高中物理 第2章 交变电流 第1节 认识交变电流课后提能训练 粤教版选修32
【金版学案】高二物理(粤教版)选修3-2练习：第2章 第一节 认识交变电流第二节 交变电流的描述 Word版含
第一节认识交变电流第二节交变电流的描述1．知道交流电发电机的原理、理解中性面的特点．2．理解交变电流的两种描述方法、掌握峰值与平均值的区别．1．强弱和方向都随时间周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流电．2．交变电流是由交流发电机产生的，交流发电机的最基本结构是线圈和磁极．3．下图是交流发电机的示意图．为了观察清楚，图中只画出了一匝线圈，它的ab边连在金属滑环K上，cd边连在滑环L上；两个滑环通过金属片做的电刷A、B和外电路相连，线圈沿逆时针方向转动．我们观察ab这段导线，根据右手定则可以判断，当线圈转到图乙位置时，电流由a到b流动，而当线圈转到图丁位置时，则由a 到b流动；在图丙和图戊的位置，因为导线ab的运动方向和磁感线平行，电路中没有感应电流．线圈在不断转动，电路中的电流方向也就不断改变．交变电流就是这样产生的．4．线圈垂直磁场方向的平面叫中性面．5．正弦式交流电：按正弦式规律变化的交变电流叫正弦式电流．若N 匝、面积为S 的线圈以角速度ω转动，回路总电阻为R ，从中性面开始计时，则有：(1)瞬时电动势的表达式：e ＝E m sin ωt 或e ＝NBSωsin_ωt ，e 表示交流电的瞬时值，E m 表示交流电的最大值，ω表示交流电的角速度．(2)瞬时电流的表达式：i ＝NBS ωsin ωt R．线圈转动过程中的平均电动势线圈在转动过程中某一段时间内或从一个位置到另一个位置的过程中所产生的电动势，称为平均电动势，它不等于始、末位置两个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，同理，计算交变电流在某段时间内通过导体横截面的电荷量，也必须用平均值，即：q ＝I －t ⎝⎛⎭⎪⎪⎫式中I －＝E －R ＋r . 例 如下图所示，匀强磁场B ＝0.1 T ，所用矩形线圈的匝数N ＝100匝，边长ab ＝0.2 m ，bc ＝0.5 m ，以角速度ω＝314 rad/s 绕OO ′轴匀速转动，当线圈平面通过中性面时开始计时，求由t ＝0至t＝T 4过程中的平均电动势值．解析：用E ＝N ΔΦΔt计算，t ＝0至t ＝T 4过程中的平均电动势E ＝N ⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪Φπ2－Φ0T 4＝N ⎪⎪⎪⎪0－BS T 4＝4NBS 2πω. 即E ＝2πNBS ω， 代入数值得：E ＝200 V .答案：200 V一、单项选择题1．(2013·梅州模拟)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＝BSωsin ωt的图是(A)解析：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＝BSωsin ωt，由这一原则判断，A图中感应电动势为e＝BSωsin ωt；B图中的转动轴不在线圈所在平面内；C、D图中的转动轴与磁场方向平行，而不是垂直，故选A项．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，则在t＝π2ω时刻(B)A．线圈中的电流最大B．穿过线圈的磁通量最大C．线圈所受的安培力最大D．穿过线圈磁通量的变化率最大解析：t＝π2ω＝T4，线圈转过90°，线圈平面与磁感线垂直，此时穿过线圈的磁通量最大，穿过线圈磁通量的变化率为零，感应电流为零，线圈不受安培力作用，故A、C、D三项错误，B项正确．3．下列各物理量中，对线圈上产生的交流电动势不产生影响的是(B)A．匀强磁场的磁感应强度B．线圈的总电阻C．线圈的转速D．线圈的匝数解析：E m＝NBSω，e＝E m sin ωt，与B、S、ω、N有关．4．如图所示，处在匀强磁场中的矩形线圈abcd，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平行于纸面并与ab垂直．在t＝0时刻，线圈平面与纸面重合，线圈的cd边离开纸面向外运动．若规定a→b→c→d→a方向的感应电流为正方向，则下图能反映线圈感应电流I随时间t变化的图线是(C)解析：在t＝0时刻，线圈平面与纸面重合，即此时磁通量为零，磁通量变化率最大，所以产生的感应电动势最大，故感应电流最大，所以选C.二、多项选择题5．(2014·佛山模拟)一个矩形线圈在匀强磁场中转动，产生的感应电动势e＝2202sin 100πt(V)，则(BC)A．交流电的频率是100πB．t＝0时，线圈位于中性面C．交流电的周期是0.02 sD．t＝0.05 s时，e有最大值解析：由瞬时值表达式知：角速度ω＝100π rad/s ，感应电动势按正弦规律变化，所以t ＝0时，线圈平面位于中性面．因ω＝2πf ，所以f ＝ω2π＝100π2πHz ＝50 Hz ；由T ＝1f 得T ＝150 s ＝0.02 s ，当t ＝0.05 s 时，e ＝2202sin 5π＝0，故B 、C 选项正确．6．一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间变化关系如右图所示，则下列说法中正确的是(BC )A ．t ＝0时，线圈平面与磁感线平行B ．t ＝0.01 s 时，磁通量的变化率最大C ．t ＝0.03 s 时，线圈上的电动势值最大D ．线圈上的et 图象与Фt 图象重合解析：t ＝0时，磁通量最大是线圈平面与磁感线垂直的时候，故A 错；Фt 图中某一点的切线的斜率代表磁通量的变化率，故在t ＝0.01 s 和t ＝0.03 s 时磁通量为零，但磁通量的变化率最大，电动势最大，即et 图象与Фt 图象不重合，故B 、C 正确，D 错．7．一矩形线圈，在匀强磁场中绕垂直于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随时间t 的变化规律如下图所示，由图象可知(BD )A．t1和t3时刻穿过线圈的磁通量为零B．t1和t3时刻穿过线圈的磁通量变化率为零C．是从中性面开始计时的D．每当感应电动势e变换方向时，穿过线圈的磁通量都最大解析：t1和t3时刻电动势都为零，即都是转到中性面的时刻，则磁通量最大、磁通量变化率为零，故A错，B对；此图为余弦图，是从与磁场平行的平面开始计时的，故C错；每经过一次中性面感应电动势e都变换方向，此时磁通量最大，故D对．8．线圈在匀强磁场中转动产生的交流电动势为e＝102sin 20πt(V)，则下列判断正确的是(AC)A．t＝0.5 s时，穿过线圈的磁通量最大B．t＝1 s时，导线切割磁感应线的速度最大C．t＝1.5 s时，线圈位于中性面D．t＝2 s时，e有最大值为10 2 V解析：将t＝0.5 s、1 s、1.5 s、2 s分别代入表达式得到e＝0，即都是处于中性面上，由中性面特点可知A、C对，B、D错．9．线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交变电流的图象如图所示，由图示可知(AC)A．在A和C时刻线圈处于磁通量变化率最大位置B．在A和C时刻穿过线圈的磁通量为最大C．在B时刻到D时刻线圈转过的角度为π弧度D．若从B时刻到D时刻经过0.01 s，则在1 s内交变电流的方向改变50次解析：在A和C时刻，电流最大属于完全切割，线圈中电动势为最大，磁通量变化率最大，磁通量为零．A项对，B项错；在B时刻到D时刻，电流为零到电流为零且相邻．线圈转过的角度为π弧度，则在1 s内交变电流的方向改变100次．C项对，D项错．三、非选择题(按题目要求作答．解答题应写出必要的文字说明、方程和重要演算步骤，答案中必须明确写出数值和单位．) 10．