行D.在线圈转动一周过程中,外电阻发热约为0.087J答案D2.(2018东北三校联考,9)(多选)如图所示,面积为S、匝数为N、电阻为r的正方形导线框与阻值为R的电阻构成闭合回路,理想交流电压表并联在电阻R的两端。

线框在磁感应强度为B的匀强磁场中,以与电路连接的一边所在直线为轴垂直于磁场以角速度ω匀速转动,不计其他电阻,则下列说法正确的是()A.若从图示位置开始计时,线框中感应电动势的瞬时值为e=NBSωsinωtB.线框通过中性面前后,流过电阻R的电流方向将发生改变,1秒钟内流过电阻R的电流方向改变ω次πC.线框从图示位置转过60°的过程中,通过电阻R的电荷量为NBS2(R+r)D.电压表的示数跟线框转动的角速度ω大小无关答案ABC3.(2020届吉林长春质量监测,6)(多选)如图甲所示为风力发电的简易模型。

在风力的作用下,风叶带动与其固定在一起的磁铁转动,转速与风速成正比。

若某一风速时,线圈中产生的正弦式电流如图乙所示。

下列说法正确的是()A.电流的表达式为i=0.6sin10πt(A)B.磁铁的转速为10r/sC.风速加倍时电流的表达式为i=1.2sin10πt(A)D.风速加倍时线圈中电流的有效值为3√2A5答案AD考点二变压器、电能的输送1.(2019广西南宁、玉林、贵港等高三毕业班摸底,16)如图所示,为一变压器的实物图,若将其视为理想变压器,根据其铭牌所提供的信息,以下判断正确的是()A.副线圈的匝数比原线圈多B.当原线圈输入交流电压110V时,副线圈中输出交流电压6VC.当原线圈输入交流电压220V时,副线圈输出直流电压12VD.当变压器输出为12V和3A时,原线圈电流为9√2A55答案B2.(2018江西上饶六校一联)如图所示,一正弦交流电瞬时值表达式为e=220sin100πt(V),通过一个理想电流表,接在一个理想变压器两端,变压器起到降压作用,开关S闭合前后,A、B两端输出的电功率相等,以下说法正确的是()A.流过r的电流方向每秒钟变化50次B.变压器原线圈匝数小于副线圈匝数C.开关从断开到闭合时,电流表示数变小D.R=√2r答案D方法理想变压器的动态分析1.(多选)如图所示,理想变压器的副线圈接有规格为“44V44W”的灯泡和线圈电阻为r=1Ω的电动机,原线圈上接有u=220√2sin100πt(V)的正弦交流电压,此时灯泡和电动机都正常工作,且原线圈中的理想交流电流表示数为1A,不考虑灯泡电阻变化和电动机内阻变化,则下列说法正确的是()A.变压器原、副线圈的匝数之比为4∶1B.电动机的输出功率为176WC.电动机的热功率为16WD.若电动机被卡住,灯泡仍正常发光,则电流表示数将变为9A,此时应立即切断电源答案CD2.如图所示的电路中,理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=11∶1,原线圈接u=220√2sin100πt(V)的交流电,电阻R1=2R2=10Ω,D1、D2均为理想二极管(正向电阻为零,反向电阻为无穷大),则副线圈电路中理想交流电流表的读数为()A.3AB.2√5AC.√10AD.√3A答案A3.如图所示为一理想变压器,原线圈接在一输出电压为u=U0sinωt的交流电源两端。

2024高考物理一轮复习--交变电流的产生和描述

交变电流一、交变电流的产生规律1．正弦式交变电流的产生(1)线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。

(2)两个特殊位置的特点：①线圈平面与中性面重合时，S ①B ，Φ最大，ΔΦΔt ＝0，e ＝0，i ＝0，电流方向将发生改变。

①线圈平面与中性面垂直时，S ①B ，Φ＝0，ΔΦΔt 最大，e 最大，i 最大，电流方向不改变。

(3)电流方向的改变：线圈通过中性面时，电流方向发生改变，一个周期内线圈两次通过中性面，因此电流的方向改变两次。

(4)交变电动势的最大值E m ＝nBSω，与转轴位置无关，与线圈形状无关。

2．产生正弦交流电的四种其他方式 (1)线圈不动，匀强磁场匀速转动。

(2)导体棒在匀强磁场中做简谐运动。

(3)线圈不动，磁场按正弦规律变化。

(4)在匀强磁场中导体棒的长度与时间成正弦规律变化。

3．交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)4．书写交变电流瞬时值表达式的步骤(1)确定正弦交变电流的峰值，根据已知图像读出或由公式E m ＝nωBS 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。

①线圈从中性面位置开始计时，则i －t 图像为正弦函数图像，函数表达式为i ＝I m sin ωt 。

①线圈从垂直于中性面的位置开始计时，则i －t 图像为余弦函数图像，函数表达式为i ＝I m cos ωt 。

二、交变电流有效值的求解方法1．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 ，在交流电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．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．有效值的计算(1)计算有效值时要根据电流的热效应，抓住“三同”：“相同时间(周期整数倍)”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． (3)利用两个公式Q ＝I 2Rt和Q ＝U 2Rt 可分别求得电流有效值和电压有效值．(4)若图象部分是正弦(或余弦)式交变电流，其中的14周期(必须是从零至最大值或从最大值至零)和12周期部分可直接应用正弦式交变电流有效值与最大值间的关系I ＝I m 2、U ＝U m2求解．4．几种典型交变电流的有效值三、交变电流“四值”的理解和计算交变电流“四值”的比较四、针对练习1、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。

2020年高考物理一轮复习专题11.1 交变电流的产生和描述(讲)(解析版)

