2016版高二物理专题13 交变电流的产生和描述有效值暑假作业(含解析)

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交变电流习题(答案解析)

一. 教学内容：专题一交变电流［教学过程］一. 交流电：1. 交流电：大小和方向随时间作周期性变化的电流。

如：￥2. 正弦交流电的产生：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场轴匀速转动。

（1）电动势的产生：,③任意时刻t，线圈从中性面转过角度θ=ω·t说明：①交流电的峰值与线圈转轴位置和线圈形状都无关。

②交流电瞬时表达式是正弦或余弦，取决于计时零点线圈所处位置。

-（2）外电路闭合，R外，r（3）线圈转动一圈，交流电变化一个周期，电流方向变化两次。

（每经过中性面时，e=0，i=0，电流方向将发生改变）~3. 描述交流电变化规律：4. 描述交流电物理量：.（5）有效值：根据交流电热效应利用等效原理规定：让交流电和恒定电流通过同样阻值的电阻，在相等时间内产生的热量Q相等，则恒定电流的值为交流电有效值。

式交流电，依据定义Q交=Q直求有效值。

…（2）通常所说交流电值均指交流电的有效值。

秒电流方向改变100次）交流电器的铭牌上标明U额、I额是有效值，交流电表（电压表、电流表）读数也是有效值。

（3）计算通过电量，用平均值，计算交流产生热量，电功率用有效值。

Q=I2Rt，P=I2R二. 变压器1. 主要构造：输入线圈（原、初级）、输出线圈（副、次级）、闭合铁芯、符号：2. 工作原理：原线圈输入交流电U1，在铁芯中产生变化的磁通量，这样原线圈产生自感，副线圈产生电磁感应，反过来，副线圈在铁芯中产生变化的磁通量，引起原线圈的电磁感3. （1）理想变压器：传输交流电能时，自身不消耗电能。

P2=P1。

①原、副线圈没有电阻，不产生焦耳热，不计铜损。

③不计铁芯内电磁感应，即不计铁损。

?注：￥三. 远距离输电1. 输电原理：输电线总电阻R线，输送电功率P，输电电压U。

2. 高压输电原理：已知P输，输电电压U，输电线电阻R线，n1，n2，n3，n4。

/【典型例题】例1. 如图所示，N=100匝的正方形线圈，边长L=10cm，电阻r=1Ω，在匀强磁场中，B=，以n=100/π（r/s）的转速匀速转动，线圈通过滑环和电刷与R=9Ω的电阻组成闭合回路（伏特表是恒热电表），求：（1）从中性面开始计时，写出线圈中产生电动势e的表达式。

