2019届高考物理一轮复习第十章交变电流传感器课时作业32交变电流的产生及描述20180613338
高三物理高考第一轮复习课件：交变电流的产生和描述
通量的变化率最大,产生的感应电动势也最大,原因是 此时线圈的两边框垂直切割磁感线,产生的感应电动 势为最大值.
热点二 对交变电流有效值的理解 1.交变电流的“四值”的比较
物理量 瞬时值
物理 含义
重要 关系
交变电流 某一时刻 的值
e=Emsin ωt i=Imsin ωt
=0.02 s
线圈匀速转动一周,外力做功大小等于电功的大小,即
W=I2(R+r)T=( E )2(R+r)T Rr
代入数据得W=98.6 J
(4)从t=0起转过90°的过程中,Δt内流过R的电荷量 q= NΦtNBS N1 B l2 l
(Rr)t Rr Rr 代入数据得q=0.1 C.
答案 (1)adcba (2)e=314cos 100πt V
第十章 交变电流 传感器
第1课时 交变电流的产生和描述 变压器 考点自清
一、交变电流的产生和变化规律 1.交变电流
大小和 方向都随时间做 周期性 变化的电流,叫做 交变电流,简称交流（AC）.
2.正弦式交变电流（如图1所示）
图1
（1）定义:按 正弦规律 变化的交变电流.
（2）产生:将闭合矩形线圈置于匀强 磁场中,并绕 垂
变化,且最大感应电动势Em=nBabω,所以感应电动势 的瞬时值表达式为e=nBabωsin ωt.
(3) En Φ t nπB2 / (a) b2nπBab
(4)i=
e
nBasbinπ
3
3nBab
Rr Rr
2(Rr)
答案 (1)自下而上 (2)e=nBabωsin ωt
(3) 2nBab
高三物理一轮复习必考部分第10章交变电流传感器第1节交变电流的产生及描述课时强化练
图 10-1-15lword 版本可编辑•欢迎下载支持.交变电流的产生及描述（限时：40分钟）A 级跨越本科线1. 在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图10-1-13甲 所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，贝9（）【导学号：96622371]图 10-1-13A. t=0. 005 s 时线圈平面与磁场方向平行B. t=0.010 s 时线圈的磁通量变化率最大C. 线圈产生的交变电动势频率为100 HzD. 线圈产生的交变电动势的有效值为311 VA f=0. 005 s 时线圈平面与磁场方向平行，感应电动势最大，选项A 正确：t=0.010 s 时线圈的磁通量最大，变化率最小，选项B 错误：线圈产生的交变电动势周期为0.02 s, 频率为50 Hz,选项C 错误；线圈产生的交变电动势的最大值为311 V,选项D 错误.2. （多选）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10-1-14所示.此线圈与一个斤=9 Q 的电阻构成闭合电路， 线圈自身的电阻r=l Q,下列说法正确的是（）图 10-1-14A. 交变电流的周期为0.2 sB. 交变电流的频率为2.5 HzC. 发电机输出电压的有效值为9^/2 VD. 发电机输岀的电功率为18 WBCD 根据u~ t 图可知此交流电的周期为C0. 4 s,选项A 错误：交变电流的频率为f的有效值为L' ¥=9^2 V,选项C 正确：发电机输出的电功率为P=W=18 W,选项D 正确.3. 图10-1-15甲是小型交流发电机的示意图，在匀强磁场中，一只矩形金属线圈绕与 磁场方向垂直的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图乙所示.发电机 线圈内阻为10 Q,外接一只电阻为90 Q 的灯泡，不计电路的其他电阻，贝IJ （）【导 学号：96622372]=#=2.5 Hz,选项B 匸确;发电机电压的有效值为 V=l （hj2 V,输岀电压A. f=0时刻线圈平而与中性而垂直B. 每秒钟内电流方向改变100次C. 灯泡两端的电压为22 VD. 0〜0.01 s 时间内通过灯泡的电量为0B 从图象可以看出，是从金属线圈旋转至中性面时开始计时的，所以选项A 错误：交 变电动势的周期为2X10_2 s,频率是50 Hz,因一个周期内电流的方向改变两次，所以每秒内电流方向改变1。
选修3-2 第十章 交变电流 传感器(高考物理复习)
第十章 交变电流 传感器第一单元 交变电流的产生和描述,交变电流、交变电流的图象 Ⅰ(考纲要求)1.交变电流(1)定义： 和 都随时间做周期性变化的电流．(2)图象：如图(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交流电，如图(a)所示．2．正弦交流电的产生和图象 (1)中性面①中性面：与磁场方向 的平面． ②中性面与峰值面的比较(2)产生：在匀强磁场里，线圈绕 方向的轴匀速转动．(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时开始计时，其图象为正弦曲线．如图(a)(e)、(f)所示．正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值 Ⅰ (考纲要求)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.正弦式交变电流的函数表达式(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 ＝ ．(2)负载两端的电压u 随时间变化的规律：u ＝ ．(3)电流i 随时间变化的规律：i ＝ ．其中ω等于线圈转动的角速度，E m ＝ . 3.交变电流的瞬时值、峰值、有效值(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，也叫最大值.(3)有效值：跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值叫做交变电流的有效值．对正弦交流电，其有效值和峰值的关系为：E ＝ ，U ＝ ，I ＝ ．一、基础自测1.图中闭合线圈都在匀强磁场中绕虚线所示的固定转轴匀速转动，能产生正弦式交变电流的是( ).2.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，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，在t ＝π2ω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 3.如图所示，矩形线框置于竖直向下的磁场中，通过导线与灵敏电流表相连，线框在磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，图中线框平面处于竖直面内．下述说法正确的是( ).A.因为线框中产生的是交变电流，所以电流表示数始终为零B.线框通过图中位置瞬间，穿过线框的磁通量最大C.线框通过图中位置瞬间，通过电流表的电流瞬时值最大D.若使线框转动的角速度增大一倍，那么通过电流表电流的有效值也增大一倍4.某台家用柴油发电机正常工作时能够产生与我国照明电网相同的交变电流．现在该发电机出现了故障，转子匀速转动时的转速只能达到正常工作时的一半，则它产生的交变电动势随时间变化的图象是( ).5. (2012·扬州模拟)一正弦式电流的电压随时间变化的规律如图所示．由图可知( ).A.该交变电流的电压瞬时值的表达式为u ＝100sin 25t (V)B.该交变电流的频率为25 HzC.该交变电流的电压的有效值为100 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 W6.(2012·广东江门市模拟)风速仪的简易装置如图甲在风力作用下，风杯带动与其固定在一起的永磁铁转动，线圈中的感应电流随风速的变化而变化．风速为v 1时，测得线圈中的感应电流随时间变化的关系如图乙；若风速变为v 2，且v 2>v 1，则感应电流的峰值I m 和周期T 的变化情况是( )A.I m 变大，T 变小B.I m 变大，T 不变C.I m 变小，T 变小D.I m 不变，T 变大二、高考体验1．(2010·广东理综，19) 右上图是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压的( )．A ．周期是0.01 sB ．最大值是311 VC ．有效值是220 VD ．表达式为u ＝220sin 100πt (V)2．(2011·安徽卷，19)如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B .电阻为R 、半径为L 、圆心角为45°的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O 轴以角速度ω匀速转动(O 轴位于磁场边界)．则线框内产生的感应电流的有效值为( )．A.BL 2ω2RB.2BL 2ω2RC.2BL 2ω4RD.BL 2ω4R3．(2011·天津卷，4)在匀强磁场中，一矩形金属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 4．(2011·四川卷，20)如图所示，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.从线圈平面与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 2πT tD ．任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ＝T πsin 2πT t第二单元 变压器 电能的输送,理想变压器 Ⅰ(考纲要求)1．构造如图所示，变压器是由 和绕在铁芯上的 组成的． (1)原线圈：与交流电源连接的线圈，也叫 线圈． (2)副线圈：与 连接的线圈，也叫 线圈． 2．原理：电流磁效应、 ． 3．基本关系式(1)功率关系： ＝ ．(2)电压关系： ＝ ；有多个副线圈时，U 1n 1＝ ＝ ＝…． (3)电流关系：只有一个副线圈时，I 1I 2＝n 2n 1.由P 入＝P 出及P ＝UI 推出有多个副线圈时，U 1I 1＝ ＋ ＋…＋ ． 4．几种常用的变压器(1)自耦变压器——调压变压器(2)互感器⎩⎪⎨⎪⎧电压互感器：用来把高电压变成低电压Ｗ.电流互感器：用来把大电流变成小电流Ｗ.远距离输电 Ⅰ(考纲要求)1.输电过程(如右下图所示)2.输电导线上的能量损失：主要是由输电线的电阻发热 产生的，表达式为Q ＝ ．3.电压损失 (1)ΔU ＝U －U ′；(2)ΔU ＝4.功率损失(1)ΔP ＝P －P ′；(2)ΔP ＝ ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2R 5.输送电流(1)I ＝P U ；(2)I ＝U －U ′R. 说明：对理想变压器的理解(1)理想变压器：①没有能量损失②没有磁通量损失(2)基本量的制约关系一、基础自测1.一输入电压为220 V ，输出电压为36 V 的变压器副线圈烧坏．为获知此变压器原、副线圈匝数，某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈，如图，然后将原线圈接到220 V 交流电源上，测得新绕线圈的端电压为1 V ．按理想变压器分析，该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为( ).A.1 100，360 B ．1 100，180 C.2 200，180 D ．2 200，3602.一台理想变压器原、副线圈匝数比为22∶1，当原线圈两端输入u 1＝2202sin 314t (V)的交变电压时，下列说法正确的是( ). A.副线圈两端电压为12 2 V B.副线圈接一10 Ω电阻时，原线圈中的电流为1 A C.副线圈接一10 Ω电阻时，原线圈中输入功率为10 W D.变压器铁芯中磁通量变化率的最大值是220 2 V3.(2012·江西重点中学联考)照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的．可是我们在晚上七、八点钟用电高峰时开灯，电灯比深夜时要显得暗些．