专题11.1 交变电流的产生和描述1．掌握交变电流、交变电流的图象2．掌握正弦交变电流的函数表达式，峰值和有效值知识点一交变电流的产生1．产生如图所示，将闭合线圈置于匀强磁场中，并绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。

2．交变电流(1)定义：大小和方向都随时间做周期性变化的电流。

(2)按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流。

3．正弦式交变电流(1)产生：在匀强磁场里，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。

(2)函数表达式(线圈在中性面位置开始计时)①电动势e随时间变化的规律：e＝E m sin ωt。

②负载两端电压u随时间变化的规律：u＝U m sin_ωt。

③电流i随时间变化的规律：i＝I m sin_ωt。

其中ω等于线圈转动的角速度，E m＝nBl1l2ω＝nBSω。

(3)图象(如图所示)甲乙丙知识点二描述交变电流的物理量 1．周期和频率(1)周期T ：交变电流完成一次周期性变化(线圈转动一周)所需的时间，单位是秒(s)，公式为T ＝2πω。

(2)频率f ：交变电流在1 s 内完成周期性变化的次数，单位是赫兹(Hz)。

(3)周期和频率的关系：T ＝1f 或f ＝1T 。

2．交变电流的“四值”(1)瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数。

(2)峰值：交变电流的电流或电压所能达到的最大值。

(3)有效值：跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值叫作交变电流的有效值。

对正弦式交变电流，其有效值和峰值的关系为：E ＝E m 2，U ＝U m 2，I ＝I m2。

(4)平均值：交变电流图象中波形与横轴所围面积跟时间的比值，其数值可以用E ＝n ΔΦΔt计算。

考点一交变电流的产生【典例1】（河北衡水中学2019届模拟）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 ′匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与R ＝10 Ω的电阻连接，与电阻R 并联的交流电压表为理想电表，示数是10 V 。

高考物理一轮复习课后限时集训交变电流的产生及描述含解析新人教版

课后限时集训(三十) 交变电流的产生及描述(建议用时：40分钟)[基础对点练]题组一：交变电流的产生1.一边长为L 的正方形单匝线框绕垂直于匀强磁场的固定轴转动，线框中产生的感应电动势e 随时间t 的变化情况如图所示。

已知匀强磁场的磁感应强度为B ，则结合图中所给信息可判定( )A ．t 1时刻穿过线框的磁通量为BL 2B ．t 2时刻穿过线框的磁通量为零C ．t 3时刻穿过线框的磁通量变化率为零D ．线框转动的角速度为E mBL 2D [t 1时刻，感应电动势最大，穿过线框的磁通量应为零，A 错误；t 2时刻，穿过线框的磁通量最大，为Φm ＝BL 2，B 错误；t 3时刻，感应电动势最大，则磁通量变化率也最大，C 错误；交变电流的最大值为E m ＝BL 2ω，则ω＝E mBL 2，D 正确。

] 2．(2019·合肥模拟)一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动。

在转动过程中，线框中的最大磁通量为Φm ，最大感应电动势为E m ，下列说法中正确的是( )A ．当磁通量为零时，感应电动势也为零B ．当磁通量减小时，感应电动势也减小C ．当磁通量等于0.5Φm 时，感应电动势等于0.5E mD ．角速度ω等于E mΦmD [根据正弦式交变电流的产生及其变化规律，当磁通量最大时，感应电动势为零；当磁通量减小时，感应电动势在增大，磁通量减为零时，感应电动势最大，由此可知A 、B 项错误；设从线框位于中性面开始计时，则有e ＝E m sin ωt ，式中E m ＝BS ω，因Φm ＝BS ，故角速度ω＝E m Φm ，D 项正确；设e ＝0.5E m ，则解出ωt ＝π6，此时Φ＝B ·S cos π6＝32BS ＝32Φm ，所以C 项错误。

]3．(2019·抚顺模拟)如图甲所示，在匀强磁场中，两个匝数相同的正方形金属线圈分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势e 随时间t 变化的图象如图乙中曲线a 、b 所示，则( )甲乙A ．t ＝0时刻，两线圈均处于垂直于中性面的位置B ．a 、b 对应的线圈转速之比为2∶3C ．a 、b 对应的两线圈面积之比为1∶1D ．若只改变两线圈的形状(匝数不变)，则两线圈电动势的有效值之比一定不变 C [t ＝0时刻，两线圈感应电动势均为零，故两线圈均处于中性面的位置，选项A 错误；由图线可知，两线圈的周期之比T a ∶T b ＝2∶3；故根据n ＝1T可知a 、b 对应的线圈转速之比为3∶2，选项B 错误；根据E m ＝NB ωS ，ωa ωb ＝T b T a ＝32；E m a E m b ＝1510＝32；则S a S b ＝E m a ωb E m b ωa ＝11，选项C 正确；若只改变两线圈的形状(匝数不变)，则两线圈的面积可能要变化，故感应电动势的最大值可能要变化，电动势的有效值之比可能变化，选项D 错误。