交变电流的产生和描述交流电电磁场

第1单元交变电流的产生和描述一、选择题1.下列四幅图是交流电的图象，其中能正确反映我国居民日常生活所用交流电的是()2.如图所示，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P1和P2以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时（）A.线圈绕P1转动时的电流等于绕P2转动时的电流B.线圈绕P1转动时的电动势小于绕P2转动时的电动势C.线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同，都是a→b→c→dD.线圈绕P1转动时dc边受到的安培力大于绕P2转动时dc边受到的安培力3.如图所示的直流电通过图中的电阻R，则交变电流表的示数为( )A.2.5 AB.2.8C.4.0 AD.4.5 A4.如图所示，单匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中，线圈轴线OO′与磁场边界重合，线圈按图示方向匀速转动，t=0时刻线圈平面与磁场方向垂直，规定电流方向沿abcda为正方向，则线圈内感应电流随时间变化的图象是()5.如图所示的电路中，三个完全相同的灯泡a、b、c分别与电阻R、电感L和电容C串联成三个支路，当电路两端接入220 V、50 Hz的交变电压时，三个灯泡的亮度相同，若保持交变电压大小不变，将其频率增大到100 Hz，则将发生的现象是( )A.三灯泡亮度不变B.三灯泡均变亮C.a不变，b变亮,c变暗D.a不变，b变暗，c变亮6.（2008年广东高考）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，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 A7.一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.该线圈相应产生的交流电动势的图象如图乙所示8.（2008年山东高考）图甲、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( )A.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=311si n100πt VD.图甲所示电压的匝数比为10∶1的变压器变压后，频率变为原来的1109.电阻R1、R2与交流电源按照图甲方式连接，R1=10 Ω，R2=20 Ω.合上开关S后，通过电阻R2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1.22 AD.R 2两端的电压最大值是62 V10.如图所示，在两平行金属板中央有一个静止的电子（不计重力），当两板间加上交变电压后，能使电子有可能做往返运动的电压是()二、非选择题11.如图所示，间距为l 的光滑平行金属导轨，水平地放置在竖直方向的磁感应强度为B 的匀强磁场中，右端接阻值为R 的电阻，一电阻为r 、质量为m 的导体棒放置在导轨上，在外力F 作用下从t =0的时刻开始运动，其速度随时间的变化规律为v=v m sin ωt .不计导轨电阻.求：（1）从t =0到t = 2πω时间内电阻R 产生的热量；（2）从t =0到t =2πω时间内外力F 所做的功.12.电压u=1202si nωt 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u0=602V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？（已知人眼的视觉暂留时间约为1s）16第2单元变压器电能的输送一、选择题1.钳形电流表的外形和结构如图（a）所示.图（a）中电流表的读数为1.2 A.图（b）中用同一电缆线绕了3匝，则( )A.这种电流表能测直流电流，图(b)的读数为2.4 AB.这种电流表能测交流电流，图(b)的读数为0.4 AC.这种电流表能测交流电流，图（b）的读数为3.6 AD.这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图（b）的读数为3.6 A2.如图所示，理想变压器输入端PQ接稳定的交流电源，通过单刀双掷开关S可改变变压器初级线圈匝数（图中电压表及电流表皆为理想电表），则下列说法中正确的是()A.当滑片c向b端移动时，变压器输入功率变大B.当滑片c向a端移动时，电流表A1的示数将减小，电压表V的示数不变C.当滑片c向b端移动时，电流表A2的示数将变大，电压表V的示数也变大D.滑片c不动，将开关S由1掷向2时，三个电表A1、A2、V的示数都变大3.（2008年北京高考）一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=11∶5，原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u如图所示.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.与电阻并联的电压表的示数是1002 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 W4.如图所示，一理想变压器原、副线圈匝数比为3∶1，副线圈上接三个相同的灯泡，均能正常发光，原线圈中再串一个相同的灯泡L ，则( )A.灯L 也能正常发光B.灯L 比另三灯都暗C.灯L 将会被烧坏D.不能确定5.（2009年山东高考）某小型水电站的电能输送示意图如下，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.3124n n n n > B.3124n n n n < C.升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压D.升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率6.如图所示,在绕制变压器时,某人误将两个线圈绕在图示变压器铁芯的左、右两个臂上,当通以交流电时,每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈,另一半通过中间的臂.已知线圈1、2的匝数之比为N 1∶N 2=2∶1,在不接负载的情况下()A.当线圈1输入电压220 V 时，线圈2输出电压为110 VB.当线圈1输入电压220 V 时，线圈2输出电压为55 VC.当线圈2输入电压110 V 时，线圈1输出电压为220 VD.当线圈2输入电压110 V 时，线圈1输出电压为110 V7.在远距离输电时，输送的电功率为P ，输电电压为U ，所用导线电阻率为ρ，横截面积为S ，总长度为L ，输电线损失的电功率为P′，用户得到的电功率为P 用，则P′、P 用的关系式正确的是( )8.如图所示的甲、乙两电路中，当a 、b 两端与e 、f 两端分别加上220 V 的交流电压时，测得c 、d 间与g 、h 间的电压均为110 V.若分别在c 、d 两端与g 、h 两端加上110 V 的交流电压，则a 、b间与e 、f 间的电压分别为( )A.220 V ，220 VB.220 V ，110 VC.110 V ，110 VD.220 V ，09.如图所示，有一理想变压器，原、副线圈的匝数比为n .原线圈接正弦交流电压U ，输出端接有一个交流电流表和一个电动机.电动机线圈电阻为R.当输入端接通电源后，电流表读数为I,电动机带动一重物匀速上升.下列判断正确的是( )A.电动机两端电压为IRB.电动机消耗的功率为I 2RC.原线圈中的电流为n ID.变压器的输入功率为UI n10.2008年1月份，我国南方大部分地区遭遇特大雪灾，输电线表面结冰严重，导致线断塔倒.某学校实验兴趣小组设计了利用输电导线自身电阻发热除冰的救灾方案，处理后的电路原理如图所示,输电线路终端降压变压器用模拟负载R0代替，RL为输电线电阻，并将电阻RL放入冰雪中，在变压器原线圈两端加上交变电流后即出现冰雪融化的现象.为了研究最好除冰方案，下列模拟实验除给定操作外，其他条件不变，不考虑其可行性，你认为其中最合理的是( )A.将调压变压器滑动触头P向上移动一些B.将调压变压器滑动触头P向下移动一些，同时延长通电时间C.通过计算，选择适当输出电压，并闭合S将模拟负载R0短时短路D.通过计算，选择适当输出电压，并将模拟负载R0的阻值增大一些二、非选择题11.如图所示，理想变压器原线圈中输入电压U1=3 300 V，副线圈两端电压U2为220 V，输出端连有完全相同的两个灯泡L1和L2，绕过铁芯的导线所接的电压表V的示数U=2 V.求：（1）原线圈n1等于多少匝？（2）当开关S断开时，电流表A2的示数I2=5 A.则电流表A1的示数I1为多少？（3）当开关S闭合时，电流表A1的示数I1′等于多少？12某发电站的输出功率为104 kW，输出电压为4 kV,通过理想变压器升压后向80 km 远处供电.已知输电导线的电阻率为ρ=2.4×10-8Ω·m，导线横截面积为1.5×10-4 m2，输电线路损失的功率为输出功率的4%，求：（1）升压变压器的输出电压；（2）输电线路上的电压损失.第3单元电磁场电磁波一、选择题1.下列关于电磁场的说法中正确的是( )A.只要空间某处有变化的电场或磁场，就会在其周围产生电磁场，从而形成电磁波B.任何变化的电场周围一定有磁场C.振荡电场和振荡磁场交替产生，相互依存，形成不可分离的统一体，即电磁场D.电磁波的理论在先，实践证明在后2.（2009年天津高考）下列关于电磁波的说法正确的是( )A.电磁波必须依赖介质传播B.电磁波可以发生衍射现象C.电磁波不会发生偏振现象D.电磁波无法携带信息传播3.关于雷达，下列说法正确的是( )A.雷达只是用来向外发射电磁波的装置B.雷达只是用来接收外界电磁波的装置C.雷达除了向外界发射电磁波，它还要接收它发射出去的被障碍物反射回来的电磁波D.雷达只能测出物体的位置，但不能描绘出物体的形状4.关于电磁波传播速度表达式v=λf，下述结论正确的是( )A.波长越长，传播速度就越大B.频率越高，传播速度就越大C.发射能量越大，传播速度就越大D.电磁波的传播速度与传播介质有关5.手机A的号码为12345670002，手机B的号码为12345670008，手机A拨手机B时，手机B发出响声，并且显示屏上显示A的号码12345670002，若将手机A置于一透明真空罩中，用手机B拨叫A则( )A.发出响声，并显示B的号码12345670008B.不发出响声，但显示B的号码12345670008C.不发出响声，但显示A的号码12345670002D.既不发出响声，也不显示号码6.电视机在室内接收电视台向空中发射的电磁信号时，下列判断正确的是( )A.当电视机所在处离电视发射塔较近时，用室内天线也可以接收信号，这是电磁波的衍射现象造成的B.电磁波在传播过程中遇到金属物质时，要损失一部分能量C.在离电视发射塔远处时要用架设室外天线的方法接收信号，这是由于发送电视信号用的是微波，波长短，基本上是直线传播D.有线电视的信号也是通过电磁波传送的7.一个电子向一个固定不动的质子运动的过程中，则( )A.有可能发射电磁波B.不可能发射电磁波C.电子和质子组成的系统能量一定守恒D.电子和质子组成的系统动量守恒8.在电磁波发射与接收过程中，互为逆过程的是( )A.调制与调谐B.调幅与调频C.调制与检波D.调谐与检波9.2006年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家，以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上的微小变化.他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点.下列与宇宙微波背景辐射黑体谱相关的说法中正确的是( )A.微波是指波长在10-3m到10 m之间的电磁波B.微波和声波一样都只能在介质中传播C.黑体的热辐射实际上是电磁辐射D.普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说10.如图所示是一个水平放置的玻璃圆环型小槽，槽内光滑，槽的宽度和深度处处相同，现将一直径略小于槽宽的带正电小球放在槽中，让它受绝缘棒打击后获得一初速度v0，与此同时，有一变化的磁场垂直穿过玻璃形小槽外径所对应的圆面积，磁感应强度的大小跟时间成正比，其方向竖直向下，设小球在运动过程中电荷量不变，那么( )A.小球受到的向心力大小不变B.小球受到的向心力大小不断增加C.洛伦兹力对小球做了正功D.小球受到的磁场力逐渐变大二、非选择题11.（1）麦克斯韦理论的内容是： .（2）电磁波在传播过程中，每处的电场方向和磁场方向总是的，并和该处电磁波的传播方向，这就说明电磁波是波.（3）目前雷达发射的电磁波频率多在200 M Hz至1 000 M Hz的范围内.请回答下列关于雷达和电磁波的有关问题.①雷达发射电磁波的波长范围是多少？②能否根据雷达发出的电磁波确定雷达和目标间的距离?12.无线电广播的中波段波长范围是187~560 m.（1）试求无线电广播的中波段频率范围.（2）为避免邻近电台干扰，两个电台的频率范围至少应差104Hz，那么此波段中最多能容纳多少个电台？一、选择题1.解析:我国居民日常生活所用交流电的电压有效值为220 V,频率为50 Hz.由此可算出最大电压值为2202V=311 V,周期T=0.02 s.符合条件的只有C.答案:C2.解析:产生正弦交流电的条件是轴和磁感线垂直，与轴的位置和线框形状无关，转到图示位置时产生的电动势E具有最大值E m=n BSω由欧姆定律I=E/R总可知此时I相等，A对，B错.由右手定则可知电流方向为a→d→c→b，故C错.两种情况下cd边受的安培力均为F=BL cd I,故D错.答案:A3.解析:如图所示的直流电的大小是变化的，它不属于恒定电流，而交变电流表的示数为电流的有效值，但这个电流的有效值不是5/2 A.显然，应该从电流有效值的定义来求解.图中的I-t图象是正弦曲线，在半个周期内，它的有效值与正弦交变电流的有效值相同，再根据直流电在一个周期内所做的功和其有效值做功等效的关系，就可以求出通过电流表的示数.答案:A4.解析:由楞次定律可知前半个周期感应电流沿adcba方向，后半个周期沿abcda的方向，因线圈绕垂直磁场的轴匀速转动，所以产生正弦式交变电流，A正确.答案:A5.解析:因为电阻不随频率改变，而感抗随频率的增大而增大，容抗随频率的增大而减小，所以交流电的频率增大，电感支路的电流减小，电容支路的电流增大，电阻支路的电流不变，由此得出正确答案为D项.答案:D6.解析:由图象可知，交变电流的周期为0.250 s,频率为4 Hz,交变电流的最大值为20 10A=2 A，有效值为22A= 2A,所以应选C.答案:C7.解析:答案:B8.解析:因图象的纵坐标上电压的正负表示电压的方向，因此两图均为交流电，A错；对于正弦交流电才有U有效=，虽然两图的峰值相同，但图乙非正弦（余弦）交流电不适用上式有效值的求法，故B错；正弦交流电电压瞬时值的表达式为U=U m si nωt，由图象可知U m=311 V,T=2×10-2 s,可得ω= 2T=100π，代入上式得U=311si n100πt，故C对；由变压器原理可知变压器只能根据匝数比改变电压和电流，它不会改变周期和频率，故D 错.答案:C9.解析:由i-t图象可知，电流最大值I m A,有效值=0.6 A,因R1与R2串联，则I1=I=0.6 A,U1=IR1=6 V,I2m=I m A,U2m=I m R2V,故A、C、D错，B正确.答案:B10.解析:对A图象可知,电子先做加速度减小的加速运动，14T时刻速度最大，由14T到1 2T做加速度增加的减速运动，12T时刻速度为零.从12T到34T电子反向做加速度减小的加速运动，34T时刻速度最大，由34T到T做加速度增大的减速运动，T时刻速度为零，回到原位置，即电子能做往复运动.同样的方法可得B、C也对. 答案:ABC二、非选择题11.12.解析:（1）如图所示，画出一个周期内交流电的u-t图，其中阴影部分对应的时间t1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4t1.（2）很明显霓虹灯在工作过程中是忽明忽暗的，而熄灭的时间间隔只有1300s(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116s远大于1300s,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1.解析:该钳形电流表的工作原理为电磁感应现象，所以只能测交流电流，且电流与匝数成反比，故C项正确.答案:C2.解析:c向b端移动时，R变大，输出功率222UPR，又因U2不变，则P2减小，所以输入功率减小，A 项错；c 向a 移动时，R 变小，A 2示数22U I R=变大，则A 1示数变大，B 项错；c 向b 移动时，R 变大，由22U I R=知，A 2示数变小，故C 项错；当滑片c 不动，开关S 由1掷向2时，原线圈匝数n 1减少，由122n U n =知U 2变大，故A 2示数变大，A 1示数变大，故D 项正确. 答案:D3.解析:原线圈中电压的有效值是220 V.由变压比知副线圈中电压为100 V,流过电阻的电流是10 A ；与电阻并联的电压表的示数是100 V ；经过1分钟电阻发出的热量是6×104 J;P入=P 出=22U R = 210010W=1×103 W,D 项正确. 答案:D4.解析:原、副线圈中的电流之比为112213I n I n ==,而副线圈中通过每盏灯的电流均为其额定电流I 额=23I .又I 1=13I 2，所以通过原线圈中灯L 的电流恰为其额定电流，灯L 正常发光，所以A 正确.答案:A 5.答案:AD6.答案:BD7.答案:BD8.解析:图甲中只要加交流电，其电压比就等于线圈的匝数比，所以ab间电压为220 V;图乙中e、f两端加220 V的交流电压时，测得g、h间的电压为110 V，此时为变阻器的分压接法（滑片正好在变阻器的中央位置）；如果在g、h两端加上110 V的交流电压，则e、f间的电压与g、h两端的电压相等（此时变阻器的上部分电阻相当于导线）.故B正确.答案:B9.解析:电动机两端电压为Un，故电动机消耗的功率为IUn,即为变压器的输入功率，原线圈中的电流I0=I/n.答案:D10.解析:输电线的导线电阻RL一定，将调压变压器滑动触头P向上移动一些，可以增大输出电压和输出电流，因此RL上消耗的功率增大，可以增强除冰效果，但同时也增大了电能消耗；延长通电时间，虽可以增大发热量，但发热慢，若发热与导线散热平衡，则导线上的冰是不能除去的；如果所加电压适当，闭合S将模拟负载R0短时短路，可以将所有电能在RL上释放短时产生大量热量而除冰，适当电压可保证输电线不被烧断，节能省时；若增大R0，则RL上的电功率会减小，因此最合理的是方案C.答案:C二、非选择题11.解析:（1）由电压与变压器匝数的关系可得：U1/n1=U2/n2=U,则n1=1 650匝.（2）当开关S断开时，有：U1I1=U2I2,I1=U2I2/U1=13A.（3）当开关S断开时，有：RL1=U2/I2=44 Ω.当开关S闭合时，设副线圈总电阻为R′，有R′=RL1/2=22 Ω，副线圈中的总电流为I2′,则I2′=U2/R′=10 A.由U1I1′=U2I2′可知，I1′=U2I2′/U1= 23A.答案:(1)1 650匝（2）13A（3）23A12.解析:根据已知输电导线的电阻率、导线横截面积和输电距离，首先求出导线电阻，然后依据能量关系计算导线电阻的功率损失，由损失功率再进一步计算导线上的电流，最后依据变压器的基本关系求解.（1）输电线的电阻为R=2ρL/S=25.6 Ω,P损=P出×4%=107×4% W=4×105 W=I2R，所以输电导线的电流为I=125 A,升压变压器的输出电压为U2=PI=710125WA,所以U2=80 000 V.（2）输电线路上的电压损失为U′=IR=3 200 V.答案:(1)80 000 V (2)3 200 V1.解析:根据麦克斯韦的电磁场理论可知选项A错误.若电场或磁场的变化是均匀的，则不能形成电磁波，只能形成稳定的磁场或电场，B项正确.若电场的变化是非均匀的，则可形成电磁场，由电磁场的定义可知C正确.英国物理学家麦克斯韦从理论上预见了电磁波的存在，并指出电磁波的特点.例如：电磁波的传播不需要介质，它在真空中的速度等于光速，电磁波是横波等，进而说明光是电磁波家庭中的一员.二十多年后德国物理学家赫兹用实验验证了电磁波的存在.所以D正确.答案:BCD2.解析:电磁波可以在真空中传播，能发生干涉、衍射、偏振等现象.并且它可以传递信息，可知只有B选项正确.答案:B3.解析:雷达是发射电磁波后再接收反射回来的电磁波，利用发射和接收的时间差计算出被测物距雷达距离s=12cΔt,还可以描绘出物体的形状.答案:C4.答案:D5.解析:电磁波可以在真空中传播，而声波传播则需要介质.当手机B拨手机A时（A置于一透明真空罩中），A能显示B的号码，不能发出响声，即B正确.答案:B6.解析:电磁波从室外传播到室内时发生了衍射，使得在不同位置处的电视机用室内天线就可以接收到电磁信号，A 选项正确；电磁波遇到金属导体时，使金属内部产生感应电流，从而损失一部分能量，B 选项正确；电磁信号是用微波发射的，而微波波长较小，其衍射能力不强，故在离电视台较远的地方，一般用架得很高的室外天线来接收电磁信号，C 选项正确；有线电视是通过导线直接输送电磁信号的，而不是通过电磁波传送的，D 选项错误. 答案:ABC7.解析:一个电子向一个固定不动的质子运动的过程中，电子受到质子的库仑力的作用（库仑力F =ke 2/r 2,r 是减小的，F 是增大的，所以加速度增大），做加速度增大的加速度运动，也就是说电子在运动过程中，周围空间会产生非均匀变化的电场，由麦克斯韦的电磁场理论可知，它有可能向外辐射电磁波，所以A 选项正确，B 选项错误.由于有向外辐射电磁波的可能性，系统的能量肯定不守恒，C 项不正确.质子是被固定的，也就是说电子和质子组成的系统有外力的作用，动量也不守恒，D 选项不正确. 答案:A8.解析:调制是把需要发送的信号加到高频的电磁波上，而检波则是从接收到的被调制过的高频电磁波中检出低频信号，它们互为逆过程. 答案:C9.解析:由电磁波谱的划分可知，A 对.微波的本质是电磁波，可以在真空中传播，无需介质.声波的本质是机械波，只能在介质中传播，B 错.黑体辐射可以辐射各种波长的电磁波，本质上是电磁辐射，C 对.根据普朗克的量子假说推算出的黑体辐射规律和观测到的事实符合得相当好，D 对. 答案:ACD10.解析:由麦克斯韦电磁场理论和楞次定律得，当B 增加时，将产生一个与v 0同向的电场，因小球带正电，电场将对小球做正功，其速度随时间增大，向心力的大小m 2v r也随之增大，故B 项正确，而A 项错误.因B 随时间增大，v 也随时间增大，故所受的洛伦兹力q v B 也增大，故D 项正确.因洛伦兹力对运动电荷不做功，故C 项错误. 答案:BD二、非选择题11.解析:（1）麦克斯韦电磁理论的内容是：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场. （2）电磁波在传播过程中，每处的电场方向和磁场方向总是垂直的，并和该处电磁波的传播方向垂直，这说明电磁波是横波. （3）①由v =λf 可得：λ1=1v f =863.01020010⨯⨯ m=1.5 m ,λ2=2vf = 863.010100010⨯⨯m =0.3 m .②电磁波测距离的原理就是通过发射和接收的时间间隔来确定距离，所以可根据s =12vt 确定和目标间的距离. 答案:（1）见解析（2）垂直垂直横波（3）①0.3 m ~1.5 m ②可以12.解析:（1）由c =λf 得f 1=1c λ=8310187⨯ Hz =1.6×106 Hzf 2=2cλ= 8310560⨯Hz =5.36×105 Hz所以中波段的频率范围为5.36×105~1.6×106 Hz . （2）由于两个电台间的频率相差Δf =104 Hz . 所以最多可容纳的电台个数约为N=12f f f-∆=6541.610 5.361010-⨯-⨯个=106个. 答案:（1）5.36×105~1.6×106 Hz (2)106个。

2016年高考物理热点题型和提分专题 10.1交变电流的产生及描述(解析版)含解析

【高频考点解读】1．交变电流、交变电流的图象2．正弦交变电流的函数表达式，峰值和有效值【热点题型】题型一正弦式交变电流的产生及变化规律例1、如图10。

1。

1（a），线圈ab、cd绕在同一软铁芯上，在ab线圈中通以变化的电流，用示波器测得线圈cd间电压如图（b）所示，已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比，则下列描述线圈ab 中电流随时间变化关系的图中，可能正确的是（）图10.1。