这是因为用电高峰时( ). A.总电阻比深夜时大，供电线路上的电流小，每盏灯两端的电压较低 B.总电阻比深夜时大，供电线路上的电流小，通过每盏灯的电流较小C.总电阻比深夜时小，供电线路上的电流大，输电线上损失的电压较大D.供电线路上的电流恒定，但开的灯比深夜时多，通过每盏灯的电流小 4.如图所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有三只灯泡L 1、L 2和L 3，输电线的等效电阻为R ，原线圈接有一个理想的电流表，交流电源的电压大小不变．开始时开关S 接通，当S 断开时，以下说法正确的是( ).A.原线圈两端P 、Q 间的输入电压减小B.等效电阻R 上消耗的功率变大C.原线圈中电流表示数变小D.灯泡L 1和L 2变亮 5.(2010·福建理综)中国已投产运行的1 000 kV 特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程．假设甲、乙两地原来用500 kV 的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P .在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1 000 kV 特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为( ). A.P 4 B.P2 C ．2P D ．4P 二、高考体验（一）理想变压器基本关系的应用(高频考查)1.(2011·浙江卷，16)如右上图所示，在铁芯上、下分别绕有匝数n 1＝800和n 2＝200的两个线圈，上线圈两端与u ＝51sin 314t V 的交流电源相连，将下线圈两端接交流电压表，则交流电压表的读数可能是( )． A ．2.0 V B ．9.0 V C ．12.7 V D ．144.0 V 2．(2011·广东卷，19)图(a)左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中R ＝55 Ω，○A 、○V 为理想电流表和电压表，若原线圈接入如图(b)所示的正弦交变电压，电压表的示数为110 V ，下列表述正确的是( )．A ．电流表的示数为2 AB ．原、副线圈匝数比为1∶2C ．电压表的示数为电压的有效值D ．原线圈中交变电压的频率为100 Hz3．(2011·山东卷，10)为保证用户电压稳定在220 V ，变电所需适时进行调压，图甲为调压变压器示意图，保持输入电压u 1不变，当滑动接头P 上下移动时可改变输出电压，某次检测得到用户电压u 2随时间t 变化的曲线如图乙所示，以下正确的是( )．A ．u 1＝1902sin (50πt ) VB ．u 2＝1902sin (100πt ) VC ．为使用户电压稳定在220 V ，应将P 适当下移4．(2011·海南卷，11)如图，理想变压器原线圈与一10 V 的交流电源相连，副线圈并联两个小灯泡a 和b.小灯泡a 的额定功率为0.3 W ，正常发光时电阻为30 Ω，已知两灯泡均正常发光，流过原线圈的电流为0.09 A ，可计算出原、副线圈的匝数比为________，流过灯泡b 的电流为________A. （二）理想变压器的动态分解(中频考查)5．(2010·天津理综，7)为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L 1、L 2，电路中分别接了理想交流电压表V 1、V 2和理想交流电流表A 1、A2，导线电阻不计，如图所示．当开关S 闭合后( )． A ．A 1示数变大，A 1与A 2示数的比值不变 B ．A 1示数变大，A 1与A 2示数的比值变大 C ．V 2示数变小，V 1与V 2示数的比值变大 D ．V 2示数不变，V 1与V 2示数的比值不变 6．(2011·福建卷，15)图10220甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n 1∶n 2＝5∶1，电阻R ＝20 Ω，L 1、L 2为规格相同的两只小灯泡，S 1为单刀双掷开关，原线圈接正弦交变电源，输入电压u 随时间t 的变化关系如图乙所示．现将S 1接1、S 2闭合，此时L 2正常发光．下列说法正确的是( )．A ．输入电压u 的表达式u ＝202sin (50πt ) VB ．只断开S 2后，L 1、L 2均正常发光C ．只断开S 2后，原线圈的输入功率增大D ．若S 1换接到2后，R 消耗的电功率为0.8 W 三、远距离输电(中频考查) 7．(2009·山东，19)某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机的输出电压为200 V ，输电线总电阻为r ，升压变压器原副线圈匝数分别为n 1、n 2，降压变压器原副线圈匝数分别为n 3、n 4(变压器均为理想变压器)．要使额定电压为220 V 的用电器正常工作，则( )．A.n 2n 1>n 3n 4 B. 升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压 C.n 2n 1<n 3n 4D ．升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率 8．(2010·江苏单科，7)在如图所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变．随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有( )．A ．升压变压器的输出电压增大B ．降压变压器的输出电压增大C ．输电线上损耗的功率增大D ．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大第三单元 实验十一 传感器的简单应用 ,热敏电阻传感器【例1】 热敏电阻是传感电路中常用的电子元件，现用伏安法研究电阻在不同温度下的伏安特性曲线，要求特性曲线尽可能完整．已知常温下待测热敏电阻的阻值约4～5 Ω.将热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中，杯内有一定量的冷水，其他备用的仪表和器具有：盛有热水的热水瓶(图中未画出)、电源(3 V 、内阻可忽略)、直流电流表(内阻约1 Ω)、直流电压表(内阻约5 k Ω)、滑动变阻器(0～20 Ω)、开关、导线若干．(1)在图(a)中画出实验电路图．(2)根据电路图，在图(b)所示的实物图上连线． (3)简要写出完成接线后的主要实验步骤．,光敏电阻传感器【例2】 为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统．光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx)．某光敏电阻R P 在不同照度下的阻值如下表：(1)根据表中数据，请在图给定的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点．(2)如右上图所示，当1、2两端所加电压上升至2 V 时，控制开关自动启动照明系统，请利用下列器材设计一个简单电路．给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至1.0 lx 时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图．(不考虑控制开关对所设计电路的影响)提供的器材如下： 光敏电阻R P (符号，阻值见上表) 直流电源E (电动势3 V ，内阻不计)；定值电阻：R 1＝10 k Ω，R 2＝20 k Ω，R 3＝40 k Ω(限选其中之一并在图中标出)；开关S 及导线若干．【例3】 一中学生为发射的“神舟七号”载人飞船设计了一个可测定竖直方向加速度的装置，其原理可简化为如图所示．连接在竖直弹簧上的重物与滑动变阻器的滑动触头连接，该装置在地面上静止时其电压表的指针指在表盘中央的零刻度处，在零刻度的两侧分别标上对应的正、负加速度值．关于这个装置在“神舟七号”载人飞船发射、运行和回收过程中示数的判断正确的是( )．A.飞船在竖直加速升空的过程中，如果电压表的示数为正，则飞船在竖直减速返回地面的过程中，电压表的示数仍为正B.飞船在竖直加速升空的过程中，如果电压表的示数为正，则飞船在竖直减速返回地面的过程中，电压表的示数为负C.飞船在圆轨道上运行时，电压表的示数为零D.飞船在圆轨道上运行时，电压表示数所对应的加速度大小应约为9.8 m/s 2【例4】 如图所示，电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层，再在导体层外加上一块保护玻璃，电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极，在导体层内形成一个低电压交流电场．在触摸屏幕时，由于人体是导体，手指与内部导体层间会形成一个特殊电容(耦合电容)，四边电极发出的电流会流向触点，而电流强弱与手指到电极的距离成正比，位于触摸屏后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置．由以上信息可知( )． A ．电容式触摸屏的两极板分别是导体层和手指B ．当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越大C ．当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越小D ．如果用带了手套的手触摸屏幕，照样能引起触摸屏动作 自我检测1．(2011·江苏卷)美国科学家Willard S ．Boyle 与George E ．Smith因电荷耦合器件(CCD)的重要发明荣获2009年度诺贝尔物理学奖．CCD 是将光学量转变成电学量的传感器．下列器件可作为传感器的有( )．A ．发光二极管B ．热敏电阻C ．霍尔元件D ．干电池2．2007年度诺贝尔物理学奖授予了法国和德国的两位科学家，以表彰他们发现“巨磁电阻效应”，基于巨说法中，错误的是()．A．热敏电阻可应用于温度测控装置中B．光敏电阻是一种光电传感器C．电阻丝可应用于电热设备中D．电阻在电路中主要起到通过直流、阻碍交流的作用3.如图所示的电路中，当半导体材料做成的热敏电阻浸泡到热水中时，电流表示数增大，则说明()．A．热敏电阻在温度越高时，电阻越大B．热敏电阻在温度越高时，电阻越小C．半导体材料温度升高时，导电性能变差D．半导体材料温度升高时，导电性能变好4.如图所示，由电源、小灯泡、电阻丝、开关组成的电路中，当闭合开关S后，小灯泡正常发光，若用酒精灯加热电阻丝时，发现小灯泡亮度变化是________，发生这一现象的主要原因是________(填字母代号)．A．小灯泡的电阻发生了变化B．小灯泡灯丝的电阻率随温度发生了变化C．电阻丝的电阻率随温度发生了变化D．电源的电压随温度发生了变化5．(2010·全国高考Ⅱ)如图所示，一热敏电阻R T放在控温容器M内；○A为毫安表，量程6 mA，内阻为数十欧姆；E为直流电源，电动势约为3 V，内阻很小；R为电阻箱，最大阻值为999.9 Ω；S为开关．已知R T在95 ℃时的阻值为150 Ω，在20 ℃时的阻值约为550 Ω.现要求在降温过程中测量在95～20 ℃之间的多个温度下R T的阻值．(1)在图中画出连线，完成实验原理电路图．(2)完成下列实验步骤中的填空：a．依照实验原理电路图连线．b．调节控温容器M内的温度，使得R T的温度为95 ℃.c．把电阻箱调到适当的初值，以保证仪器安全．d．闭合开关，调节电阻箱，记录电流表的示数I0，并记录______．e．将R T的温度降为T1(20 ℃<T1<95 ℃)；调节电阻箱，使得电流表的读数________，记录________．f．温度为T1时热敏电阻的电阻值R T1＝________．g．逐步降低T1的数值，直至20 ℃为止；在每一温度下重复步骤e、f.6．(2011·嘉兴模拟)一台臭氧发生器P的电阻为10 kΩ，当供电电压等于24 V时能正常工作，否则不产生臭氧．现要用这种臭氧发生器制成自动消毒装置，要求它在有光照时能产生臭氧，在黑暗时不产生臭氧，拟用一个光敏电阻R1对它进行控制，R1的阻值在有光照时为100 Ω、黑暗时为1 000 Ω、允许通过的最大电流为3 mA；电源E的电压为36 V、内阻不计；另有一个滑动变阻器R2，阻值为0～100 Ω、允许通过的最大电流为0.4 A；一个开关S和导线若干．