有一矩形线圈在匀强磁场中绕其垂直于磁场的一边匀速转动，产生如下图所示的电动势，已知该线圈的匝数n＝100匝，则线圈的角速度ω＝___________________________________________________________ _____________rad/s.穿过线框的磁通量最大值Фm＝________Wb，此时的电动势值为e＝________V．在t＝0.005 s的时间内，线框产生的平均电动势E －＝________V .解析：由图可知T ＝0.02 s ，则ω＝2πT ＝2π0.02rad/s ＝100π rad/s ，E m ＝NBSω＝314 V 即NΦm ω＝314 V ，解得Фm ＝0.01 Wb ；此时磁通量变化率为零即e ＝ 0 V ；E －＝N ΔΦΔt ＝NBS Δt ＝N Φm Δt＝100×0.010.005 V ＝200 V .答案：100π 0.01 0 20011．如图所示，矩形线圈面积为S ，匝数为N ，电阻为r ，线圈接在阻值为R 的电阻两端，其余电阻不计，线圈绕OO ′轴以角速度ω在磁感应强度为B 的匀强磁场中匀速运动，电阻R 两端电压的有效值为__________，在线圈从图示位置(线圈平面与磁场平行)转过90°的过程中，通过电阻R 的电荷量为__________．解析：由题意可知，交流电的最大值E m ＝NBSω；则有效值为：E ＝NBS ω2； R 两端的电压U ＝E R ＋r ×R ＝NBS ωR 2（R ＋r ）； 转过90°时磁通量的变化量为：ΔΦ＝BS ；则由法拉第电磁感应定律可知：E －＝N ΔΦΔt则电量q ＝E －（R ＋r ）Δt ＝NBS R ＋r. 答案：NBS ωR 2（R ＋r ）NBS R ＋r 12．一台发电机产生的按正弦规律变化的感应电动势的最大值为311 V ，其线圈共100匝，在匀强磁场中匀速转动的角速度是100π rad/s ，从线圈经过中性面开始计时，求：(1)写出感应电动势的瞬时值表达式． (2)若该发电机只与含电阻的负载组成闭合电路，电路中的总电阻为100 Ω，试写出通过负载的电流强度的瞬时表达式．在t ＝1600s 时电流强度的瞬时值为多少？(3)线圈转过180°的过程中，电动势的平均值是多少？(4)磁通量的变化率的最大值是多少？解析：(1)正弦交变电流的电动势一般表达式为：e ＝E m sin ωt (以中性面开始计时)所以e ＝311sin 100πt (V)．(2)由闭合电路欧姆定律得：i ＝e R ＝E m Rsin ωt ， i ＝3.11sin 100πt ，故在t ＝1600 s 时，i ＝3.11sin π6≈1.56 A. (3)线框在转过180°的过程中，磁通量的变化： ΔФ＝2BS ，此时Δt ＝T 2＝πω， 由法拉第电磁感应定律得这一过程中的平均电动势：E ＝N ΔΦΔt ＝2πNBS ω，所以E ＝2πE m ＝198 V . (4)电动势最大时，由法拉第电磁感应定律得：E ＝N ΔΦΔt ，得：ΔΦΔt＝3.11 Wb/s. 答案：见解析。
粤教版物理选修32作业第2章 交变电流 第1第2节
第二章交变电流第一节认识交变电流第二节交变电流的描述1.强弱和方向都不随时间改变的电流叫做________电流，简称________;强弱和方向都随时间作周期性变化的电流叫做________电流，简称交流。
2.交变电流是由________发电机产生的.当线圈在________磁场中绕________________的轴匀速转动时，产生交变电流。
线圈平面跟磁感线________时，线圈所处的这个位置叫做中性面,线圈平面每经过一次中性面，线圈中感应电流的方向就____________.3.交流发电机的线圈在磁场中匀速转动,感应电动势e的变化规律为____________。
若把线圈和电阻R′连成闭合电路,设总电阻为R,则电路中电流的瞬时值i＝________________，电阻R′上的电压瞬时值u＝________________、4。
家庭电路中的交变电流是________电流,它是一种最________、最________的交变电流.5。
（双选)下图所示的4种电流随时间变化的图中，属于交变电流的有（）6。
下列各图中,哪些情况线圈中不能产生交流电（)7.矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动,下列说法中正确的是（)A。
在中性面时,通过线圈的磁通量最大B。
在中性面时，感应电动势最大C.穿过线圈的磁通量为零时，感应电动势也为零D.穿过线圈的磁通量为零时，磁通量的变化率也为零【概念规律练】知识点一交变电流的产生1。
一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,当线圈通过中性面时（）A.线圈平面与磁感线方向平行B。
通过线圈的磁通量达到最大值C.通过线圈的磁通量变化率达到最大值D.线圈中的电动势达到最大值2.如图1所示为演示交变电流产生的装置图，关于这个实验，正确的说法是( )图1A。
线圈每转动一周，指针左右摆动两次B。
图示位置为中性面，线圈中无感应电流C.图示位置ab边的感应电流方向为a→bD。
线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零知识点二用函数表达式描述交变电流3.闭合线圈在匀强磁场中匀速转动，转速为240 r/min,若线圈平面转至与磁场方向平行时的电动势为2 V，则从中性面开始计时,所产生的交流电动势的表达式为e＝________ V，电动势的峰值为________ V，从中性面起经错误! s,交流电动势的大小为________ V、4。
高中物理 第2章 交变电流 第1节 认识交变电流课件 粤教选修32粤教高中选修32物理课件
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比较内容 位置
交变电流的产生两种特殊位置的比较
中性面
中性面的垂直面
线圈平面与磁场垂直
线圈平面与磁场平行
图示
磁通量
12/9/2021
最大
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零
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磁通量变化率 感应电动势 感应电流 电流方向
12/9/2021
零 零 零 改变
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D [磁通量在变大，但磁通量的变化率在变小，故电动势在减小．]
12/9/2021
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2021/12/9
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第二章 交变(jiāo biàn)电流
内容 总结 (nèiróng)
No
Image
12/9/2021
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交变电流理解的两点注意 (1)只要电流的方向发生变化，即为交变电流，若方向不变，尽管大 小变化，亦为直流电． (2)在 i-t 或 u-t 图象中，正负表示方向，若题中给出了 i-t 或 u-t 图象， 一定要注意图象的坐标原点是否为 0，图中 i 或 u 值有无正负变化．
和感12/9/应2021 电流均为最大，故 C、D 均错误．]
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线圈在匀强磁场中转动问题的三点注意
(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)线圈平面与中性面重合时，S⊥B，Φ 最大，ΔΔΦt ＝0，e＝0，i＝0， 电流方向将发生改变．
化、12/9/方2021 向不变，是直流电，故选 B.]