1图10。

1.2【答案】C【提分秘籍】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，错误!＝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,错误!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．正弦式交变电流的变化规律（线圈在中性面位置开始计时）规律物理量函数表达式图像磁通量Φ＝Φm cos ωt＝BS cos ωt电动势e＝E m sin ωt＝nBSωsin ωt电压u＝U m sin ωt＝错误! sin ωt电流i＝I m sin ωt＝错误! sin ωt【举一反三】有一不动的矩形线圈abcd，处于范围足够大的可转动的匀强磁场中，如图10。

1。

3所示.该匀强磁场是由一对磁极N、S产生，磁极以OO′为轴匀速转动。

在t＝0时刻，磁场的方向与线圈平行，磁极N开始离开纸面向外转动，规定由a→b→c→d→a方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流I随时间t变化的图线是（）图10。

1.3图10.1.4解析：选C 磁极以OO′为轴匀速转动可等效为磁场不动线圈向相反方向转动，在t＝0时刻，由右手定则可知，产生的感应电流方向为a→b→c→d→a，磁场的方向与线圈平行,感应电流最大，故选项C正确.题型二有效值的理解与计算例2、电阻R1、R2与交流电源按照图10。

高二物理交变电流的产生和变化规律表征交变电流的物理量

嗦夺市安培阳光实验学校高二物理交变电流的产生和变化规律、表征交变电流的物理量【本讲主要内容】交变电流的产生和变化规律、表征交变电流的物理量【知识掌握】【知识点精析】本讲的重点、难点是交流电的概念和变化规律，交变电流的有效值和交流电的优越性，有效值的物理意义。

高考主要考察交流电的产生和有效值、瞬时值的计算，题型都为选择题，尤其是有效值的计算，主要考察物理中的等效思想。

1. 交变电流的产生及其变化规律（1）交变电流：强度和方向都随时间周期性变化的电流。

（2）正弦交变电流的产生：一个矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁场的轴匀速转动便可产生。

（3）正弦交变电流的变化规律中性面：与磁场方向垂直的平面。

线圈转到中性面时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，感应电动势为零，线圈每经过一次中性面，电流的方向改变一次。

变化规律：正弦交变电流图象（如下图）：2. 表征交变电流的物理量（1）周期和频率交变电流的周期和频率是表征交变电流变化快慢的物理量。

周期T：交变电流完成一次周期性变化所需要的时间。

从交变电流产生的角度来看，它就等于旋转电枢式发电机中线圈转动的周期。

频率f ：交变电流在1s内完成周期性变化的次数。

显然，f =T1。

（1）有效值和最大值有效值：在热效应上和直流电等效的物理量。

譬如，上面的交流电流的有效值就是I 。

如果我们不要每次都用实验去测量，那么，物理学家已经用高等数学工具计算出来：对于正弦交流电而言，其有效值和最大值之间具有以下关系I =21Im U = 21Um我们已经介绍有效值在意义和对于正弦交流电的计算方法。

那么，在实际应用中，它还有什么价值呢？原来，交流电表中的实数全部都是有效值（交流电表的工作原理、为什么指示有效值，目前不便介绍，有兴趣的同学可以参看相关的课外资料）。

此外，人们通常口头上所说的多少伏、多少安的交流电也是指的交流电的有效值。

与之相对应的，最大值也有它的意义：譬如，当一个电容器接在交流电源上，它是否安全（不被击穿）取决于其间的场强情况，如果超过了额定场强，绝缘介质的击穿是一瞬间的事，而不需要多长时间的热效应累计。

高二物理物理交变电流的特点课时作业(含答案和解释)

一、选择题1．下列提到的交变电流，哪一个不是指有效值( )A．交流电压表读数 B．保险丝熔断电流C．电容器击穿电压 D．220 V交变电压解析：选C.电容器击穿电压指电容器两端所允许加的电压的最大值，不是有效值．2．(多选)有一交变电流如图所示，由此图象可知( )A．它的周期是0.8 s B．它的最大值是4 AC．它的有效值是2 A D．它的频率是0.8 Hz解析：选AB．由图象可知周期为0.8 s．频率为1.25 Hz，最大值为4 A，有效值不等于平均值，也不是Im2，无法根据图象计算，故C、D错误，A、B正确．3．某电容器两端所允许加的最大直流电压是250 V．它在正弦交流电路中使用时，交流电压可以是( )A．250 V B．220 VC．352 V D．177 V解析：选 D．电容器的耐压值是指最大值，根据正弦交流电的有效值公式得：U＝Um2＝2501.414 V＝177 V.4.如图所示，正弦式交流电的电压的最大值为311 V，负载电阻R＝440 Ω，不考虑电表内阻影响，则电路中交流电压表和电流表的示数分别为( )A．311 V,0.707 A B．220 V,0.5 AC．3112 V,10 A D．311 V,0.05 A解析：选B．交流电压表、电流表示数均为有效值，U＝Um2＝3112 V＝220 V，I＝UR＝220440 A＝0.5 A.5．某一电热器接在U＝110 V的直流电源上，每秒产生的热量为Q；现把它改接到正弦式交流电源上，每秒产生的热量为2Q，则该交流电压的最大值Um是( )A．110 V B．1102 VC．220 V D．2202 V解析：选C.接在直流电源上，Q＝U2Rt，接在正弦式交流电源上应有2Q＝Um22Rt，所以Um＝2U＝220 V.6.如图所示电路中，A是熔断电流为2 A的保险丝，R是可变电阻，接入电动势最大值为311 V的正弦交流电源，内阻不计．为使保险丝不熔断，可变电阻阻值应该不小于( )A．110 Ω B．220 ΩC．330 Ω D．440 Ω解析：选A.电动势的有效值E＝Em2＝3112 V＝220 V．R＝EI≥2202 Ω＝110 Ω，所以可变电阻阻值不应小于110 Ω，A正确．7．有一个电子元器件，当其两端电压高于100 V时导电，等于或低于100 V时不导电，若把这个电子元器件接到100 V,50 Hz的正弦交变电压上，这个电子元器件将( )A．不导电B．每秒导电50次C．每秒导电100次D．每秒电流方向改变50次解析：选C.因为f＝50 Hz，所以T＝0.02 s．由于电压有效值U＝100 V，峰值Um＝1002 V，一个周期内有两次出现峰值，一个周期内导电两次，所以每秒导电100次．又因为一个周期电流方向改变两次，则每秒电流方向改变100次．C正确，A、B、D错误．8．两只阻值相等的电阻分别通以正弦交流电与方形交流电，它们电流的最大值相等，如图所示，则两只电阻的热功率之比是( )A．1∶4 B．1∶2C．1∶2 D．1∶1解析：选B．两交变电流周期相同，正弦交变电流的有效值I1＝Im2，电功率P1＝I21R＝I2m2R.方形波交变电流的功率P2＝I2mR，所以P1∶P2＝1∶2，B正确．☆9.如图甲所示是某种型号的电热毯的电路图，电热毯接在交变电源上，通过装置P使加在电热丝上的电压的波形如图乙所示，此时接在电热丝两端的交流电压表的读数为( )A．110 V B．156 VC．220 V D．311 V解析：选B．从u－t图象看出，每个周期的前半周期是正弦图形，其有效值为220 V；后半周期电压为零．根据有效值的定义，U2RT ＝U21R•T2＋0，解得U＝156 V.☆10.一个边长为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 A B．6×10－5 AC.22×10－5 A D．322×10－5 A解析：选B．由图知0～3 s内：ΔBΔt1＝2×10－3 T/s为恒量，所以此段时间内I1＝E1R＝ΔΦΔt1•R＝ΔBΔt1•SR＝2×10－3×36×10－436×10－2 A＝2×10－5 A，同理3～5 s内电流I2＝ΔB′•SΔt2R＝－3×10－5 A，方向与I1相反；由有效值定义得I21RΔt1＋I22RΔt2＝I2R(Δt1＋Δt2)，所以I＝6×10－5 A，故选 B．二、非选择题11．如图所示是交流电的电流随时间变化的图象，负方向为正弦图象的一部分，则此交流电的电流的有效值是______ A.解析：按照交流电有效值的定义，交流电有效值的大小等于在相同时间内通过相同电阻产生相同热量的直流电流值，选择一个周期的时间(T＝0.4 s)，Q交＝(32)2R•T2＋422R•T2，Q直＝I2RT，Q交＝Q 直，解得I＝13 A.答案：1312．如图所示，一个电阻为R的金属圆环放在磁场中，磁场与圆环所在的平面垂直，穿过圆环的磁通量随时间变化的图象如图所示，图中的最大磁通量Φ0和变化的周期T都是已知量，求在一个周期T的时间内金属环中产生的焦耳热和交变电流的有效值．解析：0～T/4时间内，感应电动势为：E1＝ΔΦΔt＝4Φ0T0～T/4时间内，感应电流为：I1＝E1R＝4Φ0RTT/2～3T/4时间内，感应电动势、感应电流大小同0～T/4内相同，T/4～T/2及3T/4～T时间内感应电动势、感应电流为0，一个周期内产生的热量为：2I21RT4＝8Φ20RT由有效值的定义可知I2RT＝8Φ20RT有效值为I＝22Φ0RT.答案：8Φ20RT 22Φ0RT。