臭氧发生器P和光敏电阻R1的符号如右图所示．设计一个满足上述要求的电路图，图中各元件要标上字母代号，其中滑动变阻器两固定接线柱端分别标上字母A、B(电路图画在下面空白处)．第一单元交变电流的产生和描述补练【典例1】如图(a)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(b)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().——关于交变电流图象的题目分为两类一类是给出图象，求解有关的物理量；另一类是通过计算，将结果用图象表示出来.【变式1】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∶2 C.交流电a 的瞬时值为u ＝10sin 5πt (V) D.交流电b 的最大值为203V考点二 对交变电流的“四值”的比较和理解【典例2】如图所示，N ＝50匝的矩形线圈abcd ，ab 边长l 120.4 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 ＝3 000 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，线圈平面与磁感线平行，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)写出感应电动势的瞬时值表达式； (3)线圈转一圈外力做多少功？(4)从图示位置转过90°的过程中流过电阻R 的电荷量是多少？【变式2】电阻为1Ω的矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴，在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电动势随时间变化的图象如图．现把交流电加在电阻为9 Ω的电热丝上，下列判断正确的是( ) A.线圈转动的角速度ω＝100 rad/s B.在t ＝0.01 s 时刻，穿过线圈的磁通量最大 C.电热丝两端的电压U ＝100 2 V D.电热丝此时的发热功率P ＝1 800 W【典例3】 (2011·皖南八校联考)如图，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∶ 2 B ．1∶2 C.1∶3 D ．1∶6——求交变电流有效值的“三同”原则交变电流的有效值是根据电流通过电阻时产生的热效应定义的，即让交变电流和直流电通过相同的电阻，在相同的时间里若产生的热量相同，则交变电流(电压)的有效值就等于这个直流电流(电压)的值，即求解交变电流有效值问题必须在相同电阻、相同时间、相同热量的“三同”原则下求解.【变式3】一个边长为6 cm 的正方形金属线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，电阻为0.36 Ω.磁感应强度B 随时间t 的变化关系如图所示，则线框中感应电流的有效值为( )A.2×10－5 AB.6×10－5 AC.22×10－5 AD.322×10－5 A 建立模型.“电动机、发电机”模型 (1)模型概述“电动机”模型和“发电机”模型是高考题中时常出现的凡在安培力作用下于磁场中运动的通电导体均可看作电动机模型，在外力作用下于磁场中做切割磁感线运动的导体均可看作发电机模型，此模型综合考查了磁场力的作用、电磁感应、恒定电流、交流电、能量转化与守恒等知识．【例1】 如图所示为电动机的简化模型，线圈abcd 可绕轴O 1O 2自由转动．当线圈中通入如图所示的电流时，顺着O 1O 2的方向看去，线圈将( ). A.顺时针转动 B.逆时针转动 C.仍然保持静止D ．既可能顺时针转动，也可能逆时针转动【例2】 如图甲所示是某同学设计的一种振动发电装置的示意图，一个半径r ＝0.10 m 、匝数n ＝20的线圈套在永久磁铁槽中，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右视图如图乙所示)．在线圈所在位置磁感应强度B 的大小均为B ＝0.20 T ，线圈的电阻为R 1＝0.50 Ω，它的引出线接有R 2＝9.5 Ω的小电珠L .外力推动线圈框架的P 端，使线圈沿轴线做往复运动，便有电流通过电珠．当线圈向右的位移x 随时间t 变化的规律如图丙所示时(x 取向右为正)．求：(1)线圈运动时产生的感应电动势E 的大小； (2)线圈运动时产生的感应电流I 的大小；(3)每一次推动线圈运动过程中作用力F 的大小； (4)该发电机的输出功率P .第二单元 变压器 电能的输送 补练考点一 理想变压器基本关系的应用(1)基本关系式中U 1、U 2、I 1、I 2均指交流电的有效值.(2)只有一个副线圈的变压器电流与匝数成反比，多个副线圈的变压器没有这种关系. (3)理想变压器变压比公式和变流比公式中的电压和电流均采用峰值时，公式仍成立. 【典例1】 (2010·海南高考题)如图所示，一理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1，原线圈两端接入一正弦交流电源；副线圈电路中R 为负载电阻，交流电压表和交流电流表都是理想电表．下列结论正确的是( ).A.若电压表读数为6 V ，则输入电压的最大值为24 2 VB.若输入电压不变，副线圈匝数增加到原来的2倍，则电流表的读数减小到原来的一半C.若输入电压不变，负载电阻的阻值增加到原来的2倍，则输入功率也增加到原来的2倍D.若保持负载电阻的阻值不变，输入电压增加到原来的2倍，则输出功率增加到原来的4倍 【变式1】 (2012·三亚模拟)如图所示，理想变压器初级线圈的匝数为n 1，次级线圈的匝数为n 2，初级线圈的两端a 、b 接正弦交流电源，电压表V 的示数为220 V ，负载电阻R ＝44 Ω，电流表A 1的示数为0.20 A ．下列判断中正确的是( ). A.初级线圈和次级线圈的匝数比为2∶1 B.初级线圈和次级线圈的匝数比为5∶1 C.电流表A 2的示数为1.0 A D.电流表A 2的示数为0.4 A 考点二 理想变压器动态分析问题 1.匝数比不变的情况：如图1所示：(1)U 1不变，根据U 1U 2＝n 1n 2，输入电压U 1决定输出电压U 2，不论负载电阻R 如何变化，U 2也不变.(2)当负载电阻发生变化时，I 2变化，输出电流I 2决定输入电流I 1，故I 1发生变化.(3)I2变化引起P 2变化，由P 1＝P 2，故P 1发生变化.2.负载电阻不变的情况 如图2所示：(1)U 1不变，n 1n 2发生变化，故U 2变化.(2)R 不变，U 2改变，故I 2发生变化. 图1 图2(3)根据P 2＝U 22R，P 2发生变化，再根据P 1＝P 2，故P 1变化，P 1＝U 1I 1，U 1不变，故I 1发生变化.【典例2】 (2011·宝鸡模拟) 如图的电路中，有一自耦变压器，左侧并联一只理想电压表V 1后接在稳定的交流电源上；右侧串联灯泡L 和滑动变阻器R ，R 上并联一只理想电压表V 2.下列说法中正确的是( ) A.若F 不动，滑片P 向下滑动时，V1示数变大，V 2示数变小 B.若F 不动，滑片P 向下滑动时，灯泡消耗的功率变小 C.若P 不动，滑片F 向下移动时，V 1、V 2的示数均变小 D.若P 不动，滑片F 向下移动时，灯泡消耗的功率变大【变式2】如图所示是原、副线圈都有中间抽头的理想变压器，在原线圈上通过一个单刀双掷开关S 1与一只电流表A 连接，在副线圈上通过另一个单刀双掷开关S 2与一个定值电阻R 0相连接，通过S 1、S 2可以改变原、副线圈的匝数．在原线圈上加一电压为U 1的交流电后：①当S 1接a ，S 2接c 时，电流表的示数为I 1；②当S 1接a ，S 2接d 时，电流表的示数为I 2；③当S 1接b ，S 2接c 时，电流表的示数为I 3；④当S 1接b ，S 2接d 时，电流表的示数为I 4，则( ). A.I 1＝I 2 B ．I 1＝I 4 C ．I 2＝I 3 D ．I 2＝I 4 考点三 远距离输电问题 解决远距离输电问题时应注意 1.首先画出输电的电路图：如图右上所示2.分析三个回路：在每个回路中变压器的原线圈是回路的用电器，而相应的副线圈是下一个回路的电源.3.综合运用下面三个方面的关系求解 (1)能量关系，P ＝U 1I 1＝U 2I 2＝P 用户＋ΔP ，ΔP ＝I 22R ，P 用户＝U 3I 3＝U 4I 4 (2)电路关系，U 2＝ΔU ＋U 3，ΔU ＝I 2R(3)变压器关系，U 1U 2＝I 2I 1＝n 1n 2，U 3U 4＝I 4I 3＝n 3n 4.。
高考物理一轮复习 第十章 交变电流 传感器 第一节 交变电流的产生及描述课时作业
交变电流的产生及描述时间：45分钟一、单项选择题1．关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流，下列说法正确的是( )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解析：依据交流电的变化规律可知，如果从中性面开始计时，有e ＝E m sin ωt 和i ＝I m sin ωt ；如果从垂直于中性面的位置开始计时，有e ＝E m cos ωt 和i ＝I m cos ωt ，由此可知，线圈平面每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次，感应电动势的方向也改变一次；线圈每转动一周，感应电流和感应电动势的方向都改变两次，C 正确，A 、B 、D 错误．答案：C2．一个小型电势器若接在输出电压为10 V 的直流电源上，消耗电功率为P ；若把它接在某个正弦式交流电源上，其消耗的电功率为P2.如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为( )A ．5 VB ．5 2 VC ．10 VD ．10 2 V解析：根据P ＝U 2R ，对直流电有P ＝102R ，对正弦式交流电有P 2＝U ′2R，所以正弦式交流电的有效值为U ′＝PR2＝102V ，故交流电源输出电压的最大值U ′m ＝2U ′＝10 V ，故C正确，A 、B 、D 错误．答案：C3．一个单匝矩形线框的面积为S ，在磁感应强度为B 的匀强磁场中，从线圈平面与磁场垂直的位置开始计时，转速为n 转/秒，则( )A ．线框交变电动势的最大值为n πBSB ．线框交变电动势的有效值为2n πBSC ．从开始转动经过14周期，线框中的平均感应电动势为2nBSD ．感应电动势瞬时值为e ＝2n πBS sin2n πt解析：线框交变电动势的最大值为E m ＝BSω＝2n πBS ，产生的感应电动势瞬时值为e ＝2n πBS sin2n πt ，A 、D 错误；该线框交变电动势的有效值为E ＝E m2＝2n πBS ，B 正确；从开始转动经过14周期，线框中的平均感应电动势E ＝ΔΦΔt ＝BS14·1n＝4nBS ，C 错误．答案：B 4.如图所示，一个“”形线框处在磁感应强度大小为B 的匀强磁场中，OO ′为磁场的边界．现使线框以角速度ω绕轴OO ′匀速转动，通过金属转轴和电刷与阻值为R 的外电阻相连．已知线框各边长为L ，总电阻为r ，不计转轴与电刷的电阻，则电路中电流的有效值为( )A.BωL 2R ＋rB.2BωL 22R ＋rC.2BωL 24R ＋rD.BωL 22R ＋r解析：由交流电产生的原理可知，线框以图示位置为起点，以转过角度为阶段分析，在0～π2内产生顺时针方向的电流，π2～32π内无电流产生，32π～2π内产生逆时针方向的电流，π2、32π时产生的电流值最大为I m ＝BL 2ωR ＋r .由交流电有效值定义可得：⎝ ⎛⎭⎪⎫I m 22R 总·T 4＋0＋⎝ ⎛⎭⎪⎫I m 22R 总·T4＝I 2x R 总T ，得I x ＝I m2＝BL 2ω2R ＋r，所以D 正确．答案：D5．一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( )A ．