高中物理第二章交变电流第1节认识交变电流教案粤教版选修3-2(new)
第1节认识交变电流本节教材分析三维目标（一) 知识与技能1.了解交变电流的波形图。
2。
了解交流发电机的基本结构和发电原理。
3。
了解交变电流的产生原理。
(二) 过程与方法1。
通过对交变电流波形图及模型发电机的观察与思考，了解直观表达物理量的方法.2.通过对交变电流原理的分析，了解模型在物理研究中的作用,理解分段研究的方法。
（三）情感态度和价值观通过对交变电流的认识，培养学生对科学的好奇心与求知欲，激发学生学习物理的兴趣和参与科技活动的热情。
教学重点交变电流产生的物理过程分析及中性面的特点。
教学难点交变电流产生的物理过程的分析。
教学建议建议教师上课时利用演示实验、多媒体课件播放、立体图结合侧视图分析、特殊位置结合任一位置分析等方法,使学生了解交变电流产生过程及其中性面特点。
新课导入设计导入一请同学们欣赏屏幕上的美丽图片.从法拉第发现电磁感应现象后,人们对电的研究和应用进入了一个新的里程。
在法拉第发现电磁感应现象之前，人们使用伏打电池供电,这种电池提供的是强弱和方向都不变的电流，叫做恒定电流，简称直流。
我们日常生产和生活中使用的大多是强弱和方向都随时间周期性变化的电流，叫做交变电流,简称交流.交变电流是怎样产生的？交变电流有什么特点呢？这就是这一章要学习的主要内容,我们一起先来“认识交变电流”．导入二引入新课出示单相交流发电机，引导学生首先观察它的主要构造。
演示：将手摇发电机模型与小灯泡组成闭合电路。
当线框快速转动时，观察到什么现象？这种大小和方向都随时间做周期性变化电流，叫做交变电流.交变电流是怎样产生的?交变电流有什么特点呢?这就是这一章要学习的主要内容,我们一起先来“认识交变电流”．尊敬的读者：本文由我和我的同事在百忙中收集整编出来，本文档在发布之前我们对内容进行仔细校对，但是难免会有不尽如人意之处，如有疏漏之处请指正，希望本文能为您解开疑惑,引发思考。
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高中物理2.12.2认识交变电流交变电流的描述课时训练粤教版选修32
第二章交变电流课时训练7认识交变电流交变电流的描述基础夯实1.一矩形线框放在匀强磁场中, 线框平面与磁场垂直,以下状况下矩形线框中可以产生交流电的是()A. 线框沿磁场方向平动B. 线框沿垂直磁场方向平动C.线框绕垂直磁场方向的转轴转动D.线框绕平行磁场方向的转轴转动答案： C解析：要能使线框中可以产生交流电, 必然使线框绕垂直磁场方向的转轴转动.2. ( 多项选择 ) 以以以下图图象中属于交流电的有()答案： AC解析：交变电流的主要特色是电流的方向在变化.3. ( 多项选择 ) 有两个交变电流 : i1=5sin 20π t A、 i 2=10sin 10π t A,则以下判断正确的选项是()( 导学号 51130091)A. i1的峰值比 i 2 小B. i1的瞬市价比i 2小C.i1的周期比i 2 小D.产生i 1 发电机的转速比产生i 2发电机的转速小答案： AC解析： I 1m=5 A, I 2m=10 A .T 1==0. 1 s, T2==0. 2 s . ω1=20πrad/s,ω 2=10πrad/s.4 .( 多项选择 ) 一矩形线圈在匀强磁场中转动, 产生的交流电动势15sin(4π)V, 则以下正确的e=t是()A. 当t= 0时, 线圈平面与磁感线平行B. 当t= 0. 5 s 时 , e有最大值 15 VC.线圈的转速为 2 r/sD.当15 V 时 , 线圈平面与磁感线平行e=答案： CD解析：由表达式知 , 当t= 0 时, 线圈在中性面 ; t= 0. 5 s时 , e=0; 线圈的转速为n==2 r/s(转每秒) .5.关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流, 以下说法中正确的选项是()( 导学号51130092)1B. 线圈每转动一周, 感觉电流方向就改变一次C.线圈每经过中性面一次, 感觉电动势和感觉电流的方向就改变一次D.线圈转动一周, 感觉电动势和感觉电流方向都要改变一次答案： C解析：线圈每经过中性面一次, 感觉电动势和感觉电流的方向就改变一次, 线圈转动一周 , 感应电动势和感觉电流方向都要改变两次.6.以以以下图 , 闭合的圆形线圈绕OO'轴匀速旋转到与中性面垂直的地点时()A.穿过线圈的磁通量变化率为零B.线圈中的感觉电动势为零C.线圈中的感觉电流达最大值D.线圈中的感觉电流方向改变答案： C解析：此时线圈和磁场平行 , 磁通量为零 , 穿过线圈的磁通量的变化率最大 , 线圈中的感觉电动势和感觉电流最大 , 线圈中的感觉电流方向不变 ,C 项正确.7.有一个正弦式交流电压的图象以以以下图, 则它的刹时表达式应当是()( 导学号51130093)A. u=50sin 62 . 8t VB. u=50sin 10 t VC.u=100sin 2 πt VD.u=100sin 314 t V答案： A解析：由图象知 , U m=50 V, ω==62. 8 rad/s, 图线为正弦.8.以以以下图 , 匀强磁场的磁感强度01 T, 矩形线圈的匝数100 匝, 边长02 m, 05B= .N=ab= .bc= .m,转动角速度ω=100π rad/s,转轴在正中间 . 试求:(1)从图示地点开始计时 , 该线圈电动势的刹时表达式 ;(2)当转轴挪动至 ab 边(其余条件不变),再求电动势的刹时表达式;(3)当线圈做成半径为 r= m的圆形,再求电动势的刹时表达式 .解(1) 峰值为E m=NBSω=100π V, 从图示地点开始计时, 电动势的刹时表达式: e=E m cosω t= 100πcos 100π t V(2) 当转轴挪动至ab 边(其余条件不变)时,电动势的刹时表达式仍为e=100π cos 100 π t V(3) 当线圈做成半径为 r= m 的圆形时 , 其面积 S=π r 2=0. 1 m 2, 峰值仍为 E m =NBS ω =100π V, 电动势的刹时表达式还是 : e=100π cos 100 π t V . 9. 一个在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动的线框 , 当线框转至中性面时开始计时.t 1= s, 线框中感觉电动势为 50 V, 当 t 2= s 时 , 线框中感觉电动势为50V, 求 :( 导学号51130094)(1) 感觉电动势的最大值 . (2) 线框转动的角速度的大小 .(3) 线框中感觉电动势的刹时表达式 .解题目给出了计时起点为中性面 , 所以正弦交变电流的瞬市价表达式为e=E sin ω t.m将已知条件代入得 50 m sinω①=E50=E m sin ω ②将②式化成50=E sin 2 ω=E 2sin ω cosω ③mm得 cos ω , 所以 , ω =10π (rad/s)④将 ④ 代入 ① 得 m 100 (V)E =刹时表达式为 e=100sin 10 πt (V) .10. 