高考物理一轮复习考点专题训练交变电流的产生与描述新人教版

高考物理一轮复习考点专题训练交变电流的产生与描述新人教版1.下面关于交变电流的说法中正确的是( )A.交流电器设备上所标的电压和电流值是交流的最大值B.用交流电流表和电压表测定的读数值是交流的瞬时值C.给定的交流数值，在没有特别说明的情况下都是指有效值D.对同一电阻且时间相同，则跟交流有相同的热效应的直流的数值是交流的有效值【答案】选C、D.【详解】交流电器设备上所标值及交流电表的测定值均为有效值，故A、B错；根据有效值的定义，D正确；通常情况，如果没有特别说明，给出的交流值均为有效值，故C正确.2.(2011·泉州模拟)如图所示,面积均为S的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动,能产生正弦交变电动势e=BSωsinωt的图是( )【答案】选A.【详解】线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴(轴在线圈所在平面内)匀速转动,产生的正弦交变电动势为e=BSωsinωt,由这一原则判断,A图中感应电动势为e=BSωsinωt;B图中的转动轴不在线圈所在平面内;C、D图转动轴与磁场方向平行,而不是垂直.3.矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的转轴匀速转动，产生的交流电动势的最大值为Em.设t=0时线圈平面与磁场平行，当线圈的匝数增加一倍，转速也增大一倍，其他条件不变时，交流电的电动势为( )A.e=2Emsin2ωtB.e=4Emsin2ωtC.e=Emsin2ωtD.e=4Emcos2ωt【答案】选D.【详解】t=0时，线圈平面与磁场平行，此时磁通量为零，感应电动势达最大值，所以它应为余弦函数.当线圈的匝数和转速未增加时，e=Emcosωt当线圈的匝数和转速增加后，N′=2N,ω′=2ω感应电动势的最大值Em′=N′BSω′=4NBSω=4Em4.某交变电流表串联一电阻构成交变电压表，总电阻R=2 kΩ，然后将改装的电表接到u=311sin100πt V的交流电源上，则( )A.通过电流表电流的瞬时值为0.11sin100πt AB.作为改装的电压表，其两端电压的瞬时值为311sin100πt VC.电流表的示数为0.11 AD.作为改装的电压表，其示数应为311 V所以e′=4Emcos2ωt.故正确答案为D.【答案】选B、C.【详解】交流电表接入交变电流电路后，其示数均为有效值，但通过的电流还是交变电流的瞬时值，两端的电压也是瞬时值，电压的最大值是311 V，有效值是220 V；电流最大值是A=0.156 A ，而有效值为0.11 A ，故选B 、C.5．电阻R 1、R 2与交流电源按照图所示甲方式连接，R 1＝10 Ω，R 2＝20 Ω.合上开关S 后，通过电阻R 2的正弦交变电流i 随时间t 变化的情况如图乙所示．则 ( )A ．通过R 1的电流有效值是1.2 AB ．R 1两端的电压有效值是6 VC ．通过R 2的电流最大值是1.2 2 AD ．R 2两端的电压最大值是6 2 V【答案】B【详解】由i －t 图象可知，电流最大值Im ＝0.6 2 A ，有效值I ＝Im2＝0.6 A ，因R 1与R 2串联，则I1＝I ＝0.6 A ，U1＝IR 1＝6 V ，I2m ＝Im ＝0.6 2 A ，U2m ＝ImR 2＝12 2 V ，故A 、C 、D 错，B 正确．6.如图所示，图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系．若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻，则经过1 min 的时间，两电阻消耗的电功之比W 甲∶W 乙为( )A ．1∶ 2B ．1∶2C ．1∶3D ．1∶6【答案】C 【详解】电功的计算，I 要用有效值计算，图甲中，由有效值的定义得⎝⎛⎭⎪⎫122R×2×10－2＋0＋⎝ ⎛⎭⎪⎫122R×2×10－2＝I12R×6×10－2，解得I1＝33 A ；图乙中，I 的值不变I2＝1 A ，由W ＝UIt ＝I2Rt 可以得到W 甲∶W 乙＝1∶3.7．如图所示，一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，在转动过程中，线框中的最大磁通量为Φm，最大感应电动势为Em ，下列说法正确的是( )A ．当磁通量为零时，感应电动势也为零B ．当磁通量减小时，感应电动势在减小C ．当磁通量等于0.5Φm 时，感应电动势等于0.5EmD ．角速度ω等于Em Φm【答案】D【详解】当磁通量为零时，线圈处在和中性面垂直的位置，此时感应电动势最大，A 错误；当磁通量减小时感应电动势反而在增大，B 错误；当磁通量等于0.5Φm 时，线圈平面和磁场方向夹角为30°或150°，此时感应电动势的大小e ＝BSωsin60°＝32Em ，C 错误；根据BSω＝Φmω＝Em 判断D 正确．8．将阻值为5 Ω的电阻接到内阻不计的交流电源上，电源电动势随时间变化的规律如图所示．下列说法正确的是( )A ．电路中交变电流的频率为0.25 HzB ．通过电阻的电流为 2 AC ．电阻消耗的电功率为2.5 WD ．用交流电压表测得电阻两端的电压是5 V【答案】C【详解】由周期与频率的关系f ＝1T 知，f ＝14×10－2 Hz ＝25 Hz ；电压的有效值U ＝Um 2＝52V ＝52 2 V ，通过电阻的电流I ＝U R ＝22 A ，电阻消耗的电功率为P ＝U2R ＝2．5 W ，交流电压表所测电压为有效值．故选C.9．如图(甲)所示，为电热毯的电路图，电热丝接在u ＝311sin100πt V 的电源上，电热毯被加热到一定温度后，通过装置P 使输入电压变为图(乙)所示的波形，从而进入保温状态，若电热丝电阻保持不变，此时交流电压表的读数是( )A ．110 VB ．156 VC ．220 VD ．311 V【答案】B解析：○V 测的是交流电压的有效值，设为U ，则有： U2R T ＝311/ 22R ·T 2，解得U ＝155.5 V ，故B 正确．10．一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图甲所示，则下列说法正确的是( )A ．t ＝0时刻，线圈平面与中性面垂直B ．t ＝0.01 s 时刻，Φ的变化率最大C ．t ＝0.02 s 时刻，交流电动势达到最大D ．该线圈产生的交流电动势的图象如图乙所示【答案】B【详解】由Φt 图知，t ＝0时，Φ最大，即线圈处于中性面位置，此时e ＝0，故A 、D两项错误；由图知T ＝0.04 s ，在t ＝0.01 s 时，Φ＝0，ΔΦΔt最大，e 最大，则B 项正确；在t ＝0.02 s 时，Φ最大，ΔΦΔt＝0，e ＝0，则C 项错误． 11．(16分)一矩形线圈abcd 放置在如图所示的有理想边界的匀强磁场中(OO ′的左边有匀强磁场，右边没有)，线圈的两端接一只灯泡．已知线圈的匝数n ＝100，电阻r ＝1.0 Ω，ab 边长L1＝0.5 m ，ad 边长L2＝0.3 m ，小灯泡的电阻R ＝9.0 Ω，磁场的磁感应强度B ＝1.0×10－2 T ．线圈以理想边界OO ′为轴以角速度ω＝200 rad/s 按如图10－1－22所示的方向匀速转动(OO ′轴离ab 边距离为23L2)，以如图所示位置为计时起点．求：(1)在0～T 4的时间内，通过小灯泡的电荷量； (2)画出感应电动势随时间变化的图象(以abcda 方向为正方向，至少画出一个完整的周期)；(3)小灯泡消耗的电功率．【详解】 (1)通过小灯泡的电荷量q ＝IΔt＝E R 总Δt＝nΔΦR 总＝nBL1·23L2R ＋r＝0.01 C. (2)ab 边在磁场里切割磁感线时最大感应电动势为E1＝nBL1·23L2·ω，代入数据得E1＝20 V. cd 边在磁场里切割磁感线时最大感应电动势为 E2＝nBL1·13L2·ω，代入数据得E2＝10 V. 图象如图所示．(3)设线圈的感应电动势的有效值为U ，则2022R ·T 2＋1022R ·T 2＝U2R·T，得U2＝125 V2，则小灯泡消耗的电功率P ＝(U R 总)2R ，代入数据得P ＝11.25 W.12．如图所示，一个被x 轴与曲线方程y ＝0.2sin 10π3x(m)所围的空间中存在着匀强磁场．磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度B ＝0.2 T ．正方形金属线框的边长是L ＝0.2 m ，电阻是R ＝0.1 Ω，它的一边与x 轴重合，在拉力F 的作用下，以v ＝10 m/s 的速度水平向右匀速运动．试求：(1)拉力F 的最大功率是多少？(2)拉力F 要做多少功才能把线框拉过磁场区？(3)有位同学在老师的帮助下算出了曲线与x 轴所围的面积为0.12πm2.请你再帮他算出线框右边框通过磁场区域的过程中通过线框某一截面的电荷量．(结果保留两位有效数字)答案：(1)1.6 W (2)4.8×10－2 J (3)7.6×10－2 C解析：(1)当线框的一条竖直边运动到x ＝0.15 m 处时，线圈的感应电动势最大． Em ＝BLv ＝0.2×0.2×10 V＝0.4 V根据欧姆定律可得最大电流为Im ＝Em R＝4 A 所以拉力F 的最大值为Fm ＝ImLB ＝0.16 N拉力F 最大功率为Pm ＝Fmv ＝0.16×10 W＝1.6 W.(2)把线框拉过磁场区域时，因为有效切割长度是按正弦规律变化的，所以，线框中的电流也是按正弦规律变化的(有一段时间线框中没有电流)．电动势的有效值是E ＝Em 2＝0.2 2 V 通电时间为t ＝0.3×210s ＝0.06 s拉力做功W ＝E2Rt ＝0.048 J ＝4.8×10－2 J. (3)通过线框截面的电荷量q ＝I Δt，而I ＝ΔΦRΔt ，所以q ＝ΔΦR当磁场全部进入线框内部时，通过线框截面的电荷量最多，qm ＝BΔS R＝0.2×0.120.1×π C ＝7.6×10－2 C.。