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解析：电动势的有效值为E ＝22022 V ＝220 V ，所以电流的有效值I ＝E R ＋r ＝22095.0＋5.0A ＝2.2 A ，所以电压表的示数为U ＝IR ＝2.2×95.0 V＝209 V ，A 错误；交流电的周期为T ＝2×10－2s ，频率为f ＝1T＝50 Hz ，每个周期内电流方向改变2次，故每秒钟内电流方向改变100次，B 错误；灯泡实际消耗的功率为P 灯＝I 2R ＝2.22×95.0 W＝459.8 W ，C 错误；发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Q ＝I 2rt ＝2.22×5.0×1 J＝24.2 J ，D 正确．答案：D 二、多项选择题 6.一单匝矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴线匀速转动时产生正弦式交变电流，其电动势的变化规律如图线a 所示，当调整线圈转速后，电动势的变化规律如图线b 所示．以下关于这两个正弦式交变电流的说法正确的是( )A ．从图线可算出穿过线圈磁通量的最大值B ．线圈先后两次转速之比为23C ．在图线a 和b 中，t ＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零D ．图线b 电动势的瞬时值表达式为e ＝100sin 100πt3(V)解析：感应电动势最大值E m ＝BSω＝Φm ω，因此根据图线a 可得磁通量最大值Φm ＝E m ωa＝E m T a2π＝3π，A 正确；线圈先后两次周期之比T a T b ＝0.04 s 0.06 s ＝23，n a n b ＝f a f b ＝T b T a ＝32，B 错误；t ＝0时刻感应电动势为零，线圈与中性面平行，磁通量最大，C 错误；感应电动势最大值E m ＝BSω，因此E a m E b m ＝ωa ωb ＝2πf a 2πf b ＝32，即E b m ＝23E a m ＝100 V ，图线b 电动势瞬时值表达式为e ＝E b m sin ωb t ＝100sin 100π3t (V)，D 正确．答案：AD7．如图甲所示，将阻值为R ＝5 Ω的电阻接到内阻不计的正弦式交变电源上，电流随时间变化的规律如图乙所示，电流表串联在电路中测量电流的大小，电流表内阻不计，下列说法正确的是( )A ．电阻R 两端电压的函数表达式为u ＝2.5sin200πt (V)B ．电阻R 消耗的电功率为1.25 WC ．若此交变电流由一矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生，如图丙所示，当线圈的转速提升一倍时，电流表的示数为1 AD ．这一交变电流与如图丁所示电流比较，其有效值之比为1 2解析：题图乙所示电流的最大值为I m ＝0.5 A ，由欧姆定律得U m ＝I m R ＝2.5 V ，周期为T ＝0.01 s ，ω＝2πT＝200π rad/s，所以R 两端电压的表达式为u ＝2.5sin200πt (V)，A 正确；该电流的有效值为I ＝I m2，电阻R 消耗的电功率为P ＝I 2R ，解得P ＝0.625 W ，B 错误；若该交变电流由题图丙所示矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生，当转速提升一倍时，电动势的最大值E m ＝nBSω为原来的2倍，电路中电流的有效值也是原来的2倍，电流表的示数为有效值2×0.52 A≠1 A，C 错误；题图乙中的正弦式交变电流的有效值为0.52 A ，题图丁所示的交变电流虽然方向发生变化，但大小恒为0.5 A ，D 正确．答案：AD 8.如图所示，电阻为r 的矩形线圈面积为S ，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以角速度ω匀速转动．匀强磁场的磁感应强度为B ，t ＝0时刻线圈平面与磁场垂直，各电表均为理想交流电表，则( )A ．滑片P 下滑时，电压表的读数不变B ．图示位置线圈中的感应电动势最大C ．线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R 的电荷量为2BSR ＋rD ．1 s 内流过R 的电流方向改变ωπ次解析：滑片P 下滑时，外电阻增大，电压表的读数变大，A 错误；图示位置穿过线圈的磁通量最大，感应电动势为零，B 错误；线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R 的电荷量q ＝ΔΦR ＋r ＝2BSR ＋r ，C 正确；一个周期内线圈两次通过中性面，电流方向改变两次，交流电的频率为ω2π，所以1 s 内流过R 的电流方向改变ωπ次，D 正确．答案：CD 三、非选择题9．交流发电机电枢电阻为2 Ω，感应电动势瞬时值表达式为e ＝389sin100πt (V)，给电阻R ＝8 Ω的用电器供电，则(1)通过用电器的电流为多少？ (2)电源输出功率和发电总功率为多少？ (3)发电机输出端电压为多少？ 解析：(1)交变电流电动势的有效值为：E ＝E m2＝3892V ＝275 V ， 根据闭合电路欧姆定律：I ＝E R ＋r ＝2758＋2A ＝27.5 A. (2)发电机的输出功率即电阻消耗的电功率：P 出＝I 2R ＝6 050 W ，电源消耗的总功率为：P ＝EI ＝275×27.5 W＝7 562.5 W.(3)发电机路端电压为：U ＝IR ＝27.5×8 V＝220 V.答案：(1)27.5 A (2)6 050 W 7 562.5 W (3)220 V10．如图甲所示为一台小型发电机的示意图，单匝线圈逆时针转动．若从中性面开始计时，产生的电动势随时间的变化规律如图乙所示．已知发电机线圈内阻为1.0 Ω，外接灯泡的电阻为9.0 Ω.求：(1)写出流经灯泡的瞬时电流的表达式； (2)转动过程中穿过线圈的最大磁通量； (3)线圈匀速转动一周的过程中，外力所做的功． 解析：(1)由题图乙得ω＝2πT＝100π rad/sE m ＝6 2 V线圈从中性面开始计时，则电动势的瞬时表达式e ＝E m sin ωt ＝62sin100πt (V)则电流i ＝eR ＋r＝0.62sin100πt (A)．(2)由E m ＝BSω知Φm ＝BS ＝E mω≈2.7×10－2 Wb.(3)电压的有效值E ＝E m2＝6 V由功能关系知外力所做的功W ＝Q ＝E 2R ＋rT ＝7.2×10－2 J.答案：(1)i ＝0.62sin100πt (A) (2)2.7×10－2Wb (3)7.2×10－2J11．如图甲所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场．已知线圈的匝数n ＝100匝，总电阻r ＝1.0 Ω，所围成矩形的面积S ＝0.040 m 2，小灯泡的电阻R ＝9.0 Ω，磁感应强度随时间按如图乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为e ＝nB m S 2πT cos 2πTt ，其中B m 为磁感应强度的最大值，T 为磁场变化的周期，不计灯丝电阻随温度的变化，求：(1)线圈中产生感应电动势的最大值； (2)小灯泡消耗的电功率；(3)在磁感应强度变化的0～T4时间内，通过小灯泡的电荷量．解析：(1)由图象知，线圈中产生的交变电流的周期T ＝π×10－2 s所以E m ＝nB m Sω＝2πnB m ST＝8.0 V.(2)电流的最大值I m ＝E mR ＋r＝0.80 A有效值I ＝I m2＝0.40 2 A小灯泡消耗的电功率P ＝I 2R ＝2.88 W.(3)在0～T 4时间内，电动势的平均值E ＝nS ΔBΔt平均电流I ＝ER ＋r＝nS ΔBR ＋r Δt流过灯泡的电荷量Q ＝I Δt ＝nS ΔB R ＋r＝4.0×10－3C. 答案：(1)8.0 V (2)2.88 W (3)4.0×10－3C。
近年届高考物理一轮复习第10章交变电流传感器1第一节交变电流的产生和描述课后达标能力提升新人教版(
（浙江专版）2019届高考物理一轮复习第10章交变电流传感器1 第一节交变电流的产生和描述课后达标能力提升新人教版编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（（浙江专版）2019届高考物理一轮复习第10章交变电流传感器1 第一节交变电流的产生和描述课后达标能力提升新人教版）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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1 第一节交变电流的产生和描述(建议用时：60分钟）一、单项选择题1．（2018·南通模拟)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等于错误!解析：选D．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＝BSω，因Φm＝BS,故角速度ω＝错误!,D项正确；设e＝0．5E m,则解出ωt＝错误!，此时Φ＝B·S cos错误!＝错误!BS ＝错误!Φm,所以C项错误．2．如图甲所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴OO′匀速转动，从图示位置开始计时，产生的感应电动势e随时间t的变化曲线如图乙所示．若线圈的转速变为原来的2倍，而其他条件保持不变，从图示位置转过90°开始计时,则能正确反映线圈中产生的电动势e随时间t的变化规律的图象是（）解析：选A．由题图乙知，周期T＝4 s，感应电动势的最大值E m＝1 V，而感应电动势的最大值的表达式E m＝NBSω＝NBS·2πT．若仅把线圈的转速变为原来的2倍,则周期T′变为原来的错误!，即T′＝2 s，而感应电动势的最大值E′m变为原来的2倍,即E′m＝2 V,所以选项B、C错误；从图示位置转过90°开始计时,也就是t＝0时线圈中产生的感应电动势应为0，所以选项A正确,D错误．3．小型手摇发电机线圈共N匝,每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO′，线圈绕OO′匀速转动,如图所示．矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻,则发电机输出电压( )A．峰值是e0B．峰值是2e0C．有效值是错误!Ne0D．有效值是错误!Ne0解析：选D．因每匝矩形线圈ab边和cd边产生的电动势的最大值都是e0，每匝中ab和cd串联,故每匝线圈产生的电动势的最大值为2e．N匝线圈串联，整个线圈中感应电动势的最大值为2Ne0,因线圈中产生的是正弦交流电，则发电机输出电压的有效值E＝错误!Ne0，故选项D正确．4．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．则如图所示的四个选项图中正确的是( )解析:选D．矩形线圈绕垂直于匀强磁场的转轴匀速转动产生正弦式交变电流,在开始计时(t＝0)时线圈为题图乙所示的位置,据右手定则判断电流为负方向,首先排除A、B选项．若达题图甲所示的位置，感应电流为负向的峰值,可见t＝0的时刻交变电流处于负半轴且再经错误!到达中性面位置,或者φ0＝错误!，瞬时值表达式i＝I m sin(ωt－φ0)，所以0＝I m·sin错误!，t＝错误!，故D选项正确．5．(2018·宿迁质检）如图所示为一交流电压随时间变化的图象．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 V B．8 VC．2错误! V D．3错误! V解析：选C．根据电流的热效应有错误!错误!·错误!·错误!＋错误!·错误!＝错误!T，解得U2＝60 V2，所以U＝2错误! V，C项正确．6．如图所示,在xOy直角坐标系中的第二象限有垂直坐标平面向里的匀强磁场，第四象限有垂直坐标平面向外的匀强磁场,磁感应强度的大小均为B．直角扇形导线框半径为L、总电阻为R，在坐标平面内绕坐标原点O以角速度ω逆时针匀速转动．线框从图中所示位置开始转动一周的过程中，线框内感应电流的有效值是（)A．I＝错误!B．I＝错误!C．I＝0 D．I＝BLω2R解析:选B．从图示位置转过90°的过程中，即在0～错误!