以以以下图 , 匝数为 N 的矩形金属线圈 abcd 的面积为 S , 其电阻为 R , 绕垂直于磁场的轴匀速转动 . 求线圈由图示地点转过60°的过程中 , 经过线圈某一横截面的电荷量 .解在计算电荷量问题中 , 必然要用电流、电压均匀值=N ·, 而 ΔΦ =Φ 2- Φ 1=BS sin 60 ° =BS又, q= t 所以 q=N ·.能力提高11 . 在真空中速度6 4 × 107 m/s 的电子束连续射入两平行板间 , 以以以下图 , 极板长度v= .L=8. 0×10- 2 m, 间距 d=5. 0×10- 2 m, 两极板不带电时 , 电子将沿极板间的中线经过, 在极板上加一个 50 Hz 的交变电压sin ω, 假如所加电压的最大值超出某值c 时 , 电子束将有u=UtUU时能经过两极板 , 有时中止而不可以经过 - 19C, 电子质量 m=9. 1×10 - 31k g) .( 电子电量 e=1. 6× 10 ( 导学号 51130095)(1) U c 的大小为多少 ?(2) 求 U 0 为什么值时 , 才能使经过与中止的时间之比t 1∶ t 2=2∶1.解(1) 电子沿平行板的方向做匀速运动, 经过平行板的时间 t== 1. 25×10- 9, 交变电流的周期 T=2× 10- 2, 因为 t<T , 可以为电子在经过平行板时板间的电压 和场强是坚固不变的 , 每个能经过平行板的电子均做类平抛运动.水平方向匀速运动 : L=vt竖直方向匀加快运动: a=电子束恰巧不可以经过平行板时有 : y=at2=由以上三式得 : U c==9. 1× 103 V(2) 关于按正弦规律变化的交流电压可由数学知识联合画图获得, 电压大于U c的时间为六分之一周期才能满足条件, 即U c=U0sin所以0≈1 05×104V.U= .。
高中物理第二章交变电流第一二节认识交变电流交变电流的描述自我小测含解析粤教版选修32
- 让每一个人同等地提高自我认识交变电流 交变电流的描绘一、单项选择题1．如下图，闭合的圆形线圈绕 OO ′轴匀速旋转到与中性面垂直的地点时（）．A ．穿过线圈的磁通量变化率为零B ．线圈中的感觉电动势为零C ．线圈中的感觉电流达最大值D ．线圈中的感觉电流方向改变2．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，从中性面开始转动180°角的过程中，均匀感觉电动势和最大感觉电动势之比为（）．A ．π /2B ．2/ π C．2πD ．π3．沟通发电机在工作时的电动势为e ＝E m sin ωt ，若将其线圈的转速提高一倍，其余条件不变，则其电动势变成（）．A ． E m sin ωt /2B ．2E m sin ωtE ωtD．2 E ωtC ． m sin 2 m sin 2二、双项选择题4．如下图，正方形线圈 abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO ′匀速转动，沿着 OO ′察看，线圈沿逆时针方向转动，已知匀强磁场的磁感觉强度为 B ，线圈匝数为 n ，边长为l ，电阻为 ，转动的角速度为 ω ，则当线圈转至图示地点时（）．RA ．线圈中感觉电流的方向为abcdaB．线圈中的感觉电流为- 让每一个人同等地提高自我nBl 2RC．穿过线圈的磁通量为0D．穿过线圈磁通量的变化率为05．矩形线圈的匝数为50，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如下图，以下结论正确的选项是（）．A．在t＝ s 和t＝ s时，电动势最大B．在t＝ s 和t＝ s时，电动势改变方向C．电动势的最大值是157 VD．在t＝ s 时，磁通量变化率达最大，其值为Wb/s6．一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，最大感觉电动势为m，以下说法中正确的选项是（）．EA．当磁通量为零时，感觉电动势也为零B．当磁通量减小时，感觉电动势在增大C．当磁通量等于Φm时，感觉电动势等于D．角速度ω 等于E m/Φm三、非选择题7．如下图频次为50 Hz 的交变电流，其电压u＝168 sinωt V，把它加在激发电压、熄灭电压均为84 V 的霓虹灯的两头，求在半个周期内霓虹灯点亮的时间？8．如下图，匀强磁场磁感觉强度B＝T，匝数 N＝50的矩形线圈，绕垂直于匀强磁场的转轴 OO′匀速转动，每匝线圈长 l ＝25 cm，宽 d＝20 cm，线圈每分钟转动 1 500转．在匀速转动过程中，从线圈平面经过图示地点时开始计时．（开始电流方向为正向）（ 1）写出沟通感觉电动势 e 的刹时价表达式，简单画出e－ t 图象；（ 2）若每匝线圈自己电阻r ＝Ω，外接一阻值为＝13Ω的用电器，使线圈与外电R路构成闭合电路，写出感觉电流i 的刹时价表达式，简单画出i － t 图象；（ 3）若从线圈平面垂直于磁感线的地点开始计时，感觉电动势 e′和感觉电流 i ′的瞬时表达式怎样？参照答案1．答案： C分析：此时线圈和磁场平行，磁通量为零，穿过线圈的磁通量的变化率最大，线圈中的感觉电动势和感觉电流最大，线圈中的感觉电流方向不变， C 项正确．2．答案： B分析：线圈从中性面转过180°角的过程中，磁通量变化为Φ＝Φ －Φ ＝BS－（－21BS）＝2BS，均匀感觉电动势E N2NBS2NBS①tππ最大感觉电动势 E ＝ NBSω②m则均匀感觉电动势和最大感觉电动势之比是2/ π．3．答案： D分析：沟通电动势的峰值E m＝ NBSω，因线圈的转速提高一倍，线圈的角速度变成本来的两倍．角速度ω变化时，沟通电动势的峰值也随之变成本来的两倍即 2 m，t时辰切割边E的线速度 v 的方向跟磁感线方向的夹角θ随之变成2ωt，而计时起点线圈平面所处的地点不变，因此电动势表达式变成e＝2E m sin 2ωt．应选D．4．答案： BC分析：图示地点是磁通量为零、感觉电动势最大的地点，其最大感觉电动势为nBSω，因此线圈中的感觉电流为nBl2，选项 BC正确，依据右手定章可知线圈中感觉电流的方向R为 adcba 方向．5．答案： CD分析：在 t ＝s和 t ＝s时，磁通量最大，但磁通量的变化率最小为零，因此电动势为零，方向发生改变；在t ＝s和 t ＝s时，磁通量最小为零，但磁通量的变化率最大，电动势方向不变；电动势的最大值m＝NBSω＝50××（2π/ ） V＝ 157 V，E m =n，因此E t t ＝Wb/s ． C、 D 两项正确．6．答案： BD分析：（ 1）公式法．设从线框位于中性面开始计时，则线框中产生正弦式电流，即e＝E m sin ωt ．穿过线框的磁通量Φ 随时间按余弦规律变化，即 Φ＝ Φm cos ωt ．当 Φ＝0 时，π 3），因此， e ＝± E ， A 项错误；当 Φ时， cos ωt 、t=（或m22sin ωt 、 e， B 项正确；当 Φ＝ Φm 时， cost 1，则 sin t = 3 ， e= 3E m ，222C 项错误；由m＝ BS ω ＝ m得， ω ＝ m /Φ m，D 项正确．E Φ ωE（ 2）图象法． Φ— t 图象如下图，图象在某点的斜率表示感觉电动势刹时价．