高二物理期末复习单元检测交变电流的产生和描述有答案

高二物理期末复习单元检测交变电流的产生和描述有答案1．下列四幅交流电的图象能正确反映我国居民日常生活所用交流电的是()2．(多选)如图所示，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 V3．将正弦交流电经过整流器处理后，得到的电流波形刚好去掉了半周，如图所示，它的有效值是()A．2 A B. 2 AC.22A D．1 A4．(多选)如图9所示，闭合的矩形导体线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO′匀速转动，沿着OO′方向观察，线圈沿逆时针方向转动．已知匀强磁场的磁感应强度为B，线圈匝数为n，ab边的边长为l1，ad边的边长为l2，线圈电阻为R，转动的角速度为ω，则当线圈转至图示位置时()A．线圈中感应电流的方向为abcdaB ．线圈中的感应电动势为2nBl 2ωC ．穿过线圈的磁通量随时间的变化率最大D ．线圈ad 边所受安培力的大小为n 2B 2l 1l 22ωR5． (多选)如图所示，M 为半圆形导线框，圆心为O M ；N 是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为O N ；两导线框在同一竖直面(纸面)内；两圆弧半径相等；过直线O M O N 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O M 和O N 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TC ．在t ＝T 8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6．如图所示，一个单匝矩形导线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO ′匀速转动，转动周期为T 0.线圈产生的电动势的最大值为E m ，则( )A ．线圈产生的电动势的有效值为2E mB ．线圈转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为E m T 02πC ．线圈转动过程中磁通量变化率的最大值为E mD ．经过2T 0的时间，通过线圈电流的方向改变2次7．如图甲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，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示．以下判断正确的是( )A ．电流表的示数为10 AB ．线圈转动的角速度为50π rad/sC ．0.01 s 时线圈平面与磁场方向平行D ．0.02 s 时电阻R 中电流的方向自右向左8．如图甲所示，一单匝圆形闭合导线框半径为r ，线框电阻为R ，连接一交流电流表(内阻不计)．线框内充满匀强磁场，已知该磁场磁感应强度B 随时间按正弦规律变化，如图乙所示(规定向下为B 的正方向)，则下列说法正确的是( )A ．t ＝0.005 s 时线框中的感应电流最大B ．t ＝0.01 s 时线框中感应电流方向从上往下看为顺时针方向C ．t ＝0.015 s 时电流表的示数为零D ．0～0.02 s 内闭合导线框上产生的热量为π4r 4R9．电阻为1 Ω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所示．现把该交流电加在电阻为9 Ω的电热丝上，则下列说法中正确的是( )A ．线圈转动的角速度为31.4 rad/sB ．如果线圈转速提高1倍，电流不会改变C ．电热丝两端的电压U ＝100 2 VD ．电热丝的发热功率P ＝1 800 W10．如图所示，矩形线圈abcd 与可变电容器C 、理想电流表组成闭合电路．线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc 边匀速转动，转动的角速度ω＝100π rad/s.线圈的匝数N ＝100 匝，边长ab ＝0.2 m 、ad ＝0.4 m ，电阻不计．磁场只分布在bc 边的左侧，磁感应强度大小B ＝216πT.电容器放电时间不计．下列说法正确的是( )A ．该线圈产生的交流电动势峰值为50 VB ．该线圈产生的交流电动势有效值为25 2 VC ．电容器的耐压值至少为50 VD ．电容器的电容C 变大时，电流表的示数变小11．如图所示为一个经双可控硅调节后加在电灯上的电压，正弦式交变电流的每一个二分之一周期中，前面四分之一周期被截去，则现在电灯上电压的有效值为( )A ．U mB.U m 2C.U m 3D.U m 212．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 2ω4R13． (多选)先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电，第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化(如图甲所示)；第二次灯泡两端的电压变化规律如图乙所示．若甲、乙图中的U 0、T 所表示的电压、周期值是相同的，则以下说法正确的是( )A ．第一次，灯泡两端的电压有效值是U 02B ．第二次，灯泡两端的电压有效值是3U 02C ．第一、第二次，灯泡的电功率之比是2∶9D ．第一、第二次，灯泡的电功率之比是1∶514． (多选) 传统的自行车发电机内部电路如图甲所示，驱动轴一端与自行车车轮相连，另一端连接条形永磁铁，车轮转动过程中，驱动轴带动磁铁在铁芯之间匀速转动，发电机线圈两端产生的交变电压波形如图乙所示．已知波形图中正负尖峰电压分别为U m 和－U m .两个相邻正负尖峰电压所对应的时间差为Δt ，发电机线圈匝数为n .以下判断正确的是( )A ．驱动轴转动的角速度ω＝πΔtB ．线圈电压的有效值U ＝2U m 2C ．穿过线圈磁通量变化率的最大值k m ＝U m nD ．相邻两个向上尖峰时间内，线圈电压的平均值U ＝U m 2参考答案1．【答案】C【解析】[我国居民日常生活所用交流电压的有效值为U 有效＝220 V ，交流电的频率为f ＝50 Hz ，所以交流电压的最大值为U m ＝2U 有效＝220 2 V≈311 V ，周期为T ＝1f ＝0.02 s ＝2×10－2 s ，可见，只有选项C正确．本题答案为C.]2．【答案】BC【解析】[t ＝0时刻穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，故电压为零，A 错．读图得两次周期之比为2∶3，由转速n ＝ω2π＝1T 得转速与周期成反比，故B 正确．读图得a 的最大值为10 V ，ω＝5π rad/s ，由交流电感应电动势的瞬时值表达式e ＝E m sin ωt (V)(从线圈在中性面位置开始计时)得，u ＝10sin 5πt (V)，故C 正确．交流电的最大值E m ＝nBSω，所以根据两次转速的比值可得，交流电b 的最大值为23×10V ＝203 V ，故D 错．]3．【答案】D【解析】[该交变电流通过定值电阻R 后，在一个周期内产生的热量为Q ＝12×(I m 2)2RT ＝I 2RT ，解得I ＝1 A ，选项D 正确．] 4．【答案】CD【解析】[根据右手定则，线圈中感应电流的方向为adcba ，A 错；当线圈转至图示位置时，线圈中感应电动势应为最大值E m ＝nBl 1l 2ω，此时，穿过线圈磁通量随时间的变化率最大，B 错，C 对；线圈ad边所受安培力的大小F ＝nBIl 2＝nB nBl 1l 2ωR l 2＝n 2B 2l 1l 22ωR，D 对．] 5．【答案】BC 【解析】[当线框进入磁场过程中，根据E ＝12BR 2ω可得，感应电动势恒定，感应电流恒定，不是正弦式交流电，A 错误，C 正确；当线框进入磁场时，根据楞次定律可得，两线框中的感应电流方向为逆时针，当线框穿出磁场时，根据楞次定律可得，线框中产生的感应电流为顺时针，所以感应电流的周期和线框运动周期相等，B 正确；线框N 在完全进入磁场后有T 4时间内穿过线框的磁通量不变化，没有感应电动势产生，即线框N 在0～T 4和3T 4～T 内有感应电动势，其余时间内没有；而线框M 在整个过程中都有感应电动势，即便两导线框电阻相等，两者的电流有效值不会相同，D 错误．]6．【答案】BC【解析】 [由交变电流有效值和最大值的关系可知线圈产生的电动势的有效值为22E m ，选项A 错误；由题意知线圈产生的电动势的最大值为E m ＝BSω＝BS 2πT 0，故线圈转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值BS ＝E m T 02π，选项B 正确；线圈转动过程中磁通量变化率的大小等于产生的感应电动势的大小，选项C 正确；正弦式交变电流一个周期内电流方向变化两次，经过2T 0的时间，通过线圈电流的方向改变4次，选项D 错误．7.【答案】AC【解析】[电流表的示数为交变电流的有效值10 A ，A 项正确；由ω＝2πT 可得，线圈转动的角速度为ω＝100π rad/s ，B 项错误；0.01 s 时，电路中电流最大，故该时刻通过线圈的磁通量最小，即该时刻线圈平面与磁场平行，C 项正确；根据楞次定律可得，0.02 s 时电阻R 中电流的方向自左向右，D 项错误． ]8.【答案】BD【解析】[t ＝0.005 s 时，磁感应强度最大，磁通量最大，而E ＝ΔΦΔt ＝0，A 错误；t ＝0.01 s 时感应电流的方向与0.005～0.01 s 内电流方向相同，由楞次定律可知，感应电流的方向沿顺时针方向，B 正确；t ＝0.015 s 时的瞬时电流为零，但电流表的示数为有效值，不等于零，C 错误；线框中产生的感应电动势的最大值E m ＝BSω＝10π2r 2，一个周期内产生的热量Q ＝E 2R ×0.02＝10π2r 222R×0.02＝π4r 4R ，D 正确．]9.【答案】D【解析】[由图可以看出该交变电流的周期T ＝0.02 s ，则线圈转动的角速度ω＝2πT ＝100π rad/s ＝314 rad/s ，A 错误；E m ＝nBSω，转速提高1倍，电压的最大值变为原来的2倍，有效值、瞬时值都要发生变化，电流也会发生变化，B 错误；电热丝两端的电压U ＝R R ＋rE ＝90 2 V ，电热丝的发热功率P ＝U 2R ＝1 800 W ，C 错误，D 正确． ]10.【答案】B【解析】[该线圈产生的交流电动势峰值E m ＝N BSω＝50 2 V ，A 项错误；因为该线圈产生的交流电不是完整的正弦式交流电，只有一半，所以根据有效值的定义得E 2R ×T 2＝E ′2R T ，E ＝E m 2，联立解得电动势有效值E ′＝25 2 V ，B 项正确；电容器的耐压值至少为50 2 V ，C 项错误；电容器的电容C 变大时，容抗变小，电容器的充放电电流增大，D 项错误． ]11.【答案】D【解析】[设电灯的阻值为R ，正弦式交变电压的有效值与峰值的关系是U ＝U m 2，由于一个周期内半个周期有交变电压，一个周期内交变电流产生的热量为Q ＝U m 22R ·T 2＝U m 22R ·T 2，设交变电压的有效值为U ，由电流热效应得Q ＝U m 22R ·T 2＝U 2R ·T ，所以该交变电压的有效值U ＝U m 2，D 正确．]12.【答案】D【解析】[线框进入磁场和穿出磁场产生的感应电动势均为E ＝12BωL 2，产生感应电动势的时间均为T 8，则一个周期产生的电热Q ＝(BωL 22R )2R ×T 8×2＝I 2RT ，解得I ＝BL 2ω4R ，选D. ]13.【答案】AD【解析】[第一次，灯泡两端电压的有效值为U 1＝U 02，功率P 1＝U 12R ＝U 022R .第二次，设灯泡两端电压的有效值为U 2，则2U 02R T 2＋－U 02R T 2＝U 22R T ，解得U 2＝52U 0，功率P 2＝U 22R ＝5U 022R ，则P 1∶P 2＝1∶5，故B 、C 错误，A 、D 正确．]14.【答案】AC【解析】[根据题述两个相邻正负尖峰电压所对应的时间差为Δt ，可得交变电流周期T＝2Δt，驱动轴转动的角速度ω＝2π2Δt＝πΔt，选项A正确．由于产生的交变电流不是按照正弦规律变化的，线圈电压的有效值不是U＝2U m2，选项B错误．根据法拉第电磁感应定律，感应电动势与磁通量变化率成正比，U m＝nk m，穿过线圈磁通量变化率的最大值k m＝U mn，选项C正确．相邻两个向上尖峰时间内，线圈电压的平均值U＝n ΔΦ2Δt，因为线圈转过一个完整的周期，磁通量变化量ΔΦ＝0，所以电压平均值等于零，选项D错误．]。

五年真题之2016年高考物理专题交变电流含答案

C．在t＝时，两导线框中产生的感应电动势相等径，因此在产生感应电动势时其瞬时感应电动势大小始终为E＝Bωl2，但进磁场和出磁场时电流方向相反，所以线框中应该产生方波交流式电，如图所示，A错误；由T＝可知，两导线框中感应电流的周期相同，均为T，B正确；在t＝时，两导线框均在切割磁感线，故两导线框中产生的感应电动势均为Bωl2，C正确；对于线框M，有·＋·＝有M·T，R4R4R＝2E，故两导线框2专题13交变电流1.[2016·全国卷Ⅲ]如图所示，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()图1A．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TT8D．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：设导线圈半径为l，角速度为ω，两导线框切割磁感线的等效长度始终等于圆弧半122πωT81E2T E2T U22R2R2R解得UE2T E2T U2＝E；对于线框N，有·＋0＋·＋0＝有N·T，解得U有M有N中感应电流的有效值并不相等，D错误．2.[2016·全国卷Ⅰ]一含有理想变压器的电路如图1所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3Ω、1Ω和4Ω，为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定．当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I.该变压器原、副线圈匝数比为()I2n1In1解析：开关断开时，原、副线圈的电流比＝2，通过R2的电流I2＝In25In1U1n1⎛n1⎫2⎛n1⎫2 U2＝I2(R2＋R3)＝，由＝可得原线圈两端的电压U1＝5I n⎪，则U＝U1＋IR1＝5I n⎪＋3I；开关闭合时，原、副线圈的电流比4I4In1＝2，通过R2的电流I′2＝，副线圈的输出4In1U′1n1⎛n1⎫2电压U′2＝I′2R2＝，由＝可得原线圈两端的电压U′1＝4I n⎪，则U＝U′1＋4IR1⎛n1⎫2＝4I n⎪＋12I，解得1＝3，选项B正确．图1A．2B．3C．4D．5答案：Bn，副线圈的输出电压n2U2n2⎝2⎭⎝2⎭nI′2n1n2n2U′2n2⎝2⎭n⎝2⎭n23.[2016·全国卷Ⅲ]如图1所示，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a 和b.当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时，两灯泡均能正常发光．下列说法正确的是()图1A．原、副线圈匝数比为9∶1B．原、副线圈匝数比为1∶9C．此时a和b的电功率之比为9∶1D．此时a和b的电功率之比为1∶9答案：AD解析：设灯泡的额定电压为U，则输入电压U＝10U，由于两灯泡均正常发光，故原线圈两端的电压U1＝U－U＝9U，副线圈两端的电压U2＝U，所以原、副线圈的匝数比n1∶n2＝U1∶U2＝9∶1，A正确，B错误；原、副线圈的电流之比I1∶I2＝n2∶n1＝1∶9，由电功率P＝UI可知，a 和 b 的电功率之比为 1∶9，C 错误，D 正确．4.[2016·天津卷] 如图 1所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表．下列说法正确的是()图 1A ．当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，R 1 消耗的功率变大B ．当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，电压表 V 示数变大C ．当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，电流表 A 1 示数变大D ．若闭合开关 S ，则电流表 A 1 示数变大，A 2 示数变大答案：B解析：滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，总电阻也变大，而副线圈两端的电压没有变化，所以干路中的电流减小，R 1 消耗的功率变小，A 错误；干路中的电流变小，R 1 两端的电压变小，并联电路的电压变大，即电压表 V 示数变大，B 正确；由于变压器副线圈干路中的电流变小，所以原线圈中的电流变小，即电流表 A 1 的示数变小，C 错误；闭合开关 S 后，并联电路的阻值变小，总电阻也变小，干路中的电流变大，R 1 两端的电压变大，并联电路的电压变小，通过 R 2 的电流变小，即电流表 A 2 示数变小，因变压器的功率变大，故电流表 A 1 示数变大，D 错误．5.[2016·江苏卷] 一自耦变压器如图 1所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在 a 、b间作为原线圈．通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c 、d 间作为副线圈．在 a 、b 间输入电压为 U 1 的交变电流时，c 、d 间的输出电压为 U 2，在将滑动触头从 M 点顺时针旋转到 N 点的过程中( )图 1A ．U 2>U 1，U 2 降低B ．U 2>U 1，U 2 升高U2n2U2n2U1解析：由变压器相关知识得：1＝1，原、副线圈减去相同的匝数n后：U n′1n1－nU′2n′2n2－n n1n′1－n（n1－n2）n2n′2n2（n2－n）DC．U2<U1，U2降低D．U2<U1，U2升高答案：CU n解析：根据变压器原、副线圈两端电压和原、副线圈匝数的关系式有1＝1，这里n2<n1，所以U2<U1.在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中，n2变小，n1不变，而原线圈两端电压U1也不变，因此U2降低，选项C正确．6.[2016·四川卷]如图1所示，接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L供电，如果将原、副线圈减少相同匝数，其他条件不变，则()图1A．小灯泡变亮B．小灯泡变暗C．原、副线圈两端电压的比值不变D．通过原、副线圈电流的比值不变答案：Bn＝＝，－＝<0，则说明变压器原、副线圈的匝数比变大，则可得出C、错误．由于原线圈电压恒定不变，则副线圈电压减小，小灯泡实际功率减小，小灯泡变暗，A错误，B正确．。