时间内，线框中的感应电动势为E＝错误!BL2ω，感应电流沿顺时针方向；在转过90°至180°的过程中，即在错误!～错误!时间内,线框中的感应电动势仍为E＝错误!BL2ω，感应电流沿逆时针方向；在转过180°至270°的过程中，即在错误!～错误!时间内，线框中的感应电动势仍为E＝错误!BL2ω,感应电流沿逆时针方向；在转过270°至360°的过程中，即在错误!～T时间内，线框中的感应电动势仍为E ＝错误!BL2ω，感应电流沿顺时针方向．根据有效值的定义知I＝错误!．B项正确．二、多项选择题7．(2018·南京高三适应性考试）有一种自行车,它有能向自行车车头灯泡供电的小型发电机，其原理示意图如图甲所示；图中N、S是一对固定的磁极，磁极间有一固定在绝缘转轴上的矩形线圈，转轴的一端有一个与自行车后轮边缘接触的摩擦轮．如图乙所示,当车轮转动时，因摩擦而带动摩擦轮转动，从而使线圈在磁场中转动而产生电流给车头灯泡供电．关于此装置，下列说法正确的是( ）A．自行车匀速行驶时线圈中产生的是交流电B．小灯泡亮度与自行车的行驶速度无关C．知道摩擦轮和后轮的半径，就可以知道后轮转一周的时间里摩擦轮转动的圈数D．线圈匝数越多，穿过线圈的磁通量的变化率越大解析:选AC．摩擦轮带动线圈在磁场中绕垂直于磁感线的轴转动，产生交流电，故A正确；行驶速度会影响感应电动势的大小，所以影响灯泡的亮度，故B错误；摩擦轮和后轮属于皮带传动,具有相同的线速度，如果知道了半径关系，就能知道角速度关系，也就能知道转速关系，故C正确；线圈匝数不影响穿过线圈的磁通量的变化率的大小,故D错误．8．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．则（)A．两种形式的交变电流最大值相同B．两种形式的交变电流有效值之比为1∶2C．两种形式的交变电流周期之比为2∶3D．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，两电阻消耗的电能之比为1∶3解析:选AD．由题图甲和题图乙分别表示的正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系图象可知，两种形式的交变电流最大值都是1 A，选项A正确；题图甲表示的正弦脉冲波周期为0．06 s,题图乙表示的方波的周期为0．04 s,两种形式的交变电流周期之比为3∶2,选项C错误；设正弦脉冲波的电流有效值为I1,根据有效值的定义，前错误!周期和后错误!周期的有效值都为错误! A，根据有效值的定义有错误!错误!R·错误!＋错误!错误!R·错误!＝I错误!R·T，解得I1＝错误! A．题图乙表示的方波交变电流大小不变，其有效值[跟交变电流的热效应等效的恒定电流值］等于最大值,I2＝1 A．两种形式的交变电流有效值之比为I1∶I2＝1∶错误!，选项B错误;由W＝UIt＝I2Rt可知，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，两电阻消耗的电能之比W甲∶W乙＝I错误!∶I错误!＝1∶3,选项D正确．9．(2018·扬州中学高三考试)如图所示，边长为L的正方形单匝线圈abcd，其电阻为r，外电路的电阻为R,ab的中点和cd的中点的连线O′O恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度为B．若线圈从图示位置开始以角速度ω绕轴O′O匀速转动，则以下判断正确的是（）A．图示位置线圈中的感应电动势最大，为E m＝BL2ωB．闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为e＝错误!BL2ωsin ωtC．线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R的电荷量为q＝错误!D．线圈转动一周的过程中，电阻R上产生的热量为Q＝错误!解析：选BD．题图所示位置，线圈中通过的磁通量最大，但感应电动势为零，A错误；线圈所围成的闭合电路中产生的感应电动势最大值为E m＝错误!BL2ω，故对应的瞬时值表达式为e ＝错误!BL2ωsin ωt，B正确；由q＝错误!可得线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R 的电荷量q ＝错误!，C 错误;电阻R 上产生的热量应利用有效值求解，即转动一周的过程中产生的热量：Q ＝［⎦⎥⎤E m 2(R ＋r )2R ×错误!＝错误!，D 正确． 10．面积为S 、阻值为R 的金属框放置在匀强磁场中，磁场方向与金属框平面垂直,磁感应强度随时间的变化规律B ＝B 0sin ωt ，则（ ）A ．金属框中产生的电动势的最大值为B 0S ωB ．金属框中电流的有效值为B 0S ωRC ．在一个周期内金属框产生的焦耳热为错误!D ．在第一个错误!周期内流过某截面的电荷量为错误!解析：选AD ．金属框中的磁通量变化与该框在磁感应强度恒为B 0的磁场中以ω匀速转动的情况相同．因此最大电动势为E m ＝B 0S ω，A 正确；电流的有效值为I ＝错误!＝错误!,B 错误;在一个周期内金属框产生的焦耳热为：Q ＝I 2RT ＝错误!错误!·R ·错误!＝错误!，C 错误；在第1个T4内，ΔΦ＝B 0S ，则q ＝错误!·Δt ＝错误!·Δt ＝错误!，D 正确． 三、非选择题11．电压u ＝1202sin ωt V 、频率为50 Hz 的交变电流,把它加在激发电压和熄灭电压均为u 0＝60错误! V 的霓虹灯的两端．(1)求在一个小时内,霓虹灯发光时间有多长？(2）试分析为什么人眼不能感到这种忽明忽暗的现象．错误!解析：（1)如图所示，画出一个周期内交变电流的u －t 图象，其中阴影部分对应的时间t 1表示霓虹灯不能发光的时间，根据对称性，一个周期内霓虹灯不能发光的时间为4t 1当u ＝u 0＝60错误! V 时，由u ＝120错误!sin ωt V 求得：t 1＝错误! s再由对称性知一个周期内能发光的时间为：t＝T－4t＝错误! s－4×错误! s＝错误! s1再由比例关系求得一个小时内霓虹灯发光的时间为：t＝错误!×错误! s＝2 400 s．(2）很明显霓虹灯在工作过程中是忽明忽暗的，而熄灭的时间只有错误! s(如图中t2～t3那段时间）,由于人的眼睛具有视觉暂留现象,而这个视觉暂留时间约为错误! s远大于错误! s，因此经过灯光刺激的人眼不会因为短暂的熄灭而有所感觉．答案：(1）2 400 s (2)见解析12．(2018·泰州高港区检测)如图甲所示是某同学设计的一种振动发电装置的示意图，一个半径r＝0．10 m、匝数n＝20匝的线圈套在永久磁铁槽中，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布（其右视图如图乙所示）．在线圈所在位置磁感应强度B的大小均为B＝0．20 T，线圈的电阻为R1＝0．50 Ω，它的引出线接有R2＝9．5 Ω的小电珠L．外力推动线圈框架的P端，使线圈沿轴线做往复运动，便有电流通过电珠．当线圈向右的位移x随时间t变化的规律如图丙所示时（x取向右为正）．求：(1)线圈运动时产生的感应电动势E的大小；（2)线圈运动时产生的感应电流I的大小；(3）每一次推动线圈运动过程中作用力F的大小；(4)该发电机的输出功率P．解析：（1）由x－t图,可得线圈的切割速度v＝错误!＝0．80 m/s．线圈做切割磁感线运动产生的感应电动势E＝n·2πrBv＝20×2×3．14×0．10×0．20×0．80 V≈2．0 V．(2）由闭合电路的欧姆定律,感应电流I＝错误!＝错误! A＝0．20 A．（3)由于线圈每次运动都是匀速直线运动,由平衡条件F推＝F安,即F推＝nBI·2πr＝20×0．20×0．20×2×3．14×0．10 N≈0．50 N．(4)发电机的输出功率即小电珠的电功率P＝I2R＝0．202×9．5 W＝0．38 W．2答案：(1)2．0 V （2）0．20 A （3)0．50 N （4）0．38 W。
2019版高考物理一轮复习第十章交变电流传感器第1节交变电流的产生及描述
第1节 交变电流的产生及描述第十章 ⎪⎪⎪交变电流 传感器[全国卷考情分析]正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值(Ⅰ)远距离输电(Ⅰ)以上2个考点未曾独立命题第1节交变电流的产生及描述(1)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，一定会产生正弦式交变电流。
(×)(2)线圈在磁场中转动的过程中穿过线圈的磁通量最大时，产生的感应电动势也最大。
(×)(3)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动经过中性面时，线圈中的感应电动势为零，电流方向发生改变。
(√)(4)交流电气设备上所标的电压和电流值是交变电流的有效值。
(√) (5)交流电压表和电流表测量的是交流电的峰值。
(×) (6)交变电流的峰值总是有效值的2倍。
(×)突破点(一) 交变电流的产生和描述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 ⊥B ，Φ最大，ΔΦΔt ＝0，e ＝0，i ＝0，电流方向将发生改变。
②线圈平面与中性面垂直时，S ∥B ，Φ＝0，ΔΦΔt 最大，e 最大，i 最大，电流方向不改变。
(3)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 ＝nBS ω，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)1．(2017·惠州模拟)如图甲所示，在磁感应强度大小为B 的匀强磁场中，有一矩形单匝线圈，其面积为S ，总电阻为r ，线圈两端外接一电阻R 和一个理想交流电流表。
若线圈绕对称轴OO ′以角速度ω做匀速转动，图乙是线圈转动过程中产生的感应电动势e 随时间t 变化的图像，下列说法正确的是( )。
2019-2020年高三物理一轮复习第十章交变电流传感器29交变电流的产生和描述课时达标
2019-2020年高三物理一轮复习第十章交变电流传感器29交变电流的产生和描述课时达标1．(xx·山东卷)如图甲，R0为定值电阻，两金属圆环固定在同一绝缘平面内．左端连接在一周期为T0的正弦交流电源上，经二极管整流后，通过R0的电流i始终向左，其大小按图乙所示规律变化．规定内圆环a端电势高于b端时，a、b间的电压为u ab为正，下列u ab t图象可能正确的是( )答案：C解析：由题知通过外圆环的电流方向始终是顺时针方向，大小做周期性变化．分析0.5T0时间内，前0.25T0电流增加，由楞次定律可以判断出通过内圆环电流逆时针，此时a端电势高于b端，后0.25T0电流减少，由楞次定律可以判断出通过内圆环电流顺时针，此时a端电势低于b端．每个0.5T0时间内都是同样的变化规律，故C项正确．2．交流发电机在工作时产生的电压的表达式为u＝U m sin ωt，保持其他条件不变，使该线圈的转速和匝数同时增加一倍，则此时电压的变化规律变为导学号36280349( )A．4U m sin ωt B．4U m sin 2ωtC．2U m sin ωt D．U m sin ωt．答案：B解析：线圈的转速和匝数同时增加一倍，则U m增加到原来的4倍，线圈的转速增加一倍，则ω为原来的两倍，故电压的变化规律变为4U m sin 2ωt，选项B正确．3．一个边长为6 cm 的正方形金属线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，电阻为0.36 Ω.磁感应强度B 随时间t 的变化关系如图所示，则线框中感应电流的有效值为 ( )A.2×l0－5A B.6×10－5AC.22×10－5AD.322×10－5A答案：B解析：由法拉第电磁感应定律和欧姆定律可得0～3 s 内产生的感应电流I 1＝2×10－5A ，3～5 s 内产生的感应电流I 2＝3×10－5A ，且与0～3 s 内方向相反，于是可作出i 随时间t 变化的图象如图所示．由有效值的定义得I 21Rt 1＋I 22Rt 2＝I 2Rt ，代入数据可得I ＝6×10－5A ，故B 选项正确．4．(多选)某小型发电机产生的交变电动势为e ＝50sin 100πt (V)．对此电动势，下列表述正确的有 ( )A ．最大值是50 2 VB ．频率是100 HzC ．有效值是25 2 VD ．