由图可知， A 、C 两项错， B 项对．由 E m =Φm ω知 D 项对．17． 答案： 150 s分析： 该交变电压的最大值U ＝168 V ＝2×84 V ．因为加在霓虹灯管两头电压大于84 Vm时灯管才发光， 由图象可知在半个周期内灯管点亮的时间是t ＝ t 2－ t 1，u ＝ 168sin （ 2π ft ）V ＝ 84 V ，则 2πft 1π 1s ； 2πft 25π 5t ＝ t 2－ t 1＝1， t 1600， t 2s ，因此s ＝6660015021s ． 3 100即霓虹灯在半个周期内，有2的时间被点亮，1的时间是不发光的．338． 答案： 看法析分析：（ 1）线圈转动的周期为ω＝2π f ＝50π rad/s线圈面积 ＝ld ＝25×20×10 －4 m 2＝ m 2S因此 E m ＝NBS ω ＝50××× 50π V ＝ 196 V线圈从图示地点开始计时，则电动势刹时价表达式应为e ＝ E m cos ωt ＝196cos 50 π t Ve － t 图象如下图．（ 2）线圈总内阻 r ′＝ Nr ＝50× Ω＝ 1 Ω闭合电路的总电阻R 总＝ ＋ ′＝14 ΩR r因此感觉电流的刹时价表达式为i =e=196cos50πtA ＝14cos 50 π t AR 总14i － t 图象如下图．（ 3）若从线圈平面与磁感线垂直的地点开始计时，即从中性面开始计不时，感觉电动势和电流的刹时价表达式分别为e ′＝ 196sin 50 π t V ， i ′＝ 14sin 50π t A ．。
高中物理 2.1 认识变交电流每课一练 粤教版选修3-2
2.1 认识变交电流 每课一练（粤教版选修3-2）我夯基，我达标1.线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交变电流的图像如图2-1-8所示，从图中可知（ ）图2-1-8A.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 时刻到D 时刻线圈转过的角度为2π D.若从0时刻到D 时刻经过0.02s ，则在1s 内交变电流的方向改变100次解析：处在中性面的时刻为B.D ；穿过线圈的磁通量为零的时刻为A.C ，从A 到D 线圈转过的角度为2π。
答案：D2.在如图2-1-9所示的四种情况下，不能产生交变电流的是（ ）图2-1-9解析：A 中转轴与磁感线平行，线圈中磁通量总为零。
答案：A3.如图2-1-10所示，线圈绕垂直于匀强磁场的轴以角速度ω从中性面开始匀速转动时，下列说法中错误的是（ ）图2-1-10A.线圈中的感应电动势为e=E m sinωtB.线圈每转一周，交变电流完成一次周期性变化C.线圈每次通过中性面时，电动势达到最大D.从图示位置开始，线圈转动90°时的瞬时电动势e=NBSω解析：线圈经中性面时，电动势为零。
答案：C4.一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应是动势e随时间t的变化如图2-1-11所示，下列说法中正确的是（）图2-1-11A.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，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大解析：t1、t3时刻线圈中的感应电动势e=0，故为线圈通过中性面的时刻，线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，故AC不对，t2时刻e=E m，线圈平面转到时与磁感线平行时刻，磁通量为零，B也不对，每当e变换方向时，也就是线圈通过中性面的时刻，通过线圈的磁通量绝对值最大。
5.如图2-1-12所示为某正弦交流电的图像，其电流最大值为______，角速度为______，瞬时值表达式为______。
高中物理 第2章 第1节 认识变交电流课后知能检测 粤教版选修32
【课堂新坐标】（教师用书）2013-2014学年高中物理第2章第1节认识变交电流课后知能检测粤教版选修3-21．如图所示各图线中表示直流电流的是( )【解析】A图表示的电流大小发生了周期性变化，而方向没有变化．B、C、D图中的电流方向发生了周期性变化．【答案】 A2．矩形线框在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，产生交流电，当线圈平面与磁感线方向垂直时，穿过线圈的磁通量与产生的感应电动势的大小关系正确的是( ) A．Φ最大，e最大B．Φ最小，e最小C．Φ最小，e最大D．Φ最大，e最小【解析】依据Φ＝BS⊥可得：当线圈平面与磁感线方向垂直时，S⊥＝S(S为线圈的面积)，所以穿过线圈的磁通量最大，感应电动势为零，故D正确．【答案】 D3．(双选)关于中性面，下列说法正确的是( )A．线圈在转动中经中性面位置时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零B．线圈在转动中经中性面位置时，穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大C．线圈每经过一次中性面，感应电流的方向就改变一次D．线圈每转动一周经过中性面一次，所以线圈每转动一周，感应电流的方向就改变一次【解析】中性面是线圈平面与磁感线垂直的位置，线圈经过该位置时，穿过线圈的磁通量最大，各边都不切割磁感线，不产生感应电动势，所以磁通量的变化率为零，A项正确，B项错误；线圈每经过一次中性面，感应电流的方向改变一次，但线圈每转一周要经过中性面两次，所以每转一周，感应电流方向就改变两次，C项正确，D项错误．【答案】AC4．如图2－1－7所示的矩形线圈，当绕OO′轴和绕与OO′平行的其他轴匀速转动时，产生的感应电动势的峰值的情况是( )图2－1－7A．绕OO′轴最大B．绕OO′轴最小C．一样大D．因不知其它轴的位置，所以无法比较哪一个大【解析】线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动时，产生的感应电动势的峰值E m＝NBSω，与转轴的位置无关，故选项C正确．【答案】 C5．(2013·浙江嘉兴高二检测)在匀强磁场中的矩形线圈从中性面开始匀速转动，穿过线圈平面的磁通量与时间t的图象是( )【解析】设匀强磁场的磁感应强度为B，矩形线圈abcd的面积为S，如图所示，从中性面位置开始逆时针方向匀速转动，设经过时间t转过的角度θ＝ωt，转到位置a1d1，画出它的正视图如图所示．由磁通量计算式Φ＝BS(S为垂直磁感线方向的面积)可知，在时刻t通过线圈平面的磁通量为Φ＝BS cos θ＝BS cos ωt.即ω与t的关系按余弦函数规律变化．C选项正确．【答案】 C6．如图2－1－8中的螺线管中通入交变电流，一电子沿轴线进入螺线管，电子在螺线管内将做( )图2－1－8A ．匀速直线运动B ．变速直线运动C ．匀速圆周运动D ．曲线运动【解析】 通电螺线管接入交变电流时，由于电流做周期性的变化，产生的磁场也将做周期性的变化，但电子初速度的方向与磁场的方向平行，不会受到磁场的作用，因此电子将做匀速直线运动，A 项正确．