2020版高考物理考点规范练习本31 交变电流的产生及其描述(含答案解析)

2020版高考物理考点规范练习本31交变电流的产生及其描述1.如图甲所示,标有“220 V 40 W”的灯泡和标有“20 μF　300 V”的电容器并联到交流电源上,V 为交流电压表,交流电源的输出电压如图乙所示。

闭合开关,下列判断正确的是( )A.t=时刻,V 的示数为零T 2B.灯泡恰好正常发光C.电容器不可能被击穿D.V 的示数保持110 V 不变22.下图为一交流电压随时间变化的图像,每个周期内,前三分之一周期电压按正弦规律变化,后三分之二周期电压恒定。

根据图中数据可得,此交流电压的有效值为( )A.7.5 VB.8 VC.2 VD.3 V15133.某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动,产生交变电流的图像如图所示。

由图中信息可以判断( )A.在A 和C 时刻,线圈处于中性面位置B.在B 和D 时刻,穿过线圈的磁通量为零C.从A→D 时间内,线圈转过的角度为1.5πD.1 s 内交变电流方向改变50次4.电阻R 1、R 2与交流电源按照图甲所示方式连接,R 1=10 Ω,R 2=20 Ω。

闭合开关S 后,通过电阻R 2的电流i 随时间t 变化的情况如图乙所示。

则( )A.通过R 1的电流有效值是1.2 AB.R 1两端的电压有效值是6 VC.通过R 2的电流有效值是1.2 A2D.R 2两端的电压最大值是6 V25.如图甲所示,一圆形金属线圈放置于匀强磁场中,磁场方向与线圈平面垂直,磁感应强度为B 0。

现让线圈绕其一条直径以50 Hz 的频率匀速转动,较长时间t 内产生的热量为Q;若线圈不动,让磁场以图乙所示规律周期性变化,要在t 时间内产生的热量也为Q,乙图中磁场变化的周期T 以s 为单位,数值应为( )A. B. C. D.150π250π225π125π6.如图甲所示,一矩形线圈abcd 放置在匀强磁场中,并绕过ab 、cd 中点的轴OO'以角速度ω逆时针匀速转动。