高中物理交变电流的产生和变化规律 (提纲、例题、练习、解析)

交变电流的产生和变化规律【学习目标】1．理解正弦交流电的产生过程及产生条件，能够利用电磁感应定律推导计算正弦交流电的瞬时值表达式sin m e E t ω=、sin m u U t ω=、sin m i I t ω=。

2．从正弦交流电产生过程、变化图象及解析式sin m e E t ω=三个方面的结合上去理解它的变化规律。

3．理解描述交流电的物理量：最大值、有效值、周期、频率等的意义及相应计算，尤其是有效值的意义和相关计算。

4．能够熟练地写出正弦交流电的瞬时值表达式以及从它的变化图象上读出有用信息。

5．了解电感电容对交流电的影响以及交流电、直流电作用于电感电容的不同之处；了解电感和电容在交流电路中的应用。

6．能将电磁感应的相关知识迁移到本部分内容中解决问题；能理解物理学等效思想的意义。

【要点梳理】要点一、直流电和交流电1．直流电电流的方向不随时间变化的电流或电压叫做直流电。

直流电可以分为：脉动直流电和恒定电流两种形式。

脉动直流电：电流或电压的大小随时间发生变化，但方向不发生变化，如图甲、乙所示。

恒定电流（或恒定电压）：电流或电压的大小和方向都不随时间发生变化，如图丙、丁。

2．交电流1．定义：大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫交变电流。

要点诠释：（1）方向不变的电流叫做直流，大小和方向都不变的电流叫恒定电流。

（2）大小不变、方向改变的电流也是交变电流。

2．产生：在匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈里产生的是正弦式交变电流。

要点诠释：（1）矩形线框在匀强磁场中匀速转动，仅是产生交变电流的一种方式，但不是唯一方式。

（2）交变电流的典型特征是电流方向变化，其大小可能不变，如图所示的交变电流称为矩形交变电流，在方向变化时其大小可能不变。

3．中性面：线圈平面垂直于磁感线时，各边都不切割磁感线，线圈中的感应电流为零，这一位置叫中性面。

特点：（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，感应电流为零。

高二物理交流电的产生试题答案及解析

高二物理交流电的产生试题答案及解析1.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πD．从O→D时间内，历时0.02 s，在1 s内交变电流的方向改变50次【答案】C【解析】由图象可知，A、C时刻感应电流最大，感应电动势也最大，此时线圈与中性面垂直，故A错误；由图象可知，在B、D时刻，感应电流为零，感应电动势也为零，此时线圈位于中性面上，穿过线圈的磁通量最大，故B错误；由图象可知，到从A到D，线圈转过的角度为，故C正确；由图象可知，从O～D是一个周期，如果经历时间为0.02s，则1s是50个周期，电流方向改变100次，故D错误；【考点】考查了交流电的产生2.一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动。

线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图所示，下面说法中正确的是：（）A．t1时刻通过线圈的磁通量为零B．t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大C．t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D．每当e变换方向时，通过线圈的磁通量绝对值都为最大【答案】D【解析】t1时刻通过线圈的磁通量最大，A错；t2时刻通过线圈的磁通量为0，B错；t3时刻通过线圈的磁通量变化率为0，C错。

【考点】交流电3.一台发电机产生的电动势的瞬时值表达式为:V，则此发电机产生的电动势的有效值为_______V，产生的交流电的频率为______Hz．【答案】220V 50 HZ【解析】由知，产生电动势的最大值为311V，ω=314rad/s,有效值U=，ω=314rad/s=2πf,得f=50Hz【考点】本题考查交变电流的表达式。

4.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势如右图所示，则A．t1时刻线圈通过中性面B．t2时刻线圈中磁通量最大C．t3时刻线圈中磁通量变化率最大D．t4时刻线圈在磁通量变化率最大【答案】AD【解析】根据法拉第电磁感应定律，即磁通量变化量和时间的比值，、t1时刻t3时刻感应电动势最小，即磁通量变化率最小，此时磁通量最大，也就是线圈在中性面，A对C错。

2020高二物理寒假假期作业(十八)——交变电流的产生和描述

假期作业（十八）——交变电流的产生和描述1．一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下列各图所示，在相同时间内电阻产生热量最大的是()2．一交流电压为u＝1002sin (100πt)V，由此表达式可知()A．用电压表测该电压其示数为50 VB．该交流电压的周期为0.02 sC．将该电压加在“100 V100 W”的灯泡两端，灯泡的实际功率小于100 WD．t＝1400s时，该交流电压的瞬时值为50 V3.电阻为1 Ω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，线圈的电动势随时间变化的图像如图所示。

现把线圈与电阻为9 Ω的电热丝相连，则下列说法正确的是()A．线圈转动的角速度为31.4 rad/sB．如果线圈转速提高一倍，则电流发生改变C．电热丝两端的电压U＝100 2 VD．电热丝的发热功率P＝1 800 W4．图甲所示电压按正弦规律变化，图乙所示电压是正弦交流电的一部分。

下列说法正确的是()A．图乙所示的电压也是正弦交流电压B．图甲所示电压的瞬时值表达式为u＝10sin 50πt(V)C．图乙所示电压的周期与图甲所示电压周期相同D．图甲所示电压的有效值比图乙所示电压的有效值小5.某研究小组成员设计了一个如图所示的电路，已知纯电阻R的阻值不随温度变化。

与R并联的是一个理想的交流电压表，D是理想二极管(它的导电特点是正向电阻为零，反向电阻为无穷大)。

在A、B间加一交流电压，其瞬时值的表达式为u＝202sin 100πt(V)，则交流电压表的示数为()A．10 V B．20 VC．15 V D．14.1 V6．如图甲所示，为一种调光台灯电路示意图，它通过双向可控硅电子器件实现了无级调节亮度。

给该台灯接220 V的正弦交流电后加在灯管两端的电压如图乙所示，则此时交流电压表的示数为()A ．220 VB ．110 V C.2202 V D.1102V7．如图甲为小型交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO ′匀速转动，线圈的匝数n ＝100、总电阻r ＝5 Ω，线圈的两端与阻值为95 Ω的电阻R 连接，交流电压表为理想电表。