【答案】 A7．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，当线圈通过中性面时，下列说法不正确的是( )A ．线圈平面与磁感线方向垂直B ．通过线圈的磁通量达到最大值C ．通过线圈的磁通量变化率达到最大值D ．线圈中的电动势为零【解析】 中性面即线圈平面与磁感线垂直，所以A 项正确；这时穿过线圈的磁通量Φ最大，B 项正确；但这时磁通量的变化率ΔΦΔt＝0，故C 项错误，D 项正确． 【答案】 C 8．一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中感应电动势随时间的变化关系如图2－1－9所示，则下列说法正确的是( )图2－1－9A ．t 1时刻通过线圈的磁通量为零B ．t 2时刻通过线圈的磁通量最大C ．t 3时刻通过线圈的磁通量变化率最大D ．t 4时刻通过线圈的磁通量变化率最大【解析】t1、t3两时刻，线圈中感应电动势e＝0，故此两时刻线圈处于中性面位置，磁通量最大，磁通量的变化率为零，故A、C两项错误；t2、t4两时刻，e最大，线圈处于垂直于中性面位置(B∥S)，磁通量为零，磁通量的变化率最大，故B项错误，D项正确．【答案】 D9．(双选)如图2－1－10所示，闭合金属线圈abcd在匀强磁场中以OO′为轴匀速转动，以下说法中不正确的是( )图2－1－10A．线圈平面平行于磁场时，穿过线圈的磁通量为零B．线圈平面平行于磁场时，线圈中电流最大C．线圈平面垂直于磁场方向时，线圈中电动势最大D．线圈平面垂直于磁场方向时，线圈中电流最大【解析】由电磁感应定律及交变电流的产生可知，线圈平面平行于磁场时，穿过线圈的磁通量为零，但磁通量的变化率最大，线圈中产生的电动势最大，电流最大，线圈平面垂直于磁场方向时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，线圈中的电动势为零，电流为零，选项A、B正确．故选C、D.【答案】CD10．(双选)如图2－1－11所示，一个矩形线圈在匀强磁场内绕OO′轴转动．观察连接线圈电流表的指针，可以判断( )图2－1－11A．指针随线圈转动而摆动，并且每转一周，指针左右摆动各一次B．当线圈平面转到与磁感线垂直位置时，电流表指针偏转最大C．当线圈平面转到与磁感线平行位置时，电流表指针不发生偏转D．感应电动势和感应电流都是作周期性变化【解析】由题图可知，初始时线圈与磁感线平行，产生的电流最大，当线圈平面转到与磁感线垂直时，电流为零，电流方向发生改变，所以B、C两项错．线圈在磁场中匀速转动一周时，感应电动势和感应电流都是作周期性变化，D项正确；电流方向改变两次，指针左右摆动各一次，A项正确．【答案】AD11．在通电直导线AB的旁边放着一个不闭合的线框abcd，线框以OO′为轴匀速转动，若OO′与AB平行(如图2－1－12所示)，问：线框转动到什么位置时产生的感应电动势最小？为什么？图2－1－12【解析】线框转到如图所示位置时产生的感应电动势最小．线框所在位置的磁场方向垂直纸面向里，线框转到如图所示位置时，各条边都不切割磁感线，不产生感应电动势．【答案】见解析12．如图2－1－13所示，一闭合矩形线圈位于匀强磁场中，当线圈分别绕轴1、轴2、轴3转动时，分析线圈中是否产生交变电流．图2－1－13【解析】矩形线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动时，可产生交变电流，所以绕轴1、轴2转动时，均可产生交变电流，而绕轴3转动时，线圈中磁通量不发生变化，不产生感应电流．【答案】见解析。
2016-2017学年高中物理 第2章 交变电流 第1节 认识交变电流课后提能训练 粤教版选修3-2
认识交变电流基础达标一、选择题(在每小题给出的四个选项中，第1～4题只有一项符合题目要求，第5～6题有多项符合题目要求)1．如下所示的各图线中不表示交变电流的是( )A BC D【答案】B2．关于中性面，以下说法不正确的是( )A．中性面就是穿过线圈的磁通量为零的面B．中性面就是线圈中磁通量变化率为零的面C.线圈过中性面时，电流方向必改变D．中性面就是线圈内感应电动势为零的面【答案】A3．如图所示，一矩形线圈绕与匀强磁场垂直的中心轴OO′沿顺时针方向转动，引出线的两端分别与相互绝缘的两个半圆形铜环M和N相连．M和N又通过固定的电刷P和Q与电阻R相连．在线圈转动过程中，通过电阻R的电流( )A．大小和方向都随时间做周期性变化B．大小和方向都不随时间做周期性变化C．大小不断变化，方向总是P→R→QD．大小不断变化，方向总是Q→R→P【答案】C4．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(ab向纸外，cd向纸内)．若从图示位置开始计时，并规定电流方向沿a→b→c→d→a为正方向，则线圈内感应电流随时间变化的图象是下图中的( )A B C D【答案】A【解析】感应电压为正弦交流电，又起始后电流方向为负方向，因此只有A正确．5．如图中的线圈产生了交流电的是( )A B C D【答案】BC6．对于正弦交流电，下列说法正确的是( )A．线圈转动一周，电流方向改变两次B．线圈转动一周，电流大小不变C．线圈转动一周，电流大小随时改变D．线圈转动一周，电流方向改变四次【答案】AC【解析】正弦交流电的电流随时间周期变化，线圈转动一周为一个周期，电流方向改变两次，故A、C正确．二、非选择题7．(2016·会宁校级期中)我国交流电的频率为______Hz，那么1 min内电流的方向改变______次．【答案】50 6 000【解析】交流电是电流方向周期性改变的电流，我国使用的是正弦式交流电，在一个周期之内电流方向变化两次，频率为50 Hz，周期为0.02 s，即在1 min内电流方向改变6 000次．8．(2016·潞西校级期末)大小、______随时间发生__________变化的电流叫做交变电流．我国电网的交变电流在1 s内出现______次峰值．【答案】方向周期性100【解析】交流电是指电流的方向发生变化的电流，电流的大小是否变化对其没有影响，而对于周期性变化的电流，即为大小与方向都随着时间做周期性变化．我国电网交流电的频率为50 Hz，交变电流在1 s内出现50个完整波形，则有100次峰值．能力提升9．(多选)矩形线框绕垂直于匀强磁场且沿线框平面的轴匀速转动时产生了交变电流，下列说法正确的是( )A．当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大B．当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为零C．每当线框经过中性面时，感应电动势或感应电流方向就改变一次D．线框经过中性面时，各边不切割磁感线【答案】CD【解析】中性面磁通量最大，但不切割磁感线，感应电动势最小，且前后方向改变；在线圈与磁场方向平行时磁通量最小，但感应电动势最大，但前后方向不变．10．(多选)如图所示，观察电流表的指针，可以看到( )A．指针随着线圈转动而摆动，并且线圈转动一周，指针左右摆动一次B．当线圈平面转到跟磁感线垂直的平面位置时，电流表的指针的偏转最大C．当线圈平面转到跟磁感线平行的位置时，电流表的指针的偏转最大D．在匀强磁场中匀速转动的线圈里产生的感应电动势和感应电流是按正弦规律变化的【答案】AC11．(多选)某线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过它的磁通量Φ随时间的变化规律可用图表示，则( )A．t1和t2时刻，穿过线圈磁通量的变化率最大B．t2时刻，穿过线圈的磁通量变化率为零C．t3时刻，线圈中的感应电动势为零D．t4时刻，线圈中的感应电动势达最大值【答案】CD12．图中画出了六种电流随时间变化的图象．这六个图中的电流，都随时间t做周期性变化，其中属于交流电的是________，属于正弦式交流电的是________．【答案】(a)(c)(e)(f) (c)。