周期是0.02 s答案：CD解析：交变电动势e ＝E m sin ωt ＝50sin 100πt(V )，故电动势最大值是50 V ，有效值是25 2 V ，又ω＝2πf ＝2πT ＝100π，故频率是50 Hz ，周期是0.02 s ，选项C 、D 正确．5．如图所示电路，电阻R 1与电阻R 2阻值相同，都为R ，和R 1并联的D 为理想二极管(正向电阻可看做零，反向电阻可看做无穷大)，在A 、B 间加一正弦交变电压u ＝202sin 100πt (V)，则加在R 2上的电压的有效值为( )A ．10 VB ．20 VC ．15 VD ．510 V答案：D解析：根据有效值的定义可得（20 V ）2R ×T 2＋（10 V ）2R ×T2＝U2R×T, 解得加在R 2上的电压的有效值U ＝510 V ，D 项正确．6．每边长为l ，它在磁感应强度为B 、方向如图所示的匀强磁场中匀速转动，转速为n ，导线在a 、b 两处通过电刷与外电路连接，外电路接有额定功率为P 的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，灯泡的电阻应为( )A.（2πl 2nB ）2PB.2（πl 2nB ）2PC.（l 2nB ）22PD.（l 2nB ）2P答案：B解析：导线转动过程中产生正弦交流电，其最大值为E m ＝2πnBl 2，根据小灯泡正常发光，有P ＝(E m2)21R，解得R ＝2（πl 2nB ）2P ，B 项正确．7．实验室里的交流发电机可简化为如图所示的模型，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 导学号36280351( )A ．线圈平面与磁场平行时，线圈中的瞬时电流为零B ．从线圈平面与磁场平行开始计时，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答案：D解析：线圈平面与磁场平行时，线框切割磁场的两边正好垂直切割，瞬时感应电流最大，A 项错．由题意得E m ＝10 2 V ，f ＝25 Hz ，i ＝2cos 50πt A ，B 项错；电流方向每秒改变50次，C 项错；P R ＝U 2R ＝E2R＝10 W ，D 项正确．8．如图所示，图线a 是线圈在磁场中匀速转动时产生的正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生的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中正确的是 ( )A ．线圈先后两次转速之比为1∶2B ．交流电a 的电压瞬时值u ＝10sin 0.4πt (V)C ．交流电b 电压的最大值为203VD ．在图中t ＝0时刻穿过线圈的磁通量为零答案：C解析：由题图可知，周期T a ＝0.4 s ，T b ＝0.6 s ，则线圈先后两次转速之比n a ∶n b ＝T b ∶T a ＝3∶2，故选项A 错误；由题图知交流电a 的电压最大值U m a ＝10 V ，周期T a ＝0.4 s ，ωa ＝2πT a＝5πrad /s ，交流电压的瞬时值表达式为u ＝U m a sin ωt ＝10sin 5πt(V )，故选项B 错误；由电动势的最大值E m ＝NBS ω，知两个电压最大值之比U m a ∶U m b ＝ωa ∶ωb ＝3∶2，则交流电b 电压的最大值为203V ，故选项C 正确；t ＝0时刻u ＝0，根据法拉第电磁感应定律，磁通量变化率为零，而磁通量最大，故选项D 错误．9．如图所示，线圈abcd 的面积是0.05 m 2，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？答案：(1)e ＝50sin 10πt V (2)43.3 V(3)31.86 V 3.54 A (4)14πC解析：(1)e ＝E m sin ωt＝nBS·2πf sin (2πft)＝100×1π×0.05×2π×30060 sin (2π×30060t) V＝50sin 10πt V (2)当t ＝130s 时，e ＝50sin (10π×130) V ≈43.3 V .(3)电动势的有效值为E ＝E m 2＝502V ≈35.4 V ， 电流表示数I ＝E R ＋r ＝35.49＋1A ＝3.54 A ， 电压表示数U ＝IR ＝3.54×9 V ＝31.86 V . (4)130 s 内线圈转过的角度 θ＝ωt ＝30060×2π×130＝π3.该过程中，ΔΦ＝BS －BS cos θ＝12BS ，由I －＝q Δt ，I －＝E －R ＋r ，E －＝n ΔΦΔt得q ＝n ΔΦR ＋r ＝nBS 2（R ＋r ）＝100×1π×0.052×（9＋1） C ＝14π C .10．如图甲所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场．已知线圈的匝数n ＝100匝，电阻r ＝1.0 Ω，所围成矩形的面积S ＝0.040 m 2，小灯泡的电阻R ＝9.0 Ω.磁场的磁感应强度按如图乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式为e ＝nB m S 2πT cos 2πTt ，其中B m 为磁感应强度的最大值，T为磁场变化的周期．不计灯丝电阻随温度的变化，求：(1)线圈中产生的感应电动势的最大值； (2)小灯泡消耗的电功率；(3)在磁感应强度变化的0～T4的时间内，通过小灯泡的电荷量.答案：(1)8.0 V (2)2.88 W(3)4.0×10－3C解析：(1)由题图乙知，线圈中产生的交变电流的周期T ＝3.14×10－2s ，所以E m ＝nB m S ω＝2πnB m S T＝8.0 V .(2)电流的最大值I m ＝E mR ＋r ＝0.80 A ，有效值I ＝I m2＝225 A ，小灯泡消耗的电功率P ＝I 2R ＝2.88 W . (3)在0～T4时间内，电动势的平均值E ＝nS ΔBΔt平均电流I ＝E R ＋r ＝nS ΔB（R ＋r ）Δt流过灯泡的电荷量为q ＝I Δt ＝nS ΔB（R ＋r ）＝4.0×10－3C2019-2020年高三物理一轮复习第十章交变电流传感器30理想变压器远距离输电课时达标1．(多选)(xx·天津卷)如图所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头Q 来调节，在副线圈两端连接了定值电阻R 0和滑动变阻器R ，P 为滑动变阻器的滑动触头．在原线圈上加一电压为U 的正弦交流电，则 ( )A ．保持Q 的位置不动，将P 向上滑动时，电流表读数变大B ．保持Q 的位置不动，将P 向上滑动时，电流表读数变小C ．保持P 的位置不动，将Q 向上滑动时，电流表读数变大D ．保持P 的位置不动，将Q 向上滑动时，电流表读数变小答案：BC．解析：保持Q 的位置不动，则副线圈的输出电压不变，当P 向上滑动时，副线圈电路中的电阻变大，由I 2＝U 2R ＋R 0可知，副线圈中的电流减小，根据变流比可知，原线圈中的电流减小，因此电流表的示数变小，A 项错误，B 项正确；保持P 的位置不动，副线圈电路中的电阻不变，当Q 向上移时，副线圈的匝数增多，由变压比可知，副线圈的输出电压增大，由I 2＝U 2R ＋R 0可知，副线圈中的电流增大，由电流比可知，原线圈中的电流增大，电流表示数变大，C 项正确，D 项错误．2．在变电站里，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，所用的器材叫电流互感器．如图所示的A 、B 、C 、D 四个图中，能答案：A解析：电流互感器要把大电流变为小电流，因此原线圈的匝数少，副线圈的匝数多，且原线圈必须串联在火线中，A 项正确．3．通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率P ，原线圈的电压U 保持不变，输电线路的总电阻为R .当副线圈与原线圈的匝数比为k 时，线路损耗的电功率为P 1，若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk ，线路损耗的电功率为P 2，则P 1和P 2P 1分别为 ( )A.PR kU ，1n B ．(P kU )2R ，1n C.PR kU ，1n 2D ．(P kU )2R ，1n 2答案：D解析：根据理想变压器的变压比有 k ＝U 1U ，nk ＝U 2U线路的输送功率不变有P ＝U 1I 1＝U 2I 2 根据焦耳定律有P 1＝I 21R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 12R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P kU 2R P 2＝I 22R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 22R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P nkU 2R ＝P 1n 2 故有P 2P 1＝I 22I 21＝U 21U 22＝1n2.4．(xx·江苏卷) 远距离输电的原理图如图所示，升压变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2，电压分别为U 1、U 2，电流分别为I 1、I 2，输电线上的电阻为R .变压器为理想变压器，则下列关系式中正确的是()A.I 1I 2＝n 1n 2B ．I 2＝U 2RC ．I 1U 1＝I 22R D ．I 1U 1＝I 2U 2答案：D解析：对理想变压器来说，输出功率决定输入功率，两者总相等，故选项D 正确；对只有一组副线圈的理想变压器来说，通过原、副线圈的电流之比等于原、副线圈的匝数之比的倒数，因此选项A 错误；输出电流决定输入电流，I 2是由用户的电流决定的，I 1是由I 2决定的，与输电线上的电阻无关，选项B 错误；输出功率决定输入功率，升压变压器的输入功率应等于用户的功率与输电线上消耗的功率之和，故选项C 错误．5．(多选)如图所示是街头变压器给用户供电的示意图．变压器的输入电压是市电网的电压，不会有很大的波动，输出电压通过输电线输送给用户．输电线的电阻用R 0表示，变阻器R 表示用户用电器的总电阻，当滑动变阻器触头P 向下移动时，下列说法中正确的是 ( )A ．与增加用电器的数目达到的效果相同B ．A 1表的示数随A 2表的示数的增大而增大C ．V 1表的示数随V 2表的示数的增大而增大D ．变压器的输入功率增大答案：ABD解析：当滑动变阻器触头P向下移动时，用电器的总电阻减小，相当于并联的用电器数目增加，同时变压器的输入功率增大，A、D 两项对；电网供电是“用多少供多少”，输出电流增大则输入电流增大，B项对；但变压器的输出电压则由输入电压决定，当输入电压和变压器的匝数比一定时，输出电压一定，C项错．6．(多选)调压变压器是一种自耦变压器，它的构造如图所示．线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上．AB间加上正弦交流电压U，移动滑动触头P的位置，就可以调节输出电压．在输出端连接了滑动变阻器R和理想交流电流表，变阻器的滑动触头为Q.则 ( )A．保持PB．保持P的位置不动，将Q向下移动时，电流表的读数变小C．保持Q的位置不动，将P沿逆时针方向移动时，电流表的计数变大D．保持Q的位置不动，将P沿逆时针方向移动时，电流表的读数变小答案：BC解析：保持P的位置不动，副线圈两端电压不变，将Q向下移动时，滑动变阻器阻值变大，所以电流表的读数变小，B项正确；保持Q的位置不动，将P沿逆时针方向移动时，副线圈匝数变多，所以副线圈两端电压变大，因此电流表的读数变大．7．(多选)(xx·广东卷) 如图所示的电路中，P为滑动变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压U1不变，闭合电键S，下列说法正确的是( )A．P向下滑动时，灯L变亮B．P向下滑动时，变压器的输出电压不变C．P向上滑动时，变压器的输入电流变小D．