【新步步高】2015-2016学年高二物理教科版选修3-2学案：第二章 3 习题课：交变电流的产生及描述 Word版含解

学案3 习题课：交变电流的产生及描述[目标定位] 1.理解交变电流的产生过程，能够求解交变电流的瞬时值.2.理解交变电流图像的物理意义.3.知道交变电流“四值”的区别，会求解交变电流的有效值．一、对交变电流产生规律的理解求解交变电动势瞬时值时：(1)首先要计算峰值E m ＝NBSω；(2)确定线圈转动从哪个位置开始，以便确定瞬时值表达式是按正弦规律变化还是按余弦规律变化；(3)确定线圈转动的角速度ω(以rad/s 作单位)；(4)最后确定感应电动势的瞬时值表达式．例1 图1甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图．其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO ′匀速转动，线圈的匝数n ＝100匝，电阻r ＝10 Ω，线圈的两端经集流环与电阻R 连接，电阻R ＝90 Ω，与R 并联的交流电压表为理想电表．在t ＝0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t 按图乙所示正弦规律变化．求：图1(1)交流发电机产生的电动势最大值； (2)电动势的瞬时值表达式；(3)线圈转过130 s 时电动势的瞬时值；(4)电路中交流电压表的示数．解析 (1)交流发电机产生的电动势最大值E m ＝nBSω而Φm ＝BS ，ω＝2πT ，所以E m ＝2n πΦmT由Φ－t 图线可知，Φm ＝2.0×10－2 Wb ，T ＝0.2 s 所以E m ＝20π V ＝62.8 V.(2)线圈转动的角速度ω＝2πT ＝2π0.2 rad /s ＝10π rad/s ，由于从垂直中性面处开始计时，所以感应电动势瞬时值表达式为e ＝E m cos ωt ＝62.8cos (10πt ) V(3)当线圈转过130 s 时e ＝20πcos (10π×130) V ＝10π V ＝31.4 V(4)电动势的有效值E ＝E m2＝102π VU ＝R R ＋r E ＝90100×102π V ＝92π V ≈40 V答案 (1)62.8 V (2)e ＝62.8cos (10πt ) V (3)31.4 V (4)40 V二、交变电流图像的应用正弦交流电的图像是一条正弦曲线，从图像中可以得到以下信息：1．周期(T )和角速度(ω)：线圈转动的角速度ω＝2πT.2．峰值(E m ，I m )：图像上的峰值．可计算出有效值E ＝E m 2，I ＝I m2.3．瞬时值：每个“点”表示某一时刻的瞬时值．4．可确定线圈位于中性面的时刻，也可确定线圈平行于磁感线的时刻．5．判断线圈中磁通量Φ及磁通量变化率ΔΦΔt的变化情况．例2 如图2所示，图线a 是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦交流电的图像，当调整线圈转速后，所产生的正弦交流电的图像如图线b 所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是( )图2A ．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 的瞬时值为u ＝10sin (5πt ) VD ．交流电b 的最大值为203V解析由题图可知，t ＝0时刻线圈均在中性面，穿过线圈的磁通量最大，A 错误；由题图可知T a ∶T b ＝2∶3，故n a ∶n b ＝3∶2，B 正确；由题图可知，C 正确；因ωa ∶ωb ＝3∶2，交流电最大值U m ＝NBSω，故U m a ∶U m b ＝3∶2，U m b ＝23U m a ＝203 V ，D 正确．答案 BCD三、交变电流有效值的计算交变电流有效值的计算一般有以下两种情况：1．对于按正(余)弦规律变化的电流，可先根据E m ＝NBSω求出其峰值，然后根据E ＝E m2求出其有效值．2．当电流按非正弦规律变化时，必须根据有效值的定义求解．计算时要注意三同：相同电阻、相同时间(一般要取一个周期)、产生相同热量．例3 图3表示一交流电电流随时间变化的图像，其中电流的正值为正弦曲线的正半周，其最大值为I m ；电流的负值强度为I m ，则该交流电的有效值为 ( )图3A.I m 2B.2I m C ．I m D.32I m解析根据有效值的定义，取一个周期T ，则Q ＝(I m 2)2R T 2＋I 2mR T 2＝I 2RT 解得I ＝32I m ，故选D.答案 D四、交变电流“四值”的应用比较交变电流的四值，即峰值、有效值、瞬时值、平均值，在不同情况下的使用： (1)在研究电容器的耐压值时，只能用峰值．(2)在研究交变电流做功、电功率及产生的热量时，只能用有效值，交流电表显示的也是有效值．(3)在研究交变电流通过导体横截面的电荷量时，只能用平均值． (4)在研究某一时刻线圈受到的安培力时，只能用瞬时值．特别提醒 (1)交变电流的平均值是针对某一过程的物理量，在不同的时间内平均值一般不相同．(2)平均电动势不等于初、末两时刻瞬时值的平均值，必须用法拉第电磁感应定律计算即E ＝N ΔΦΔt . 例4图4一个总电阻为r 、边长为L 的正方形线圈abcd 共N 匝，线圈在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO ′以如图4所示的角速度ω匀速转动，外电路电阻为R . (1)求此时刻线圈感应电流的方向．(2)线圈转动过程中感应电动势的最大值为多大？(3)设发电机由柴油机带动，其他能量损失不计，线圈转一周柴油机做多少功？ (4)从图示位置开始，线圈转过60°的过程中通过R 的电荷量是多少？ (5)图中电流表和电压表的示数各是多少？解析 (1)由右手定则可判定电流的方向沿adcba .(2)E m ＝NBSω＝NBωL 2.(3)电动势的有效值E ＝E m2.电流的有效值I ＝ER ＋r ，由于不计能量损失，柴油机做的功全部转化为电能，线圈转一周，柴油机做的功W ＝EIt ＝E2R ＋r t ＝⎝⎛⎭⎫NBωL 222R ＋r ·2πω＝πN 2B 2ωL 4R ＋r.(4)通过R 的电荷量 q ＝I ·Δt ＝N ΔΦΔtR ＋r·Δt＝N ΔΦR ＋r ＝NBL 2·sin 60°R ＋r ＝3NBL 22(R ＋r )(5)电流表示数 I ＝E R ＋r ＝E m 2(R ＋r )＝NBL 2ω2(R ＋r ) 电压表示数U ＝IR ＝NBL 2ωR2(R ＋r )答案见解析1．(交变电流图像的应用)图5甲、乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示的电压按正弦规律变化．下列说法正确的是()图5A．甲表示交流电，乙表示直流电B．两种电压的有效值相等C．甲电压的瞬时值表达式为u＝311sin (100πt) VD．甲交变电流的有效值比乙交变电流的有效值大答案CD解析两题图中交变电流的大小和方向都随时间变化，在t轴的上方为正，下方为负，A错．有效值E＝E m2只对正弦交流电适用，将两个图像叠放在一起，可以看出两个交变电流的最大值相等，甲对应的有效值大，所以B错，D对．由题图甲可知C对．2．(交变电流有效值的计算)如图6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()图6A．1∶ 2 B．1∶2 C．1∶3 D．1∶6答案 C解析电功的计算，I要用有效值计算，题图甲中，由有效值的定义得(12A)2R×2×10－2 s＋0＋(12A)2R×2×10－2s＝I21R×6×10－2s，得I1＝33A；题图乙中，I的值不变，故I2＝1 A，由W＝UIt＝I2Rt可以得到W甲∶W乙＝1∶3，C正确．3. (交变电流“四值”的应用比较)如图7所示，一半径为r 的半圆形单匝线圈放在具有理想边界的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B .线圈以直径ab 为轴匀速转动，转速为n ，磁场位于ab 左侧且垂直于纸面向里(与ab 垂直) , M 和N 是两个滑环，负载电阻为R .线圈、电流表和连接导线的电阻不计，下列说法中正确的是( )图7A ．转动过程中电流表的示数为π2Bnr22RB ．从图示位置起转过14圈的时间内产生的平均感应电动势为2n πBr 2C ．从图示位置起转过14圈的时间内通过负载电阻R 的电荷量为2B π2r 28RD. 以上说法均不正确答案 AB解析交流电动势的最大值为I m ＝B ×12R πr 2×2n π＝B π2nr 2R，转动过程中通过电流表的示数为有效值，由有效值的定义得(I m 2)2R ·T 2＋0＝I 2RT ，解得I ＝B π2nr 22R ，平均感应电动势为E ＝B ×12πr 2π2×2n π＝2n πBr 2，A 、B 正确．通过负载电阻R 的电荷量为q ＝ΔΦR ＝B ×12πr 2R ＝B πr 22R ，C 错误．4. (对交变电流产生规律的理解)如图8所示，在匀强磁场中有一个“π”形导线框可绕AB 轴转动，已知匀强磁场的磁感应强度B ＝52π T ，线框的CD 边长为20 cm ，CE 、DF 长均为10 cm ，转速为50 r/s.若从图示位置开始计时：图8(1)写出线框中感应电动势的瞬时值表达式；(2)在e －t 坐标系中作出线框中感应电动势随时间变化关系的图像．答案 (1)e ＝102cos (100πt ) V (2)见解析图解析 (1)线框转动，开始计时的位置为线圈平面与磁感线平行的位置，在t 时刻线框转过的角度为ωt ，此时刻e ＝Bl 1l 2ωcos ωt ，即e ＝BSωcos ωt ，其中B ＝52π T ，S ＝0.1×0.2 m 2＝0.02 m 2，ω＝2πn ＝2π×50 rad /s ＝100π rad/s ，故e ＝52π×0.02×100πcos (100πt ) V ，即e ＝102cos (100πt ) V.(2)线框中感应电动势随时间变化关系的图像如图所示．题组一对交变电流产生规律的理解1. 如图1所示，在水平方向的匀强磁场中，有一单匝矩形导线框可绕垂直于磁场方向的水平轴转动．在线框由水平位置以角速度ω匀速转过90°的过程中，穿过线框面的最大磁通量为Φ，已知导线框的电阻为R ，则下列说法中正确的是 ( )图1A ．导线框转到如图所示的位置时电流的方向将发生改变B ．导线框转到如图所示的位置时电流的方向为badcbC ．以图中位置作为计时起点，该导线框产生的交流电瞬时值表达式为e ＝Φωsin ωtD ．以图中位置作为计时起点，该导线框产生的交流电瞬时值表达式为e ＝Φωcos ωt 答案 D2．面积均为S 的两个电阻相同的线圈，分别放在如图2甲、乙所示的磁场中，甲图中是磁感应强度为B 0的匀强磁场，线圈在磁场中以周期T 绕OO ′轴匀速转动，乙图中磁场变化规律为B ＝B 0cos 2πTt ，从图示位置开始计时，则 ( )图2A ．两线圈的磁通量变化规律相同B ．两线圈中感应电动势达到最大值的时刻不同C ．经相同的时间t (t ＞T )，两线圈产生的热量不同D ．从此时刻起，经T4时间，通过两线圈横截面的电荷量不同答案 A解析甲图中的磁通量变化规律为Φ甲＝B 0S cos2πTt ，乙图中磁通量的变化规律为Φ乙＝B 0S cos2πTt ，故A 正确．由于两线圈的磁通量变化规律相同，则两线圈中感应电动势的变化规律相同，达到最大值的时刻也相同，有效值E 也相同，又因两线圈电阻相同，所以Q ＝E 2Rt 也相同，经过T 4时间，通过两线圈横截面的电荷量q ＝I ·T4也相同，故B 、C 、D 错误．题组二交变电流图像的应用3．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像是 ( )答案 B解析线圈转速为正常时的一半，据ω＝2πn ＝2πT 知，周期变为正常时的2倍，又据E m ＝NBSω知，最大值变为正常时的一半，结合我国电网交流电实际情况，知正确选项为B.4．一矩形金属线圈共10匝，绕垂直磁场方向的转轴在匀强磁场中匀速转动，线圈中产生的交变电动势e 随时间t 变化的情况如图3所示，下列说法中正确的是 ( )图3A ．此交流电的频率为0.2 HzB ．此交变电动势的有效值为1 VC ．t ＝0.1 s 时，线圈平面与磁场方向平行D ．在线圈转动过程中，穿过线圈的最大磁通量为1100πWb 答案 D解析由题图可知，此交流电的周期T ＝0.2 s ，频率f ＝1T ＝5 Hz ，A 错误．E ＝E m 2＝22 V ，B 错误．t ＝0.1 s 时，感应电动势为0，线圈平面与磁感线垂直，C 错误．因E m ＝NBSω，其中N ＝10，ω＝2πT ＝10π rad/s ，故Φm ＝BS ＝1100π Wb ，D 正确．5．如图4(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°时为计时起点，如图(b)所示，并规定当电流自a 流向b 时电流方向为正．则下列所示的四幅图中正确的是( )图4答案 D解析由楞次定律知，t ＝0时，感应电流方向为负，线圈平面与中性面的夹角为π2－θ＝π4，线圈再转过π4到达中性面，所以，在线圈转过π4的过程中电流在减小，ωt ＝π4时，i ＝0，因而只有D 项正确．题组三交变电流有效值的计算6．A 、B 是两个完全相同的电热器，A 通以图5甲所示的方波交变电流，B 通以图乙所示的正弦交变电流，则两电热器的电功率P A ∶P B 等于 ( )图5A ．5∶4B ．3∶2 C.2∶1 D ．2∶1 答案 A解析方形波的有效值为I 20R T 2＋14I 20R T 2＝I 21RT ，解得I 1＝58I 0正弦交流电有效值为I 2＝I 02所以P A ∶P B ＝I 21R ∶I 22R ＝5∶4，故选A.7．一个小型电热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 V B ．5 2 V C ．10 V D ．10 2 V 答案 C解析根据P ＝U 2R ，对直流电有P ＝(10 V )2R ，对正弦式交流电有P 2＝U ′2R，所以正弦交流电的有效值为U ′＝ PR 2＝102V ，故交流电源输出电压的最大值U m ′＝2U ′＝10 V ，故选项C 正确．题组四交变电流“四值”的应用比较8. 如图6所示，单匝矩形线圈放置在磁感应强度为B 的匀强磁场中，以恒定的角速度ω绕ab 边转动，磁场方向垂直于纸面向里，线圈所围面积为S ，线圈导线的总电阻为R .t ＝0时刻线圈平面与纸面重合．则( )图6A ．线圈中电流瞬时值表达式为i ＝BSωR cos ωtB ．线圈中电流的有效值为I ＝BSωRC ．线圈中电流的有效值为I ＝2BSω2RD ．线圈消耗的电功率为P ＝B 2S 2ω2答案 CD解析回路中感应电动势最大值E m ＝BSω，电流最大值I m ＝E m R ＝BSωR，t ＝0时线圈位于中性面，故电流瞬时值表达式i ＝BSωR sin ωt .线圈中电流的有效值I ＝I m 2＝2BSω2R ，P ＝I 2R ＝B 2S 2ω22R，故A 、B 错误，C 、D 正确． 9. 如图7所示，在匀强磁场中有一个内阻r ＝3 Ω、面积S ＝0.02 m 2的半圆形导线框可绕OO ′轴旋转．已知匀强磁场的磁感应强度B ＝52πT ．若线框以ω＝100π rad/s 的角速度匀速转动，且通过电刷给“6 V 12 W ”的小灯泡供电，则：图7(1)若从图示位置开始计时，求线框中感应电动势的瞬时值表达式；(2)从图示位置开始，线框转过90°的过程中，流过导线横截面的电荷量是多少？该电荷量与线框转动的快慢是否有关？(3)由题所给已知条件，外电路所接小灯泡能否正常发光？如不能，则小灯泡实际功率为多大？答案 (1)e ＝102cos (100πt ) V (2)260π C 无关 (3)不能 253W 解析 (1)线框转动时产生感应电动势的最大值E m ＝BSω＝52π×0.02×100π V ＝10 2 V 因线框转动从平行于磁感线位置开始计时，则感应电动势的瞬时值表达式e ＝E m cos ωt ＝102cos (100πt ) V.(2)线框转过90°的过程中，产生的平均电动势E ＝ΔΦΔt. 流过导线横截面的电荷量q ＝I ·Δt ＝BS R ＋r，又灯泡电阻R ＝U 20P 0＝6212Ω＝3 Ω. 故q ＝BS R ＋r ＝52π×0.023＋3C ＝260πC ，与线框转动的快慢无关．(3)线框产生的感应电动势的有效值E ＝E m 2＝10 V ，灯泡两端电压U ＝E R ＋rR ＝5 V ，因U ＜6 V ，故灯泡不能正常发光．其实际功率P ＝U 2R ＝523 W ＝253W.。

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高二物理暑假作业本答案《交变电流》
暑假生活除了玩耍，就是作业的练习，准备了高二物理暑假作业本答案，希望你喜欢。

一、选择题(本题共6道小题)
3.两只完全相同的电流表，一只改装成电压表，一只改装成电流表，一同学做实验时，误将电压表和电流表串联起来接入电路中，则( )
A. 两只表的指针都不能偏转 B. 两只表的指针偏转角度相等 C.
电压表的指针有偏转，电流表的指针几乎不偏转 D. 电流表的指针有偏转，电压表的指针几乎不偏转 4.锂电池因能量密度高、绿色环保而广泛使用在手机等电子产品中.现用充电器为一手机锂电池充电，等效电路如图所示，充电器电源的输出电压为U，输出电流为I，手机电池的内阻为r，下列说法正确的是( )
A. 电能转化为化学能的功率为UI﹣I2r
B. 充电器输出的电功率为UI+I2r
C. 电池产生的热功率为I2r
D. 充电器的充电效率为
1。