2020年高考物理复习：交变电流

若计算通过电路某一截面的电量,需用电流的平均值.
2007年天津理综卷16 16．将阻值为5Ω的电阻接到内阻不计的交流电源上，电源电动势随时间变化的规律如图所示。下列说法正确的是 ( C )
A．电路中交变电流的频率为0.25 Hz B．通过电阻的电流为 2 A
C．电阻消耗的电功率为2.5 W
D．用交流电压表测得电阻两端的电压是5 V
e Em sint 其中 Em 2NBLv NBS
这就是正弦交变电流。
二、交变电流的变化规律
（1）从线圈转至中性面开始计时，e NBS sint
若从转至平行磁感线开始计时， e NBS cost
（2）最大值： Em 2NBLv NBS
（3）Em 与转轴的所在位置及线圈形状无关
D．如果产生该交流电的线圈转速提高一倍，则电流
表的示数也增大一倍 u/V
aU b
100 2
R
0
A
100 2
甲
t/s 0.01 0.02 乙
2007年理综宁夏卷17
17、一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示。
由图可知（ B D ） A．该交流电的电压瞬时值的表达式为
u＝100sin(25t)V
（4）线圈转至中性面时,电流方向发生, 线圈转动一周,
电流方向改变两次.
在纯电阻的电路中，适用于直流电路的欧姆定律也适
用于交流电路．设闭合电路的总电阻为R，则电流的
瞬时值
i e / R ( Em / R ) sint
其中Em/R为电流的最大值，用Im表示，于是有
i Im sint
可见，感应电流也是按正弦规律变化的
A．156V B．110V C．78 V D．55 V

2020年高考物理总复习专题十第1讲交变电流的产生和描述

答案：BD
4.(多选)如图 10-1-4 甲是阻值为 5 Ω的线圈与阻值为 15 Ω 的电阻 R 构成的回路.线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的规律如图乙所示 . 则 ()
甲
乙
图 10-1-4
A.电压表的示数为 14.14 V
B.通过电阻的电流为 0.707 A
大，i 最大，电流方向不改变. (3)电流方向的改变：线圈通过中性面时，电流方向发生改
变，一个周期内线圈两次通过中性面，因此电流的方向改变两次.
(4)交变电动势的最大值 Em＝NBSω，与转轴位置无关，与线圈形状无关.
2.正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)
(续表)
考向 1 根据图象判断某两个特殊位置的特点【典题 1】(多选，2017 年湖南长沙雅礼中学高三检测)如图 10-1-5 甲所示，一个矩形线圈 abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动.线圈内磁通量随时间 t 的变化如图乙所示，则下列说法正确的是( )
(3)周期和频率的关系：f＝______＝ 2ωπ. (4)我国生活用电的电压是__2_2_0_V_，周期是__0_._0_2_s，频率是 _5_0_H__z_，每秒钟电流方向变化___1_0_0_次.
2.交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值 (1)瞬时值：交变电流某一___时__刻___的值，是时间的函数. (2)峰值：交变电流的电流或电压所能达到的__最__大__值__. (3)有效值：让交变电流与恒定电流分别通过___相__同___的电阻，如果它们在一个周期产生的___热__量___相等，则这个恒定电流 I、恒定电压 U 就是这个交变电流的__有__效__值__. (4)正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系 I＝

山东2020版高考物理(人教版)一轮复习课时规范练35交变电流的产生及其描述Word版含解析

课时规范练35交变电流的产生及其描述基础对点练1.(交变电流的产生及变化规律)(2018·陕西榆林三模)如图甲所示,为一台小型发电机构造示意图,线圈逆时针转动,产生的电动势随时间按余弦规律变化,其e-t图象如图乙所示。

发电机线图的内阻为1 Ω,外接灯泡的电阻为9 Ω,则()A.电压表的示数为6 VB.在2.0×10-2 s时刻,穿过线圈的磁通量变化率为零,线圈与中性面平行C.在1.0×10-2 s时刻,穿过线圈的磁通量为零,线圈处于中性面D.发电机的输出功率为3.24 WE m=6 V,E==6 V,由闭合电路欧姆定律得,电压表示数U=E=5.4 V,故A错误;在2.0×10-2 s时刻,感应电动势最大,故穿过线圈的磁通量变化率最大,线圈与中性面垂直,故B错误;在1.0×10-2 s时刻,感应电动势为零,故说明线圈处于中性面,此时穿过线圈的磁通量最大,故C错误;灯泡实际消耗的功率即为电源的输出功率,由功率公式可知,P= W=3.24 W,故输出功率为3.24 W,故D正确。

2.(交变电流的产生及变化规律)(2018·天津实验中学模拟)如图甲所示,一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO'以恒定的角速度ω转动。

当从线圈平面与磁场方向平行时开始计时,线圈中产生的交变电流按照图乙所示的余弦规律变化,则在t=时刻()A.线圈中的电流最大B.穿过线圈的磁通量为零C.线圈所受的安培力为零D.穿过线圈磁通量的变化率最大T=,在t=时刻,即t=时刻,由线圈中产生的交变电流图象可知,感应电流大小为零,故A错误;在t=时刻,感应电流大小为零,则知感应电动势为零,由法拉第电磁感应定律知磁通量变化率也为零,线圈与磁场垂直,磁通量为最大,故B、D错误;在t=时刻,感应电流大小为零,由公式F=BIL知线圈所受的安培力为零,故C正确;故选C。