高中物理第二章交变电流第一节认识交变电流训练粤教版选修3-2(2021年整理)
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第一节认识交变电流A级抓基础1．（多选）关于交变电流和直流电的说法中，正确的是（)A．如果电流大小做周期性变化，则一定是交变电流B．直流电的大小可以变化,但方向一定不变C．交变电流一定是按正弦或余弦规律变化的D．交变电流的最大特征就是电流的方向发生周期性的变化解析：直流电的特征是电流方向不变，交流电的特征是电流方向改变．另外交变电流不一定都是正弦式电流或余弦式电流．答案:BD2．(多选）下列各图象中属于交流电的有（)解析：A图电流的方向不变，是直流电，BCD选项中电流的大小、方向都做周期性变化，是交流电，故A错误、BCD正确．答案:BCD3．（多选）矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面的轴匀速转动时产生了交变电流，下列说法正确的是( ）A．当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大B．当穿过线框的磁通量为零时,线框中的感应电动势也为零C．每当线框转过中性面时，感应电动势或感应电流方向就改变一次D．线框经过中性面时，各边切割磁感线的有效速度为零解析：线框位于中性面时,线框平面与磁感线垂直，穿过线框的磁通量最大,但此时切割磁感线的两边的速度与磁感线平行，不切割磁感线，所以电动势等于零，感应电流的方向也就在此时刻变化．线框垂直于中性面时，穿过线框的磁通量为零,但切割磁感线的两边都垂直切割，有效切割速度最大，所以感应电动势最大,也可以说此时穿过线框的磁通量的变化率最大，故C、D选项正确．答案:CD4．(多选）矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,在线圈平面经过中性面瞬间，下列说法正确的是（）A．线圈平面与磁感线平行B．通过线圈的磁通量最大C．线圈中的感应电动势最大D．线圈中感应电动势的方向改变解析：线圈平面与磁感线垂直,磁通量最大，故A错误，B正确；导线运动的方向与磁感线平行，感应电动势为零，在中性面时，感应电动势的方向改变，故C错误，D正确．答案：BDB级提能力5．（多选）线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交变电流的图象如图所示，由图中可知（)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最大C．在O～D时间内线圈转过的角度为2πD．若从O~D时间为0.02 s，则在1 s内交变电流的方向改变100次解析：A和C时刻线圈中电流最大，故线圈处于与中性面垂直的位置，故A错误;B和D时刻线圈中电流为零,此时处于中性面，此时线圈中磁通量最大，故B正确；O～D时间内为电流的一个周期，故线圈转过的角度为2π，故C正确；从O～D时间为0。
新高中物理第二章交变电流章末检测粤教版选修32
第二章 交变电流(时间：90分钟 满分：100分)一、单项选择题(本题共6小题，每小题4分，共24分) 1．图1为某种交变电流的波形，每半个周期按各自的正弦规律变化，其有效值为( ) A ．7A B ．5 A C ．3 2 A D ．4 2 A 2．一电饭煲和一台洗衣机同时并入u ＝311sin 314t V 的交流电源上，均正常工作，用电流表分别测得电饭煲的电流是5 A ，洗衣机的电流是0.5 A ．下列说法正确的是( )A ．电饭煲的电阻是44 Ω，洗衣机电动机线圈电阻是440 ΩB ．电饭煲消耗的功率为1 555 W ，洗衣机电动机消耗的功率为155.5 WC ．1 min 内电饭煲消耗的电能为6.6×104 J ，洗衣机电动机消耗的电能为6.6×103J D ．电饭煲的发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍3．如图2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.1102V图1图2 图3 4．如图3所示，M 为理想变压器，电表均可视为理想电表，接线柱a 、b 接电压u ＝311sin 314t V 的正弦交流电源．当滑动变阻器的滑片P 向上滑动时，示数发生变化的电表是( )A ．A 1、A 2B ．A 2、V 2C ．A 1、A 2、V 2D ．A 1、A 2、V 1、V 2 5．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．下图所示的四个图中，能正确反应其工作原理的是( )6. 汽油机做功冲程开始时，汽缸中的汽油、空气混合气要靠火花塞点燃，但是汽车蓄电池的电压只有12 V ，不能在火花塞中产生火花，为此设计了如图4所示的点火装置，这个装置的核心是一个变压器，它的原线圈通过开关连到蓄电池上，副线圈接到火花塞的两端，开关由机械进行自动控制，做功冲程开始时，开关由闭合变为断开，这样就能在火花塞中产生火花了，下列说法中正确的是( )图4A．该设计方案不可行，因为蓄电池提供的是直流电，变压器不能改变直流电压B．该设计方案可行，因为变压器能将直流电改变为交变电流C．该设计方案可行，因为通过变压器原线圈的是变化的电流，可以通过变压器发生互感现象D．该变压器可以是升压变压器，也可以是降压变压器二、双项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分)7．图5甲所示电路中，A1、A2、A3为相同的电流表，C为电容器，电阻R1、R2、R3的阻值相同，线圈L的电阻不计．在某段时间内理想变压器原线圈内磁场的变化如图乙所示，则在t1～t2时间内( )A．电流表A1的示数比A2的小 B．电流表A2的示数比A3的大C．电流表A1和A2的示数相同 D．电流表的示数都不为零8．如图6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 s B．最大值是311 VC．有效值是220 V D．表达式为u＝220sin 100πt V图5图6 图79．有一交变电流如图7所示，则由此图象可知( )A．