P向上滑动时，变压器的输出功率变大答案：BD解析：由于理想变压器输入电压不变，则副线圈电压U 2不变，滑片P 滑动时，对灯泡两端的电压没有影响，故灯泡亮度不变，则选项A 错误；滑片P 下滑，电阻变大，但副线圈电压由原线圈电压决定，则副线圈电压不变，故选项B 正确；滑片P 上滑，电阻减小，副线圈输出电流I 2增大，则原线圈输入电流I 1也增大，故选项C 错误；此时变压器输出功率P 2＝U 2I 2将变大，故选项D 正确．8．如图所示，接于理想变压器中的四个规格相同的灯泡都正常发光，那么，理想变压器的匝数比n 1∶n 2∶n 3为 ( )A ．1∶1∶1B ．3∶2∶1C ．6∶2∶1D ．2∶2∶1答案：B．解析：灯泡正常发光，可得U A ＝U B ＝U C ＝U D ，所以U 2＝2U 3.由变压器的电压比公式n 2n 3＝U 2U 3＝2U 3U 3＝21，所以n 2＝2n 3.同理，灯泡正常发光，功率相等，即P A ＝P B ＝P C ＝P D .由P ＝I 2R ，得I A ＝I B ＝I C ＝I D ，即I 1＝I 2＝I 3.由U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3得n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3，即n 1＝n 2＋n 3＝2n 3＋n 3＝3n 3，所以n 1∶n 2∶n 3＝3∶2∶1.9．如图所示，理想变压器B 的原线圈跟副线圈的匝数比n 1∶n 2＝2∶1，交流电源电压u 1＝311sin100πt V ，F 是熔断电流为I 0＝1.0A 的保险丝，负载为一可变电阻．(1)当电阻R ＝100Ω时，保险丝能否被熔断？(2)要使保险丝不被熔断，电阻R 的阻值应不小于多少？变压器输出的电功率不能超过多少？答案：(1)不会 (2)55 Ω 220 W解析：原线圈电压的有效值为U 1＝3112V ＝220V 由U 1U 2＝n 1n 2得副线圈两端的电压 U 2＝n 2n 1U 1＝12×220V ＝110V (1)当R ＝100Ω时，副线圈中电流I 2＝U 2R ＝110100A ＝1.10A 由U 1I 1＝U 2I 2得原线圈中的电流为I 1＝U 2U 1I 2＝110220×1.10A ＝0.55A 由于I 1<I 0(熔断电流)，故保险丝不会熔断．(2)设电阻R 取某一值R 0时，原线圈中的电流I 1刚好达到熔断电流I 0，即I 1＝1.0A ，则副线圈中的电流为I 2＝U 1U 2I 1＝2×1.0A ＝2.0A 电阻R 的阻值为：R 0＝U 2I 2＝1102.0Ω＝55Ω 此时变压器的输出功率为P 2＝I 2·U 2＝2.0×110W ＝220W可见，要使保险丝F 不被熔断，电阻R 的阻值不能小于55Ω，变压器输出的电功率不能超过220W .10．发电机输出功率为100kW ，输出电压是250V ，用户需要的电压是220V ，输电线电阻为10Ω.若输电线中因发热而损失的功率为输送功率的4%.(1)在虚线框中画出此输电线路的示意图；(2)求在输电线路中设置的升压变压器和降压变压器的原、副线圈匝数比.答案：(1)如解析图所示(2)1∶20 240∶11解析：(1)输电线路的示意图如图所示，(2)输电线损耗功率P 线＝100×4%kW ＝4kW ，又P 线＝I 22R 线，输电线电流I 2＝I 3＝20A .原线圈中输入电流I 1＝P U 1＝400A ， 所以n 1n 2＝I 2I 1＝20400＝120. U 2＝U 1n 2n 1＝250×20V ＝5000V ， U 3＝U 2－U 线＝5000－20×10V ＝4800V ，所以n 3n 4＝U 3U 4＝4800220＝24011.。
2019届高考物理一轮复习第十章交变电流传感器课时作业32交变电流的产生及描述
课时作业（三十二）交变电流的产生及描述［基础小题练］1. （2018 •江苏无锡高三上学期质检 ）两个完全相同的电热器，分别通图甲、乙所示的峰值相等的矩形交变电流和正弦式交变电流，则这两个电热器的电功率之比为P 甲：P 乙等于A. 2 ： 1 C. 4 : 1I m【解析】 矩形交变电流的有效值 I 1= I m ,正弦式交变电流的有效值12^—-，根据电【答案】 B2. （2018 •上海静安区一模）如图所示，虚线上方是有界匀强磁场，扇形导线框绕垂直 于框面的轴O 以角速度3沿逆时针方向匀速转动，线框中感应电流方向以逆时针方向为正, 则下图中能正确反映线框转动一周过程中感应电流随时间变化的图象是 （ ）【解析】 当线框进入磁场时，通过线框的磁通量的变化率不变， 即感应电动势及感应 电流大小不变，由右手定则可知，电流方向为逆时针方向， 为正值，当线框全部进入磁场后， 通过线框的磁通量不变，线框中无感应电流，故 A 正确，B 、C D 错误.【答案】 A 3.在一周期性变化的匀强磁场中有一圆形闭合线圈，线圈平面与磁场垂直，如图甲所 示，规定图中磁场方向为正•已知线圈的半径为 r 、匝数为N,B. 2 : 1 D. 1 : 12 2功率公式P = I R 得P 甲：P 乙=I 1 2 2I 2= |m ：=2 : 1,故选项 B 正确.[7I\ a［」[・；X X X X X总电阻为R磁感应强度的最大值为B,变化周期为T,磁感应强度按图乙所示变化•则下列说法正确的是磁通量的变化：△①=B 0 n r 226 n Nr B TT 5T在0〜；禾廿；■〜T 两个时间段内产生的热量相同，有6 62TQ = Q 3= I R- 6, 故 A 对，B 错；T 5T 4T 在2〜百时间内产生的热量： Q = 12R-—6 66一个周期内产生的总热量:【答案】 AC4•如图甲所示，标有“ 220 V 40 W ”的灯泡和标有“ 20卩F 300 V ”的电容器并联到的是（ ）图||| 图乙A.该线圈0〜；电流的大小为 6 26 n Nr B 0RT B 该线圈°〜T电流的大小为23 n Nr B 0RTC.该线圈在一个周期 T 内线圈产生的焦耳热为18 n 2Nr 4B °RTD.该线圈在一个周期T 内线圈产生的焦耳热为9 n4BRT【解析】在°〜訥感应电动势: 解得：E = 线圈中感应电流的大小:E = 6n Nr 2B 0R = RTQ = Q + Q + Q=岀 n Nr 2B ° 2RT故C 对, D 错.交流电源上,为交流电压表，交流电源的输出电压如图乙所示，闭合开关.F 列判断正确△t乙A. t = 丁时刻，£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.乙的示数保持110,2 V 不变 【解析】 £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 U 尸220 2 V 311 V ，大于电容器的 耐压值，故有可能被击穿， C 错.【答案】 B5.—个U 形金属线框在匀强磁场中绕 00轴以相同的角速度匀速转动，通过导线给同 电阻R 供电，如图甲、乙所示.其中甲图中00轴右侧有磁场，乙图中整个空间均有磁场，两磁场感应强度相同•则甲、乙两图中交流电流表的示数之比为1 BSI =- -.题图乙中的磁场布满整个空间，线框中 2 R产生的感应电流如图丁，所以 I ' = 22B R ，则I : I '=1 : 2，即A 正确.BS (i )~R~A. 1 : 2B. 1 : 2C.1 : 4D. 1 : 1【解析】题图甲中的磁场只在 OO 轴的右侧，所以线框只在半周期内有感应电流产生，如图丙，电流表测得是有效值，所以 6.如图所示，N 匝矩形导线框以角速度3在磁感应强度为 B 的匀强磁场中绕轴OO 匀甲【答案】AD. 二极速转动，线框面积为S,线框的电阻为r，外电路接有电阻R理想电流表和二极管管D具有单向导电性，即正向电阻为零，反向电阻无穷大.下列说法正确的是A. 图示位置电流表示数为 0B. R 两端电压的有效值 U ^ #NB S【解析】由题图可知，电流表示数为有效值， 而非瞬时值，选项A 错；因为二极管D 具有单向导 电性，则通过R 的电流为正弦交流电的一半， 感应电动势的瞬时值如图所示， 设感应电动势 的有效值为E,贝U E =?NBS D，电流的有效值I = 二“穿 ，选项B 错，C 对；在一2 r £ r2NBS 个周期内，只有半个周期的时间有电流通过 R,故一个周期内通过 R 的电荷量为q = 苛,选项D 错.【答案】 C［创新导向练］7.电磁感应原理与交变电流知识的应用——电吉他电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器.如图甲所示为电吉他的拾音器的原理图， 在金属弦的下方放置有一个连接到放大器的螺线管.一条形磁铁固定在管内， 当拨动金属弦后，螺线管内就会产生感应电流， 经一系列转化后可将电信号转为声音信号. 若由于金属弦 的振动，螺线管内的磁通量 ①随时间t 的变化如图乙所示，则螺线管内感应电流 i 随时间 t 变化图象为（）C.交流电流表的示数NB SR + rD. —个周期内通过R 的电荷量NBSR+7t■ ! | 1“2T7 u \in 2k tABCD【解析】 由法拉第电磁感应定律， 则螺线管内感应电流随时间t 变化图象为B【答案】B&考查从发电机到用电器（灯泡）之间的关系手摇发电机产生的正弦交流电经变压器给灯泡 L 供电，其电路如图所示.当线圈以角速度3匀速转动时，电压表示数为 U,灯泡正常发光.已知发电机线圈的电阻为 r ,灯泡正常 发光时的电阻为 R 其他电阻可忽略，变压器原线圈与副线圈的匝数比为k ,变压器可视为理想变压器•则（）UA. 灯泡的额定电压为?k k ?u^B. 灯泡的额定功率为――R C. 发电机的线圈中产生的电动势最大值为D.从中性面开始计时，原线圈输入电压的瞬时值表达式为【解析】 由变压公式可知，变压器副线圈输出电压为 泡的额定电压为—，选项A 正确；灯泡的额定功率为k线圈中产生的电动势最大值为 日，有效值为 ，由闭合电路欧姆定律， E = U+ Ir , IU=，联立解得：E m = ' 2 —2R + r U,选项C 错误；从中性面开始计时，原线圈输入电压k R k R的瞬时值表达式为 u = ,2U sin 3 t ，选项D 正确.【答案】 AD9.科学探索一一“再生能源装置”汽车的结构原理 有人为汽车设计的“再生能源装置”原理示意图如图所示，当汽车减速时，线圈受到磁场的阻力作用帮助汽车减速， 同时产生电能储存备用. 设在磁极和圆柱状铁芯之间形成有理u = 2U sin 314 U ,灯泡正常发光，说明灯P = U R 2=kR 选项B 错误；设发电机的想边界的两扇形磁场区域的圆心角均为 a = 90°,磁场均沿半径方向，be 和ad 边在磁场中任一位置的磁感应强度大小均为B,矩形线圈abcd （d 点未显示出）的匝数为 n 边长ab = ed=l 、bc = ad = 21，线圈的总电阻为r .某次测试时，外接电阻 R 和理想交流电流表 A 外力 使线圈以角速度 3逆时针匀速转动，不计线圈转动轴处的摩擦.则下列说法正确的是（）2电流表的示数为R 十r2 & 2 42nB 3 1，所以B 、C 正确，A 、D 错误. 【答案】 BC10•简易发电机的结构及工作原理有一种自行车，它有能向自行车车头灯泡供电的小型发电机, 图中N S 是一对固定的磁极，磁极间有一固定在绝缘转轴上的矩形线圈，转轴的一端有个与自行车后轮边缘接触的摩擦轮.如图乙所示，当车轮转动时，因摩擦而带动摩擦轮转动,从而使线圈在磁场中转动而产生电流给车头灯泡供电.关于此装置，下列说法正确的是A. B. 电流表的示数为2n 3 Bl 2R + rC. 外力做功的平均功率为2 22. 42n B 3 IR + rD. 外力做功的平均功率为 2 22 44n B 3 IR + r【解析】线圈切割磁感线产生的电动势为2e = 2nBI 3 ,由于半个周期无电动势,电动势的有效值为 E = 2nBl 23，所以电流表的示数为丨=R 十r如3 B 1，外力做功的平均功R + r率为P = RE 2其原理示意图如图甲所示;k a■一磁概A. 自行车匀速行驶时线圈中产生的是交流电B. 小灯泡亮度与自行车的行驶速度无关C. 知道摩擦轮和后轮的半径，就可以知道后轮转一周的时间里摩擦轮转动的圈数D. 线圈匝数越多，穿过线圈的磁通量的变化率越大【解析】摩擦轮带动线圈在磁场中绕垂直于磁感线的轴转动，产生交流电，故A正确；行驶速度会影响感应电动势的大小，所以影响灯泡的亮度，故B错误；摩擦轮和后轮属于皮带传动，具有相同的线速度，如果知道了半径关系，就能知道角速度关系，也就能知道转速关系，故C正确；线圈匝数不影响线圈的磁通量的变化率的大小，故D错误.