高中高二暑假物理作业《交变电流》1

16年高中高二暑假物理作业《交变电流》1 学期期末考试完结，接下来就是假期时间，查字典物理网特整理了高二暑假物理作业，希望能够对同学们有所帮助。

一、选择题(本题共7道小题)1.一交流电流的图象如图所示，由图可知正确的说法是()A. 用电流表测该电流其示数为10AB. 该交流电流的频率为50HzC. 该交流电流通过10Ω电阻时，电阻消耗的电功率为2019 WD. 该交流电流瞬时值表达式为i=10sin200πt A2.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势如图示，则()A. t=0时刻线圈通过中性面B. t2时刻线圈中磁通量最大C. t3时刻线圈中磁通量变化率最大D. t4时刻线圈中磁通量变化率最大3.下列提到的交流电，哪一个指的是交流电的最大值()A. 交流电压表读数B. 保险丝的熔断电流C. 电容器的击穿电压D. 220V交流电压4.如图矩形线圈面积为S，匝数为n，线圈总电阻为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R.在线圈由图示位置转过90°的过程中()A. 磁通量的变化量△φ=nBSB. 平均感应电动势=C. 通过电阻的电量为D. 电阻R产生的焦耳热Q= 5.如图所示为变压器的示意图，它被用来升高发电机的输出电压，下列说法中正确的是A.图中M是闭合的铁芯，它由整块铁组成B.发电机应与线圈I相连，升高后的电压由c、d两端输出C.电流以铁芯为通路从一个线圈流到另一个线圈D.变压器是根据电磁感应工作的6.如图所示，a、b灯分别标有“3.6V 4.0W”和“3.6V 2.5W”，闭合开关，调节R，能使a、b都正常发光.断开开关后重做实验，则()A.闭合开关，a将慢慢亮起来，b立即发光B.闭合开关，a、b同时发光C. 闭合开关稳定时，a、b亮度相同D.断开开关，a逐渐熄灭，b灯闪亮一下再熄灭7.理想变压器原、副线圈的匝数比为4：1，原线圈接在u=311sin100πt(V)的交流电源上，副线圈所接的负载电阻是11Ω，则副线圈中电流强度是()A. 5AB. 11AC. 20AD. 55A二、计算题(本题共4道小题) 8.如图所示，线圈abcd的面积是0.05m2，共100匝，线圈总电阻r=1Ω，外接电阻R=9Ω，匀强磁场的磁感应强度B=T，线圈以角速度ω=100π rad/s匀速转动.求：(1)若线圈经图示位置开始计时，写出线圈中感应电动势瞬时值的表达式;(2)求通过电阻R的电流有效值.9.有一台内阻为1Ω的发电机，供给一学校照明用电，如图所示.升压变压器原、副线圈匝数比为1：4，降压变压器原、副线圈匝数比为4：1，输电线的总电阻为4Ω.全校共有22个班，每班有“220V，40W”灯6盏，若保证全部电灯正常发光，则(1)发电机的输出功率多大?(2)发电机的电动势多大?(3)输电效率为多少?10.一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈匝数n=100.穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间按正弦规律变化，如图所示，发电机内阻r=5.0Ω，外电路电阻R=95Ω.已知感应电动势的最大值Em=nωΦm，其中Φm为穿过每匝线圈磁通量的最大值.求串联在外电路中的交流电流表(内阻不计)的读数.11.一台理想变压器的原线圈有1320匝，副线圈有36匝。

高二物理交变电流测试题(含答案和解析)

综合检查一、单项选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)1．下列关于交流电的说法中正确的是( )A ．交流电器设备上所标的电压和电流值是交流电的峰值B ．用交流电流表和电压表测定的读数值是交流电的瞬时值C ．给定的交流数值，在没有特别说明的情况下是指有效值D ．跟交变电流有相同的热效应的直流电的数值是交流电的平均值解析：选C.对于交变电流，在没有特别说明的情况下是指有效值，交流电流表和电压表的读数值是交流电的有效值，交流电器的铭牌上所标的电压和电流也是有效值，所以A 、B 、D 错误，C 正确．2．如图3－5是交流发电机的示意图，图甲到图丁分别表示线圈转动过程中的四个位置，其中甲、丙中的线圈与磁场方向垂直，乙、丁中线圈与磁场方向平行，则在线圈转动的过程中直流电流表有示数的位置是( )图3－5 A ．甲、丙 B ．乙、丁C ．甲、乙D ．丙、丁解析：选B.线圈转动中感应电流时刻在变化，位于中性面位置时磁通量最大，但感应电流最小，等于零．位于与中性面垂直位置时，磁通量最小，但感应电流最大，故选B.3．图3－6中的四幅图是交流电的图象，其中能正确反映我国居民日常生活所用交流电的是( )图3－6解析：选C.我国居民用电是有效值为U ＝220 V ，频率为50 Hz 的正弦交流电，故其最大值为U m ＝ 2 U ＝311 V ，周期为T ＝1f ＝0.02 s ，选项C 正确．4．如图3－7所示，有一矩形线圈abcd 在匀强磁场中分别绕轴O 1O 1′和中轴O 2O 2′以同样的角速度匀速转动，那么此线圈在以O 1O 1′和O 2O 2′分别为轴旋转到线圈平面与磁感线平行时，可产生的感应电流之比为( )图3－7 A ．1∶2 B ．2∶1C ．1∶4D ．1∶1解析：选D.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的最大感应电动势E m ＝NBSω，与转轴位置无关，故在题中两种情况下转动一周时，产生的感应电流是相等的，故D 项正确．5．一个电热器接在10 V 的直流电源上，消耗的功率是P ，当把它接到一正弦波形交流电源上时，消耗的功率是P /4，则该交流电源的电压的最大值是( )A ．5 VB ．7.07 VC ．10 VD ．14.14 V解析：选B.由电流的热效应算出有效值：102R ＝4×U 2R，得有效值为5 V ，则最大值为：5× 2 V ≈7.07 V.6．某交流电电压为u ＝102sin314t (V)，则( )A ．击穿电压为10 V 的电容器能直接接在此电源上B ．把电磁打点计时器接在此电源上，打点周期为0.01 sC ．把额定电压为10 V 的小灯泡直接接在此电源上，小灯泡将被烧坏D ．把额定电压为10 V 的小灯泡直接接在此电源上，小灯泡能正常发光解析：选D.从交变电压的最大值可知，该交变电压的有效值为10 V ，小灯泡可接在该电源上，并且能正常发光，击穿电压为10 V 的电容器不能接在该电源上，因为电容器的击穿电压为最大值，由此可见选项D 正确，选项A 、C 均错误；从瞬时值方程可以读出ω＝314＝100π，得该交变电源的周期为0.02 s ，选项B 错误．7．(2011年杭州高二检测)交变电压的瞬时值为u ＝U m sin100πt (V)，当t ＝1600s 时，u ＝5 2 V ，则从电压表上看到的读数为( ) A. 2 V B ．5 2 VC ．10 2 VD ．10 V解析：选D.将t ＝1600s 及u ＝5 2 V 代入u ＝U m sin100πt (V)，可以求得最大值U m ＝10 2 V ，有效值为10 V ，电压表的读数为有效值，故D 对．8．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，从中性面开始转动180°的过程中，平均感应电动势和最大感应电动势之比为( )A ．π/2B ．2/πC ．2πD ．π解析：选B.设矩形线圈面积为S ，匀速转动角速度为ω，磁感应强度为B ，则转动180°的过程中平均电动势E ＝2BSωπ，转动180°的过程中最大感应电动势为E m ＝BSω.故E E m ＝2π，选项B 正确．9．“二分频”音箱有两个不同口径的扬声器，它们的固有频率分别处于高音、低音频段，分别称为高音扬声器和低音扬声器，音箱要将扩音器送来的含不同频率的混合音频电流按高、低频段分离出来，送往相应的扬声器，以便使电流所携带的音频信息按原比例还原成高、低频的机械振动．图3－8为音箱的电路图，高、低频混合电流由a 、b 输入，L 1和L 2是线圈，C 1和C 2是电容器，则( )图3－8 A ．甲扬声器是高音扬声器B ．C 2的作用是阻碍高频电流通过乙扬声器C ．L 1的作用是阻碍低频电流通过甲扬声器D ．L 2的作用是减弱乙扬声器的低频电流解析：选D.电路中的电感和电容作用可以简单概括为：电感是通直流、阻交流，通低频、阻高频；电容是通交流、隔直流，通高频、阻低频．10．(2011年莆田高二检测)三个相同的电阻，分别通过如图3－9甲、乙、丙所示的交变电流，三个图中的I 0和周期T 相同．下列说法中正确的是( )图3－9 A ．在相同时间内三个电阻发热量相等B ．在相同时间内，甲、乙发热量相等，是丙发热量的2倍C ．在相同时间内，甲、丙发热量相等，是乙发热量的1/2D ．在相同时间内，乙发热量最大，甲次之，丙的发热量最小解析：选C.甲图象电流的有效值为12I 0，乙图象电流的有效值为I 0，丙图象根据电流有效值的定义有：I 20R T 2＝I 2RT ，解得电流有效值I ＝12I 0，根据焦耳定律相同时间内产生热量之比等于有效值的平方比，Q 1∶Q 2∶Q 3＝1∶2∶1，C 对．二、填空题(本题共2小题，每小题6分，共12分．按题目要求作答) 11．有一个电子元件，当它两端的电压的瞬时值高于e ＝110 2 V 时则导电，低于e ＝110 2 V 时不导电，若把这个电子元件接到220 V 、50 Hz 的正弦交流电的两端，则它在1 s 内导电________次，每个周期内的导电时间为________．解析：由题意知，加在电子元件两端电压随时间变化的图象如图所示，表达式为u ＝2202sin ωt 其中ω＝2πf ，f ＝50 Hz ，T ＝1f＝0.02 s ，得u ＝2202sin100πt把u ′＝110 2 V 代入上述表达式得到 t 1＝1600 s ，t 2＝5600s 所以每个周期内的导电时间为Δt ＝2(t 2－t 1)＝4300 s ＝175 s. 由所画的u －t 图象知，一个周期内导电两次，所以1 s 内导电的次数为n ＝2t T＝100.答案：100175s 12．如图3－10所示，为某交变电动势随时间变化的图象，从图象中可知交变电动势的峰值为________ V ．周期T 是________s ，交变电动势变化最快的时刻是________，穿过产生此电动势的线圈的磁通量变化最快的时刻是________，若此交流线圈共100匝，则穿过此线圈的最大磁通量是________Wb.图3－10解析：由图象可知周期为0.02 s ，最大电动势为310 V ，图象的斜率表示电动势变化的快慢，变化最快时刻应该是nT /2，根据法拉第电磁感应定律电动势最大的时刻应该是磁通量变化最快的时刻，是(2n ＋1)T /4，由最大值公式可以求出最大磁通量，则⎩⎪⎨⎪⎧E m＝nBSω＝nΦm ωΦm ＝E m nω＝310100×100πWb ＝311000π Wb. 答案：见解析三、计算题(本题共4小题，共48分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13．(10分)(2011年泉州高二检测)一个面积为S 的矩形线圈在匀强磁场中以一边为轴匀速转动，磁场方向与转轴垂直．线圈中感应电动势e 与时间t 的关系如图3－11所示，感应电动势最大值和周期可由图中读出，则磁感应强度是多少？当t ＝T 12时，线圈平面与磁感线的夹角等于多少？图3－11解析：从题图中可以看出，当t ＝0时，e ＝E m .此时线圈平面与磁感线的夹角为0°，也就是线圈平面与磁感线平行，所以E m ＝NBωS ＝NBS 2πT ，N ＝1，B ＝E m T 2πS .当t ＝T 12时，线圈转过角度为ωt ＝2πT ×T 12＝π6＝30°.此时线圈平面与磁感线夹角为30°. 答案：E m T 2πS30° 14．(10分)(2011年济南高二检测)如图3－12所示，单匝线圈在匀强磁场中绕OO ′轴从图示位置开始匀速转动，已知从图示位置转动π6时，线圈中感应电动势大小为10 V ，求：图3－12 (1)交变电动势的峰值；(2)线圈从图示位置转动π2的过程中，交变电动势的平均值．解析：(1)交变电动势的瞬时值为e ＝E m sin ωt V ，将ωt ＝π6，e ＝10 V 代入上式，有10 V ＝E m sin π6，解得E m ＝20 V . (2)线圈从图示位置转过π2的过程中，磁通量的变化量为ΔΦ＝BS ，经历的时间Δt ＝π2ω，此过程中交变电动势的平均值：e ＝ΔΦΔt ＝2BωS π＝2π·E m ＝2π×20 V ＝12.7 V . 答案：(1)20 V (2)12.7 V15．(14分)(2011年三明市高二检测)如图3－13所示，N ＝50匝的矩形线圈abcd ，边长ab ＝20 cm ，ad ＝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，线圈平面与磁感线平行，ab 边正转出纸外、cd 边转入纸里．图3－13(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表达式；(3)从图示位置转过90°过程中流过电阻R 的电荷量是多大？解析：(1)根据ab 、cd 切割磁感线，由右手定则可得线圈中感应电流方向a →d →c →b →a .(2)线圈的角速度ω＝2πn ＝2×π×300060rad/s ＝100π rad/s.设ab 边在t ＝0时刻速度为v ab ，图示位置的感应电动势最大，其大小为E m ＝2NB ab ·v ab＝NB ab ·ad ·ω＝50×0.4×0.20×0.25×100π V＝314 V ，电动势的瞬时表达式为：e ＝314cos100πt V.(3)q ＝I Δt .从t ＝0起转过90°的过程中，Δt 时间内流过R 的电荷量q ＝N ΔΦΔt (R ＋r )Δt ＝NBS R ＋r＝50×0.4×0.20×0.251＋9C ＝0.1 C.答案：见解析16．(14分)如图3－14所示，矩形闭合金属线圈abcd 的边长分别为l 1和l 2，电阻为R .ab 边是固定转动轴，它恰位于有界匀强磁场的边界处，磁感应强度大小为B .某时刻线圈位置如图所示，磁感线垂直纸面，方向向里．线圈绕固定转动轴匀速转动，角速度大小为ω，从图示位置开始计时，规定电流沿adcb 方向的流动为正方向．图3－14(1)在直角坐标系中画出线圈内感应电流随时间变化的关系图象(画出两个周期)；(2)求此感应电流的有效值．解析：(1)如果在题图所示的右半部区域里也有磁感应强度为B 的匀强磁场，则线圈在绕ab 轴匀速转动时，线圈中将产生正弦交流电，而且是从中性面开始计时的．现在的情况恰好在半个周期内没有感应电流，因此根据正弦交流电的图象画出如图所示的曲线．(2)此感应电流的最大值I m ＝E m R ，感应电动势的最大值E m ＝Bl 1l 2ω，所以I m ＝Bl 1l 2ωR.则电流在T 4～34T 时间内的有效值为I ＝12I m .(12I m )2R ·T 2＝I 2RT ，即12B 2l 21l 22ω2R 2·R ·T 2＝I 2RT ，故I ＝Bl 1l 2ω2R. 答案：(1)见解析 (2)Bl 1l 2ω2R。