3.(有效值)(2018·福建宁德期末)阻值为R的电炉丝通以大小为I的恒定电流时其电功率为P,当把它接在某正弦式交流电源两端时其电功率也为P。

2020届高考物理专题交变电流的产生和描述

2020高考物理交变电流的产生和描述（含答案）1.如图甲所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生的交变电流如图乙所示，设沿abcda方向为电流正方向，则下列说法正确的是()A．乙图中0～t1时间段对应甲图中①至②图的过程B．乙图中t3时刻对应甲图中的③图C．若乙图中t4等于0.02 s，则1 s内电流的方向改变50次D．若乙图中t2等于0.02 s，则交流电的频率为50 Hz答案A2.如图所示，单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，其转动轴线OO′与磁感线垂直。

已知匀强磁场的磁感应强度B＝1 T，线圈所围面积S＝0.1 m2，转速12 r/min。

若从中性面开始计时，则线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式应为()A．e＝12πsin120t(V) B．e＝24πsin120πt(V)C．e＝0.04πsin0.4πt(V) D．e＝0.4πcos2πt(V)答案C3.小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图所示。

此线圈与一个R＝10 Ω的电阻构成闭合电路，电路中的其他电阻不计。

下列说法正确的是()A．交变电流的周期为0.125 sB．交变电流的频率为8 HzC．交变电流的有效值为 2 AD．交变电流的最大值为4 A答案C4.已知某电阻元件在正常工作时，通过它的电流按如图所示的规律变化。

现与这个电阻元件串联一个多用电表(已调至交变电流挡)，则多用电表的读数为()A．4 2 A B．4 AC．5 A D．5 2 A答案C5.在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则()A．t＝0.005 s时线框的磁通量变化率为零B．t＝0.01 s时线框平面与中性面重合C．线框产生的交变电动势有效值为311 VD．线框产生的交变电动势频率为100 Hz答案B6.一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图甲所示。