【答案】AC［综合提升练］11. 如图，匀强磁场的磁感应强度B= 0.5 T，边长为L= 10 cm的正方形线圈abed共N =100匝，线圈电阻r = 1 Q .线圈绕垂直于磁感线的轴OO匀速转动，转动的角速度3= 2 n rad/s，外电路电阻R= 4 Q .(1)求交流电表的示数；由图示位置转过60°角时的感应电动势的值；⑵取n 2= 10,求线圈转动一周电流产生的总热量；1⑶由图示位置开始，求在线圈转过4周期的时间内通过电阻R的电荷量.【解析】(1)感应电动势的最大值，E= NBL Q = 100X 0.5 X 0.1 2X2 n V = 3.14 V—,+E m电流的最大值I m = - = 0.63 AR+ r交流电压表的示数 U = IR = 1.76 V转过60°时的瞬时感应电动势 e = E eos 60 ° = 3.14 X 0.5 V = 1.57 V.2n⑵周期T = = 1 s线圈转动一周产生的热量 Q = I ( R + r ) T 联立解得Q = 1 J.电流的有效值I m_2 =0.44 A1 —⑶△ t = 4T 内通过电阻R 的电荷量q = I • △ tC.【答案】 (1)1.76 V 1.57 V (2)1 J (3)0.1 C12. 如图甲所示，发光竹蜻蜓是一种常见的儿童玩具， 它在飞起时能够持续闪烁发光. 某 同学对竹蜻蜒的电路做如下简化： 如图乙所示，半径为L 的导电圆环绕垂直于圆环平面、 通 过圆心O 的金属轴OQ 以角速度3匀速转动，圆环上接有电阻均为 r 的三根金属辐条 OR OQ OR 辐条互成120°角.在圆环左半部分分布着垂直圆环平面向下、磁感应强度为 B 的 匀强磁场，在转轴OQ 与圆环的边缘之间通过电刷 N M 与一个LED 灯相连(假设LED 灯电阻 恒为r ) •其他电阻不计，从辐条 OR 进入磁场开始计时.(1)在辐条OP 转过60°的过程中，求通过 LED 灯的电流；⑵求圆环每旋转一周，LED 灯消耗的电能；⑶为使LED 灯闪烁发光时更亮，可采取哪些改进措施？ (请写出三条措施)【解析】 (1)在辐条OP 转过60°的过程中，OR OQ 均处在磁场中，电路的电动势为1 2r r E = 2BE 3电路的总电阻为R = 2+ 2= r由闭合电路欧姆定律，电路的总电流为 E BL 2— 1 = R = 2r (2)设圆环转动一周的周期为 T ,在辐条OR 转过60°的过程中，LED 灯消耗的电能 Q2 T1 =I 2r •在辐条OR 转过60°〜120°的过程中，仅 OF 处在磁场中，电路的电动势为E ，=-6 2BE 3r 4rER +7，△①=B L — 0,联立解得q = 0.1 BL 23 4r 图甲 通过LED 灯的电流电路的总电阻为R = r + 3 = ~3E' 3BL2由闭合电路欧姆定律知，电路的总电流为|'=—= —R 8r1 BL T 通过LED灯的电流1'戶31'=#LED灯消耗的电能Q= 1' 2r• 6圆环每旋转一周，LED灯消耗的电能发生三次周期性变化，则B2L464r(3)例如: 增大角速度，增强磁场，增加辐条的长度，减小辐条的电阻、增加辐条数量等.BL?®5n 3 B2L4□"丄「【答案】⑴4r(2) 64r(3)见解析Q= 3x( Q + Q)=。
2019届高考物理一轮归纳提升课件：第十章 交变电流 传感器(38页)
图 10－5
高三一轮总复习·物理
A．保持 Q 的位置不动，将 P 向上滑动时，电流表的读 数变大 B．保持 Q 的位置不动，将 P 向上滑动时，电流表的读 数变小 C．保持 P 的位置不动，将 Q 向上滑动时，电流表的读 数不变 D．保持 P 的位置不动，将 Q 向上滑动时，电流表的读 数变小
高三一轮总复习·物理
图 10－6 如图 10－6 所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接 有两个相同的灯泡 L1 和 L2，输电线的等效电阻为 R.开始时， 开关 S 断开，当 S 接通时，以下说法正确的是( A．副线圈两端 M、N 的输出电压减小 B．副线圈输电线等效电阻 R 上的电压增大 C．通过灯泡 L1 的电流减小 D．原线圈中的电流增大 )
【答案】 5 A
高三一轮总复习·物理
用“数形结合”思想分析交变电流图象
1.从交变电流的图象可以看出交流电的最大值、周期及 交变电流的变化规律． 2．从图象获得的信息可以帮助我们求解有效值、书写交 变电流瞬时值表达式等．
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(多选)(2014· 山东青岛二中测试)一矩形线圈， 在 匀强磁场中绕垂直磁感线的对称轴转动，形成如图 10－3 所 示的交变电动势图象，根据图象提供的信息，以下说法正确 的是( )
【答案】 BCD
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1．一个 10 Ω 的电阻，它两端的电压 u 随时间 t 的变化 规律如图 1 所示，则( )
图1
A．流过电阻的最大电流是 22 A B．用交流电压表测量电阻两端的电压，其示数约为 311 V C．电阻消耗的功率为 9 680 W D．在交流电变化的前半个周期内，电阻产生的焦耳热是 48.4 J
【答案】
ABC
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课时作业（三十二）交变电流的产生及描述
[基础小题练]
1．(2018·江苏无锡高三上学期质检)两个完全相同的电热器，分别通图甲、乙所示的峰
值相等的矩形交变电流和正弦式交变电流，则这两个电热器的电功率之比为P甲∶P乙等于()
A. 2∶1 B．2∶1
C．4∶1 D．1∶1
I m 【解析】
矩形交变电流的有效值I 1＝I m，正弦式交变电流的有效值I2＝，根据电功率
2
I m
公式P＝I2R得P甲∶P乙＝I21∶I2＝I2m∶(2 )2＝2∶1，故选项B正确．
【答案】 B
2．(2018·上海静安区一模)如图所示，虚线上方是有界匀强磁场，扇形导线框绕垂直于
框面的轴O以角速度ω沿逆时针方向匀速转动，线框中感应电流方向以逆时针方向为正，则下图中能正确反映线框转动一周过程中感应电流随时间变化的图象是()
【解析】当线框进入磁场时，通过线框的磁通量的变化率不变，即感应电动势及感应电流大小不变，由右手定则可知，电流方向为逆时针方向，为正值，当线框全部进入磁场后，通过线框的磁通量不变，线框中无感应电流，故A正确，B、C、D错误．
【答案】 A
3．在一周期性变化的匀强磁场中有一圆形闭合线圈，线圈平面与磁场垂直，如图甲所示，规定图中磁场方向为正．已知线圈的半径为r、匝数为N，总电阻为R，磁感应强度的最大值为B0，变化周期为T，磁感应强度按图乙所示变化．则下列说法正确的是()
1
T6πNr2B0
A．该线圈0～电流的大小为
6 RT
T3πNr2B0
B．该线圈0～电流的大小为
6 RT
18π2N2r4B20
C．该线圈在一个周期T内线圈产生的焦耳热为
RT
9π2N2r4B20
D．该线圈在一个周期T内线圈产生的焦耳热为
RT
TΔΦ
【解析】在0～内感应电动势：E＝N
6 Δt
磁通量的变化：ΔΦ＝B0πr2
6πNr2B0
解得：E＝
T
E6πNr2B0
线圈中感应电流的大小：I＝＝
R RT
T5T
在0～和～T两个时间段内产生的热量相同，有
6 6
T
Q1＝Q3＝I2R·，故A对，B错；
6
T5T4T
在～时间内产生的热量：Q2＝I2R·
6 6 6
一个周期内产生的总热量：
18πNr2B02
Q＝Q1＋Q2＋Q3＝，故C对，D错．
RT
【答案】AC
4．如图甲所示，标有“220 V40 W”的灯泡和标有“20μF300 V”的电容器并联到交○
流电源上，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V
的是()
T○
A．t＝时刻，的示数为零
2
V
2
B．灯泡恰好正常发光
C．电容器不可能被击穿
○
D. 的示数保持110 2 V不变
V
○
【解析】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
V
泡的额定电压，灯泡正常发光，B正确；电压的峰值U m＝220 2 V≈311V，大于电容器的耐压值，故有可能被击穿，C错．
【答案】 B
5．一个U形金属线框在匀强磁场中绕OO′轴以相同的角速度匀速转动，通过导线给同一电阻R供电，如图甲、乙所示．其中甲图中OO′轴右侧有磁场，乙图中整个空间均有磁场，两磁场感应强度相同．则甲、乙两图中交流电流表的示数之比为()
A．1∶2 B．1∶2
C.1∶4 D．1∶1
【解析】题图甲中的磁场只在OO′轴的右侧，所以线框只在半周期内有感应电流产生，
1BSω
如图丙，电流表测得是有效值，所以I＝.题图乙中的磁场布满整个空间，线框中产生的
2 R
2BSω
感应电流如图丁，所以I′＝，则I∶I′＝1∶2，即A正确．
2 R
【答案】 A
6．如图所示，N匝矩形导线框以角速度ω在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴OO′匀速转动，线框面积为S，线框的电阻为r，外电路接有电阻R、理想电流表和二极管D.二极管D 具有单向导电性，即正向电阻为零，反向电阻无穷大．下列说法正确的是()
3
A．图示位置电流表示数为0
2
B．R两端电压的有效值U＝NBSω
2
NBSω
C．交流电流表的示数
2R＋r
NBS
D．一个周期内通过R的电荷量
R＋r
【解析】
由题图可知，电流表示数为有效值，而非瞬时值，选项A错；因为二极管D具有单向导电性，则通过R的电流为正弦交流电的一半，感应电动势的瞬时值如图所示，设感应电动势的有
1 E NBSω
效值为E，则E＝NBSω，电流的有效值I＝＝，选项B错，C对；在一个周期
2 R＋r2R＋r
2NBS
内，只有半个周期的时间有电流通过R，故一个周期内通过R的电荷量为q＝，选项D错．
R＋r 【答案】 C
[创新导向练]
7．电磁感应原理与交变电流知识的应用——电吉他
电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器．如图甲所示为电吉他的拾音器的原理图，在
金属弦的下方放置有一个连接到放大器的螺线管．一条形磁铁固定在管内，当拨动金属弦后，
螺线管内就会产生感应电流，经一系列转化后可将电信号转为声音信号．若由于金属弦的振动，螺线管内的磁通量Φ随时间t的变化如图乙所示，则螺线管内感应电流i随时间t变化图象
为()
【解析】由法拉第电磁感应定律，则螺线管内感应电流随时间t变化图象为B.
【答案】 B
8．考查从发电机到用电器(灯泡)之间的关系
4
手摇发电机产生的正弦交流电经变压器给灯泡L供电，其电路如图所示．当线圈以角速度ω匀速转动时，电压表示数为U，灯泡正常发光．已知发电机线圈的电阻为r，灯泡正常发光时的电阻为R，其他电阻可忽略，变压器原线圈与副线圈的匝数比为k，变压器可视为理想变压器．则()
U
A．灯泡的额定电压为
k
k2U
2 B．灯泡的额定功率为
R
2R＋r
C．发电机的线圈中产生的电动势最大值为
U
R
D．从中性面开始计时，原线圈输入电压的瞬时值表达式为u＝2U sin ωt
U
【解析】由变压公式可知，变压器副线圈输出电压为U2＝，灯泡正常发光，说明灯泡
k
U U U2
2
的额定电压为，选项A正确；灯泡的额定功率为P＝＝，选项B错误；设发电机的线圈k R k
2R
E m U2
中产生的电动势最大值为E m，有效值为E＝，由闭合电路欧姆定律，E＝U＋Ir，IU
＝，
2 k2R
2k2R＋r
联立解得：E m＝U，选项C错误；从中性面开始计时，原线圈输入电压的瞬时值k2R
表达式为u＝2U sin ωt，选项D正确．
【答案】AD
9．科学探索——“再生能源装置”汽车的结构原理
有人为汽车设计的“再生能源装置”原理示意图如图所示，当汽车减速时，线圈受到磁场
的阻力作用帮助汽车减速，同时产生电能储存备用．设在磁极和圆柱状铁芯之间形成有理想边界的两扇形磁场区域的圆心角均为α＝90°，磁场均沿半径方向，bc和ad边在磁场中任一位
置的磁感应强度大小均为B，矩形线圈abcd(d点未显示出)的匝数为n，边长ab＝cd＝l、bc＝ad＝2l，线圈的总电阻为r.某次测试时，外接电阻R和理想交流电流表A，外力使线圈以角速
度ω逆时针匀速转动，不计线圈转动轴处的摩擦．则下列说法正确的是()
5。