2016届高考物理一轮课时作业【29】交变电流的产生和描述(含答案)

【高考核动力】2016届高考物理一轮复习课时作业29 交变电流的产生和描述(时间：45分钟满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题7分，共70分，每小题至少有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后括号内)1、如图中的四幅图是交流电的图象，能正确反映我国居民日常生活所用的交流电的是( )【解析】我国居民日常生活所用的交流电的有效值是220 V ，频率是50 Hz ，根据图中反映的信息及最大值和有效值的关系、频率和周期的关系可知答案应选C.【答案】 C2、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的变化率达最大C 、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【解析】由Φ－t 图知，在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、【答案】 B3、一个小型电热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 、10 VC 、5 2 VD 、10 2 V【解析】根据电功率的公式得，P ＝U 2R ，根据交流电的有效值定义得P 2＝U 2效R ，解得，U 效＝5 2V ，根据有效值和最大值的关系U 效＝U m2得，U m ＝52× 2 V ＝10 V ，B 项正确、【答案】 B4.如右图所示，单匝矩形线圈的一半放在有界匀强磁场中，中心轴线OO ′与磁场边界重合，线圈绕中心轴线按图示方向(从上向下看逆时针方向)匀速转动、t ＝0时线圈平面与磁场方向垂直，规定电流方向沿abcd 为正方向，则下图中能表示线圈内感应电流随时间变化规律的是( )【解析】 0～T4内，ab 一侧的线框在磁场中绕OO ′转动产生正弦交流电，电流方向由楞次定律判断为dcba 且越来越大.T 4～T2内，ab 一侧线框在磁场外，而dc 一侧线框又进入磁场产生交流电，电流方向为dcba 且越来越小，以此类推，可知it 图象为B.【答案】 B5.如图所示，处在磁感应强度为B 的匀强磁场中的单匝矩形线圈abcd ，以恒定的角速度ω绕ab 边转动，磁场方向垂直于纸面向里，线圈所围面积为S ，线圈导线的总电阻为R .t ＝0时刻线圈平面与纸面重合，且cd 边正在离开纸面向外运动，则( )A 、时刻t 线圈中电流的瞬时值i ＝BS ωRcos ωt B 、线圈中电流的有效值I ＝BS ωRC 、线圈中电流的有效值I ＝2BS ω2RD 、线圈消耗的电功率P ＝ BS ω2R【解析】单匝线圈从中性面开始绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的是正弦式交变电流，则电流瞬时值表达式为：i ＝BS ωR sin ωt ，电流有效值为I ＝2BS ω2R，线圈消耗的电功率为P ＝ BS ω22R，所以答案为C.【答案】 C6、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 ＝BL 2ωRB 、I ＝BL 2ω2RC 、I ＝0D 、I ＝BL ω2R【解析】从图示位置转过90°的过程中，即在0～T 4时间内，线框中的感应电动势为E ＝12BL 2ω，感应电流沿顺时针方向；在转过90°至180°的过程中，即在T 4～T2时间内，线框中的感应电动势仍为E ＝12BL 2ω，感应电流沿逆时针方向；在转过180°至270°的过程中，即在T 2～3T4时间内，线框中的感应电动势仍为E ＝12BL 2ω，感应电流沿逆时针方向；在转过270°至360°的过程中，即在3T 4～T 时间内，线框中的感应电动势仍为E ＝12BL 2ω，感应电流沿顺时针方向、根据有效值的定义知I ＝BL 2ω2R.【答案】 B7.如图所示，交流发电机线圈的面积为0.05 m 2，共100匝、该线圈在磁感应强度为1π T 的匀强磁场中，以10π rad/s 的角速度匀速转动，电阻R 1和R 2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 、R 1上消耗的电功率为50 W【解析】由于线圈从图示位置(即磁场方向平行于线圈平面)开始计时，所以e ＝E m cos ωt ，其中E ＝nBS ω＝50 V ，故线圈中的电动势e ＝50cos 10πt V ，故A 项错误；线圈产生的电动势的有效值为E ＝502 V ＝25 2 V ，由于线圈的内阻不计，故电压表的示数为U ＝E ＝25 2 V ，故C项错误；电流表的示数I ＝E R 并，其中R 并＝R 1R 2R 1＋R 2＝25 Ω，所以I ＝ 2 A ，故B 项正确；R 1上消耗的电功率为P ＝U 2R 1＝25 W ，故D 项错误、【答案】 B8、如图所示，矩形线圈abcd 绕轴OO ′匀速转动产生交流电，在图示位置开始计时，则下列说法正确的是( )A 、t ＝0时穿过线圈的磁通量最大，产生的感应电流最大B 、t ＝T4(T 为周期)时感应电流沿abcda 方向C 、若转速增大为原来的2倍，则交变电流的频率是原来的2倍D 、若转速增大为原来的2倍，则产生的电流有效值为原来的4倍【解析】图示时刻，ab 、cd 边切割磁感线的有效速率为零，产生的感应电动势为零，A 错误；根据线圈的转动方向，确定T4时线圈的位置，用右手定则可以确定线圈中的感应电流方向沿abcda 方向，B 正确；根据转速和频率的定义可知C 正确；根据ω＝2πf ，E m ＝nBS ω，E ＝E m2，I ＝ER 总可知电流有效值变为原来的2倍，D 错误、【答案】 BC9.(2015·芜湖高三检测)电阻为1 Ω的单匝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所示，现把交变电流加在电阻为9 Ω的电热丝上，下列判断正确的是( )A 、线圈转动的角速度为100 rad/sB 、在0～0.005 s 时间内，通过电阻的电荷量为15πC C 、电热丝两端的电压为180 VD 、电热丝的发热功率为1 800 W【解析】由题图可知T ＝0.02 s ，ω＝2πT＝100π rad/s ，A 错误；在0～0.005 s 内，由U m ＝nBS ω得BS ＝2πWb ，q ＝ΔΦR ＋r ＝BS －0R ＋r ＝15π C ，B 正确；电热丝两端的电压U ＝R R ＋r ·U m2V ＝90 2 V ，C 错误，电热丝的发热功率P ＝I 2R ＝U 2R ＝ 902 29W ＝1 800 W ，D 正确、【答案】 BD10.如图所示，在两平行金属板中央有一个静止的电子(不计重力)，当两板间加上交变电压后，能使电子有可能做往返运动的电压是图中的( )【解析】由A 图象可知，电子先做加速度减小的加速运动，14T 时刻速度最大，由14T ～12T做加速度增加的减速运动，12T 时刻速度为零、从12T 到34T 电子反向做加速度减小的加速运动，34T时刻速度最大，由34T 到T 做加速度增大的减速运动，T 时刻速度为零，回到原位置，即电子能做往复运动、同样的方法可得B 、C 也对、【答案】 ABC 二、综合应用(本题共2小题，共30分，解答时应写出必要的文字说明，方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)11、(15分)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 2 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？(已知人眼的视觉暂留时间约为116 s)【解析】(1)如图所示，画出一个周期内交变电流的ut 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 2 V 时，由u ＝1202sin ωt V 求得：t 1＝1600 s再由对称性知一个周期内能发光的时间：t ＝T －4t 1＝150s －4×1600 s ＝175s 再由比例关系求得一个小时内霓虹灯发光的时间为：t ＝3 6000.02×175s ＝2 400 s. (2)很明显霓虹灯在工作过程中是忽明忽暗的，而熄灭的时间间隔只有1300 s(如图中t 2＋t 3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116 s 远大于1300 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、(15分)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abcd 共N ＝100匝，线圈电阻r ＝1 Ω.线圈绕垂直于磁感线的轴OO ′匀速转动，转动的角速度ω＝2π rad/s ，外电路电阻R ＝4 Ω.(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、(2)取π2＝10，求线圈转动一周电流产生的总热量、(3)由图示位置开始，求在线圈转过14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 m ＝NBL 2ω＝100×0.5×0.12×2π V ＝3.14 V电流的最大值I m ＝E mR ＋r ＝0.63 A电流的有效值I ＝I m2＝0.44 A 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 m cos 60°＝3.14×0.5 V＝1.57 V (2)周期T ＝2π/ω＝1 s线圈转动一周产生的热量Q ＝I 2(R ＋r )T 联立解得Q ＝1 J(3)Δt ＝14T 内通过电阻R 的电荷量q ＝I ·ΔtI ＝E R ＋rE ＝NΔΦΔtΔΦ＝BL 2－0联立解得q ＝0.1 C【答案】 (1)1.76 V 1.57 V (2)1 J (3)0.1 C。

高中物理暑假作业交变电流的产生与描述新人教版选修32

交变电流的产生与描述一、单选题1.如图甲所示为一台小型发电机构造的示意图,线圈逆时针转动,产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图乙所示。

发电机线圈内电阻为1.0Ω,外接灯泡的电阻为9.0Ω。

则( )A.在t=0. 0ls 的时刻,穿过线圈磁通量为零B.瞬时电动势的表达式为e=62sin50πt (v)C.电压表的示数为6VD.通过灯泡的电流为0. 6A2.交流发电机在工作时电动势为sin m e E t ω=,若将发电机的转速提高一倍,同时将电枢所围面积减小一半,其他条件不变,则其电动势为( ) A. sin2m te E ω=' B. 2sin2m te E ω='C. sin 2m e E t ω='D. sin 22mE e t ω'=3.对于如图所示的电流i 随时间t 作周期性变化的图象,下列说法中正确的是( )A.电流大小变化,方向不变,是直流电B.电流大小、方向都变化,是交流电C.电流最大值为0.2A,周期为0.02sD.电流大小变化,方向不变,不是直流电,是交流电 4.好多同学家里都有调光电灯、调速电风扇,过去是用变压器来实现的,缺点是成本高、体积大、效率低,且不能任意调节灯的亮度或电风扇的转速.现在的调光灯、调速电风扇是用可控硅电子元件来实现的,如图所示为经一双向可控硅调节后加在电灯上的电压,即在正弦交流电的每个二分之一周期内,前14周期被截去,调节台灯上旋钮可以控制截去的多少,从而改变电灯上的电压,那么现在电灯上的电压为( )A. /2m UB. m U /2C. m U /22D. 2m U5.在如图(a)的电路中,电阻R 2=6R 1,D 1、D 2为理想二极管,当输入图(b)的正弦交流电时,电压表的示数为( )A.07U B.047U C.057U D.0U6.如图甲、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( )A.图甲表示交流电,图乙表示直流电B.两种电压的有效值都是311VC.图甲所示电压的瞬时值表达式为u=220sin100πt VD.图甲电压经原、副线圈匝数比为10:1的理想变压器变压后,功率比为1:17.如图甲所示,在匀强磁场中有一个n =10匝的闭合矩形线圈绕轴匀速转动,转轴O 1O 2垂直于磁场方向,线圈电阻为5Ω,从图甲所示位置开始计时,通过线圈平面的磁通量随时间变化的图像如图乙所示,则( )A.线圈转动过程中消耗的电功率为10π2WB.在t=0.2s时,线圈中的感应电动势为零,且电流改变一次方向C.所产生的交变电流感应电动势的瞬时值表达式为e=10πsin5πtVD.线圈从图示位置转过90°时穿过线圈的磁通量变化最快8.两矩形线圈分别在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动,线圈中产生的感应电动势e随时间t的变化关系分别如图中甲、乙所示,则下列说法正确的是( )A.两交变电流的频率之比f甲:f乙=1:2B.两交变电流的电动势有效值之比E甲:E乙=3:1C.t=1s时,两线圈中的磁通量的变化率均为零D.t=1s时,两线圈均处在与中性面垂直的位置上9.实验室某单匝矩形金属线圈,在匀强磁场中绕垂直磁场方向的转轴OO'匀速转动,线圈中磁通量φ随时间t变化的情况如图所示。