2020高考物理一轮复习第十一章交变电流课时规范练35交变电流的产生及其描述新人教版-精装版

教学资料范本2020高考物理一轮复习第十一章交变电流课时规范练35交变电流的产生及其描述新人教版-精装版编辑：__________________时间：__________________【精选】20xx最新高考物理一轮复习第十一章交变电流课时规范练35交变电流的产生及其描述新人教版基础巩固组1.(交变电流的产生)如图所示为一台发电机的结构示意图,其中N、S是永久磁铁的两个磁极,它们的表面成半圆柱面形状.M是圆柱形铁芯,铁芯外套有一矩形线圈,线圈绕铁芯M中心的固定转轴匀速转动.磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径的辐向磁场.若从图示位置开始计时电动势为正值,则下列图中能正确反映线圈中感应电动势e随时间t变化规律的是( )答案D解析由磁场分布特点知,线圈在每一个位置的切割磁感线情况相同,故感应电动势大小是相同的,方向做周期性变化.2.(交变电流的图象)如图甲所示,一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中,并绕过ab、cd中点的轴OO'以角速度ω逆时针匀速转动.若以线圈平面与磁场夹角θ=45°时(如图乙)为计时起点,并规定当电流自a流向b时电流方向为正.则能够正确反映线圈中电流变化规律的图象是( )答案D解析t=0时刻,根据图乙表示的转动方向,由右手定则知,此时ad中电流方向由a到d,线圈中电流方向为a→d→c→b→a,与规定的电流正方向相反,电流为负值,由图乙还能观察到,线圈在接下来的45°转动过程中,ad、bc 两边垂直切割磁感线的速度越来越小,所以感应电动势应减小,感应电流减小,故D正确.3.(交变电流的有效值)(20xx·安徽宿州期末)如图所示为正弦交变电流经过整流器处理后的电压波形,其电压的有效值是( )A.1.5 VB.1 VC. VD. V答案A解析设交变电流电压的有效值为U,一个周期T=4 s,T,解得U=1.5 V,A正确.4.(交变电流的有效值)(20xx·山东莱芜期末)一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动,周期为T,从中性面开始计时,当t=T时,感应电动势的瞬时值为10 V,则此交流电压的有效值为( )A.5 VB.10 VC.10 VD.20 V答案C解析从中性面开始计时,瞬时值表达式为e=Emsin t,当t=T时,e==10 V,解得Em=20 V,有效值E==10 V,C正确.5.(交变电流的有效值)如图所示电路,电阻R1与电阻R2阻值相同,都为R,和R1并联的D为理想二极管(正向电阻可看作零,反向电阻可看作无穷大),在A、B间加一正弦式交变电流u=20sin 100πt V,则加在R2上的电压有效值为( )A.10 VB.20 VC.15 VD.5 V答案D解析电压值取正值时,即在前半个周期内,二极管电阻为零,R2上的电压等于输入电压值,电压值取负值时,即在后半周期内,二极管电阻无穷大可看作断路,R2上的电压等于输入电压值的一半,据此可设加在R2的电压有效值为U,根据电流的热效应,在一个周期内满足T=,可求出U=5 V.故选项D正确.6.(多选)(交变电流“四值”的计算)(20xx·河南郑州一模)边长为l的正方形线框在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动,产生的感应电流的最大值为Im,设灯泡的电阻为R,其他电阻不计.从如图所示位置开始计时,则( )A.电路中电流的最大值Im=B.电路中电流的瞬时表达式为i=Imsin ωtC.电流表的读数为D.灯泡的电功率为R答案AD解析感应电动势的最大值Em=Bl2ω,则电流的最大值Im=,选项A正确;由线圈电流为最大值时开始计时,故电路中电流的瞬时表达式应为i=Imcos ωt,选项B错误;电流表的读数为有效值,为I=Im,选项C错误;灯泡的电功率P=I2R=R,选项D正确.7.(多选)(交变电流“四值”的计算)(20xx·安徽屯溪模拟)如图所示,面积为S、匝数为N、电阻为r的正方形导线框与阻值为R的电阻构成闭合回路,理想交流电压表并联在电阻R的两端.线框在磁感应强度为B的匀强磁场中,以与电路连接的一边所在直线为轴垂直于磁场以角速度ω匀速转动,不计其他电阻,则下列说法正确的是( )A.若从图示位置开始计时,线框中感应电动势的瞬时值为e=NBSωsin ωtB.线框通过中性面前后,流过电阻R的电流方向将发生改变,1秒内流过电阻R的电流方向改变次C.线框从图示位置转过60°的过程中,通过电阻R的电荷量为D.电压表的示数跟线框转动的角速度ω大小无关答案ABC解析从图示位置开始计时,即从线框处于中性面位置开始计时,感应电动势瞬时值e=NBSωsin ωt,选项A正确;线框通过中性面前后,流过电阻R的电流方向发生改变,每转1周电流方向改变2次,1秒钟内线框转动圈数为,故流过电阻R的电流方向改变2×次,选项B正确;线框从图示位置转过60°的过程中,通过电阻R的电荷量Δq=Δt=Δt=N,而ΔΦ=BΔS⊥=BS,故Δq=,选项C正确;电压表的示数U=,而E=,故U∝ω,选项D错误.8.(交变电流“四值”的计算)(20xx·广东中山月考)如图甲所示,标有“220 V 40 W”的灯泡和标有“20 μF 300 V”的电容器并联到交流电源上,V为交流电压表,交流电源的输出电压如图乙所示.闭合开关,下列判断正确的是( )A.t=时刻,V的示数为零B.灯泡恰好正常发光C.电容器不可能被击穿D.V的示数保持110 V不变答案B解析V的示数应是电压的有效值220 V,故A、D错;电压的有效值恰好等于灯泡的额定电压,灯泡正常发光,B正确;电压的峰值Um=220 V=311 V,大于300 V,故电容有可能被击穿,C错.〚导学号06400486〛能力提升组9.(多选)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变电流B.两导线框中感应电流的周期都等于TC.在t=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解析因半径、周期相同,故两线框进入磁场过程产生的感应电动势大小为e0=BωR2=·R2=,两线框中产生的电动势瞬时值随时间关系如图:所以选项A错误,选项B、C正确.由有效值定义可知M、N线圈中电流的有效值不相等,D项错误.〚导学号06400487〛10.(多选)(20xx·江西三校第一次联考)如图xOy平面为光滑水平面,现有一长为d、宽为l的线框MNPQ在外力F作用下,沿x轴正方向以速度v做匀速直线运动,空间存在竖直方向的磁场,磁感应强度B=2B0cos x(式中B0为已知量),规定竖直向下为磁感应强度正方向,线框电阻为R,t=0时刻MN边恰好在y轴处,则下列说法正确的是( )A.外力F为恒力B.t=0时,外力大小F=16l2C.通过线框的瞬时电流I=D.经过t=,线框中产生的电热Q=答案BC解析由于磁场是变化的,故切割产生的感应电动势也为变值,安培力也会变化,故要保持其匀速运动,外力F不能为恒力,故A错误;t=0时,左右两边处的磁感应强度均为2B0,方向相反,则感应电动势E=4B0lv,拉力等于安培力即F=2×2B0Il=,故B正确;由于两边正好相隔半个周期,故产生的电动势方向相同,经过的位移为vt,瞬时电动势E=4B0lvcos,瞬时电流I=,故C 正确;由于瞬时电流为余弦规律变化,故可知感应电流的有效值I=,故产生的电热Q=I2Rt=,故D错误.11.(20xx·广东中山月考)如图所示,匀强磁场的磁感应强度B=0.5 T,边长l=10 cm的正方形线圈共100匝,线圈电阻r=1 Ω,线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO'匀速运动,角速度ω=2π rad/s,外电路中的电阻R=4 Ω,求:(1)感应电动势的最大值;(2)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过60°时的瞬时感应电动势;(3)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过60°的过程中产生的平均感应电动势;(4)交流电压表的示数;(5)线圈转动一周产生的总热量;(6)从图示位置开始的周期内通过R的电荷量.答案(1)3.14 V (2)1.57 V (3)2.6 V (4)1.78 V(5)0.99 J (6)0.087 C解析(1)感应电动势的最大值Em=nBSω=100×0.5×0.12×2π V=3.14 V.(2)由图示位置转过60°时的瞬时感应电动势为e=Emcos 60°=3.14×0.5 V=1.57 V.(3)由图示位置转过60°的过程中产生的平均感应电动势为=n=n,其中,T==1 s,=100× V=2.6 V.(4)交流电压表的示数为外电路两端电压的有效值,即U=·R= V=1.78 V.(5)线圈转动一周产生的总热量为Q=T=0.99 J.(6)在周期内通过电阻R的电荷量为q= C=0.087 C.。

2020年高考物理一轮复习第十四单元交变电流第1讲交变电流的产生和描述练习含解析新人教版

交变电流的产生和描述《交变电流》一章是电磁感应内容的延续,从近几年命题看,高考对本章内容的考查频率一般,主要体现在“三突出”:一是突出考查交变电流的产生过程;二是突出考查交变电流的图象和交变电流的“四值”;三是突出考查变压器及远距离输电。

整体考查难度不大,多以选择题的形式出现。

预计2020年高考对本专题内容的考查仍将通过交变电流的图象考查交变电流的四值、变压器等问题,可能加强对实际问题处理能力的考查,以分值为6分的选择题为主。

第1讲交变电流的产生和描述1 正弦式交变电流的产生及变化规律(1)交变电流的产生①交变电流:电流的大小和方向都做周期性的变化,这种电流叫交变电流,简称交流。

下图为几种交变电流的电流随时间变化的图象。

②正弦式交变电流产生原理:将闭合线圈置于匀强磁场中,并绕垂直于磁场方向的轴做匀速转动,线圈中将产生按正弦规律变化的交变电流。

注意:正弦式交变电流的变化规律与线圈的形状、转动轴处于线圈平面内的位置无关。

③正弦式交变电流产生过程中的两个特殊位置。

(2)正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)与线圈匝宜昌质检)关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流,下列说法中正确的是()。

A.线圈平面每经过中性面一次,感应电流的方向就改变一次,感应电动势的方向不变B.线圈每转动一周,感应电流的方向改变一次C.线圈平面每经过中性面一次,感应电动势和感应电流的方向都改变一次D.线圈每转动一周,感应电动势和感应电流的方向都改变一次【答案】C福州质检)如图所示是某发电机的结构示意图,其中N、S是永磁铁的两个磁极,它们的表面呈半圆柱面形状。

M是圆柱形铁芯,它与磁极的柱面共轴,铁芯上有一矩形线框,可绕与铁芯M共轴的固定转动轴旋转。

磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径、大小近似均匀的磁场。

若从图示位置开始计时,当线框绕固定转动轴匀速转动时,下列图象中能正确反映线框中感应电动势e随时间t变化规律的是()。

(广西专用)2021版高考物理一轮复习考点规范练35交变电流的产生及其描述(含解析)新人教版

考点规范练35交变电流的产生及其描述一、单项选择题1.(2019·江苏盐城一模)一只电阻分别通过四种不同形式的电流,电流随时间变化的情况如图所示,则在相同时间内电阻产生热量最多的是()答案:DI m=√2A,C选项对应恒定电流I C=1.5A,D解析:由A、B图像,对应正弦式交变电流,有效值为I A=I B=√22选项对应方波交变电流,其有效值I D=2A,由于I D最大,故选项D正确。

2.如图甲所示,一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中,并绕过ab、cd中点的轴OO'以角速度ω逆时针匀速转动。

若以线圈平面与磁场夹角θ=45°时(如图乙所示)为计时起点,并规定当电流自a流向b时电流方向为正。

则能够正确反映线圈中电流变化规律的图像是()答案:D解析:t=0时刻,根据题图乙表示的转动方向,由右手定则得出此时线圈中电流方向为a →d →c →b →a ,与规定的电流正方向相反,电流为负值。

又因为此时ad 、bc 两边的切割速度方向与磁场方向成45°夹角,由E=2Blv ⊥,可得E=2×√22Blv=√22E m ,即此时电流是最大值的√22倍。

由题图乙还能观察到,线圈在接下来45°的转动过程中,ad 、bc 两边的切割磁场的速度越来越小,所以感应电动势应减小,感应电流应减小。

综上所述可知,D 项正确。

3.电阻R 1、R 2与交变电源按照图甲所示方式连接,R 1=10 Ω,R 2=20 Ω。

闭合开关S 后,通过电阻R 2的电流i 随时间t 变化的情况如图乙所示。

则( )A.通过R 1的电流有效值是1.2 AB.R 1两端的电压有效值是6 VC.通过R 2的电流有效值是1.2√2 AD.R 2两端的电压最大值是6√2 V 答案:B解析:首先从交变电流图像中找出交变电流的最大值,即通过R 2的电流最大值为0.6√2A,由正弦式交变电流最大值与有效值的关系I m =√2I 可知,其有效值为0.6A,由于R 1与R 2串联,所以通过R 1的电流有效值也是0.6A,选项A 、C 错;R 1两端电压有效值为U 1=IR 1=6V,选项B 对;R 2两端电压最大值为U 2m =I m R 2=0.6√2×20V =12√2V,选项D 错。

2020版高考物理人教版山东一轮复习课件：第十章第3节交变电流的产生及其描述

都为 E0,所以矩形线圈产生的感应电动势的最大值是 2NE0,根据正弦交变电压电动势最大值与有效值的关系得,发电机输出电压有效值 U=2��02�� = 2NE0,则选项 C 错误,D 正确。
A.当线圈处于中性面位置时磁通量的变化率最大
B.线圈从中性面位置转过180°过程中,线圈中磁通量的变化量为零关闭
=
42 100 × 2π × 25
Wb=0.000π 8
2
Wb,故 D 错误。
C.1秒内流过小灯泡的电流方向改变25次 BD.线圈在转动过程中,磁通量最大为0.08 2 Wb
π
关闭
解析答案
命题点一命题点二命题点三
关键能力
-21-
有效值的理解与计算
方法公式法定义法能量关系
规律
适用
E=E��2��
保持与外电路的连接。关于其工作原理,下列分
析正确的是( )
关闭
A.当A.线当圈线平圈面平转面到转中到性中面性的瞬面间的,瞬线框间平,穿面过与线磁圈感的线磁方向通垂量直最,穿小过线圈
的磁B.通当量线最圈大平,故面A转错到误中;B性.当面线的圈瞬平面间转,线到圈中中性的面感的应瞬间电,动穿势过线最圈大的磁
①线圈位于中性面时,穿过线圈的磁通量最大 ,磁通量的变化
率为零 ,感应电动势为零。
②线圈转动一周, 2次经过中性面,线圈每经过中性面一次,电
流的方向就改变一次。
关键能力
-4-
知识梳理考点自诊
3.图象用以描述交变电流随时间变化的规律,如果线圈从中性面位置开始计时,其图象为正弦曲线,如图所示。
得 μ=90 2 V (3)由 q=It=η��Δ��+�� 又 ΔΦ=BSsin 30°