它的周期是0.8 s B．它的峰值是4 AC．它的有效值是2 2 A D．它的频率是0.8 Hz10．图8中为一理想变压器，其原线圈与一电压有效值不变的交流电源相连，Q为滑动头．现令Q从均匀密绕的副线圈最底端开始，沿副线圈匀速上滑，直至白炽灯L两端的电压等于其额定电压为止．用I1表示流过原线圈的电流，I2表示流过灯泡的电流，U2表示灯泡两端的电压，P2表示灯泡消耗的电功率(这里的电流、电压均指有效值：电功率指平均值)．下列四个图中，能够正确反映相应物理量的变化趋势的是( )图86 11. (6分)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 .线框绕与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 ＝________.图912．(6分)某发电厂用2.2 kV 的电压将电能输送到远处的用户，后改用22 kV 的电压，在原有输电线路上输送同样的电功率．前后两种输电方式消耗在输电线上的电功率之比为________．要将2.2 kV 的电压升高至22 kV ，若变压器原线圈的匝数为180匝，则副线圈的匝数应该是________匝．姓名：________ 班级：________ 学号：________ 得分：________ 四、解答题(本题共4小题，共40分)13. (8分)如图10所示，一个小型旋转电枢式交流发电机，其矩形线圈的长度为l 1，宽度为l 2，共有n 匝，总电阻为r ，与线圈两端相接触的集流环上接有一个阻值为R 的定值电阻，线圈以角速度ω在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕与磁场方向垂直的对称轴OO ′匀速运动，沿转轴OO ′方向看去，线圈转动沿逆时针方向，t ＝0时刻线圈平面与磁感线垂直．图10(1)表示出线圈经过图示位置时通过电阻R 的感应电流的方向． (2)写出线圈转动过程中感应电动势的瞬时值表达式．(3)求线圈从t ＝0位置开始到转过90°的过程中的平均电动势． (4)求线圈从t ＝0位置开始到转过60°时的瞬时电流．14. (8分)黑光灯是利用物理方法灭蛾杀虫的一种环保型设备，它发出的紫色光能够引诱害虫飞近黑光灯，然后被黑光灯周围的交流高压电网“击毙”．如图11所示是高压电网的工作电路．高压电网是利用变压器将有效值为220 V 的交流电压变成高压，高压电网相邻两极间距离为0.5 cm ，已知空气在常温常压下的击穿电压为6 220 V/cm ，为防止空气被击穿而造成短路，变压器的原、副线圈匝数比不得超过多少？图1115.(12分) 如图12所示，变压器原线圈输入电压为220 V，副线圈输出电压为36 V，两只灯泡的额定电压均为36 V，L1额定功率为12 W，L2额定功率为6 W．试求：图12(1)该变压器的原副线圈匝数比．(2)两灯均工作时原线圈的电流以及只有L1工作时原线圈中的电流．16. (12分)某村在较远的地方建立了一座小型水电站，发电机的输出功率为100 kW，输出电压为500 V，输电导线的总电阻为10 Ω，导线上损耗的电功率为4 kW，该村的用电电压是220 V.图13(1)输电电路如图13所示，求升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比；(2)如果该村某工厂用电功率为60 kW，则该村还可以装“220 V40 W”的电灯多少盏？第二章 交变电流 章末检测 答案1．B [根据有效值的定义得 Q ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫822R T 2＋⎝ ⎛⎭⎪⎫622R T 2＝I 2RT ， 解得I ＝5 A ，故B 正确．] 2．C3．B [本题考查电压的有效值的计算．设电压的有效值为U ，根据有效值定义有 ⎝ ⎛⎭⎪⎫22022R ·T 2＝U2RT ，解得B 项正确．] 4．A [由变压器特点，可知U 1U 2＝n 1n 2，只要n 1、n 2的比值不变，U 1不变，那么U 2也不变；由I 1I 2＝n 2n 1知：原线圈中电流因副线圈中电流的改变而改变，因滑动变阻器的电阻变化，A 2的示数变化，所以A 1的示数也会发生变化，故应选A .]5．A [电流互感器串联在电路中，且连电流表的线圈电流小，由I 1I 2＝n 2n 1知：电流小的线圈匝数多，故A 正确．]6．C [变压器只能改变交变电流的原因是如果在原线圈上接恒定电压，则线圈的磁通量保持不变，从而不能产生感应电动势，副线圈中也就没有输出电压了．在本装置中，开关的闭合、断开，导致电流不断地变化，从而使得磁通量不断地变化，能够使变压器工作．]7．BC [理想变压器原、副线圈的磁场变化情况相同，由图乙知原线圈的磁场均匀变化，据法拉第电磁感应定律E ＝n ΔΦΔt ＝n ΔBΔt·S 知副线圈中产生恒定电流，线圈对直流电无阻碍作用，直流电不能通过电容器，所以电流表A 1、A 2的示数相同，A 3的示数为0，B 、C 选项符合题意．]8．BC [本题考查正弦交变电流的基础知识，考查考生对正弦交流电基本知识及图象的掌握．由图象可知，该交变电压周期为0.02 s ，最大值为311 V ，瞬时值表达式为u ＝311sin 100πt V ，A 、D 项错误，B 项正确；有效值为3112V ＝220 V ，C 项正确．]9．AB [由图象可读得T ＝0.8 s ，f ＝1T＝1.25 Hz ，故A 对，D 错；又可由图象读得I m ＝4 A ，故B 对；因为电流并非正弦交流电，故其有效值I≠I m2＝2 2 A ，C 错．]10．BC [滑动头向上匀速滑动，副线圈匝数均匀增加，与时间t 成正比，由U 1U 2＝n 1n 2得：U 2＝n 2U 1n 1，故U 2与t 也成正比，选项C 正确；随着白炽灯变亮，其本身电阻也逐渐增大，灯泡的I －t 图线斜率逐渐减小，B 项正确；由于副线圈输出功率增大，原线圈的输入功率也增大，由P ＝UI 知，输入电流也要增大，故A 错；灯泡消耗的功率n 2＝U 22R，所以n 2与U 2不成正比，即P －t 图象不满足正比例函数关系，故D 错．]11.2BS ω2R BS R解析 线框转动产生交变电流E max ＝BS ω，I max ＝E max R ＝BS ω/R ，有效值I ＝I max 2＝2BS ω2R ；线框转过π2的过程中，ΔΦ＝BS ，E ＝ΔΦΔt ，I ＝ΔΦR·Δt ，q ＝I Δt ＝ΔΦR ＝BSR .12．100∶1 1800解析 消耗在输电线上的电功率P 损＝I 2R 线＝(P 送U 送)2R 线，所以P 损∝1U 2送，P 前P 后＝(U 后U 前)2＝(222.2)2＝100∶1.由于变压器原、副线圈的电压比等于匝数比得 U 1U 2＝n 1n 2，n 2＝U 2n 1U 1＝22×1802.2匝＝1800匝 13．(1)自下而上 (2)e ＝nBl 1l 2ωsin ωt (3)2nBl 1l 2ωπ (4)3nBl 1l 2ω＋解析 (1)根据右手定则或楞次定律判断可知，线圈中的电流方向是badcb ，故流过R 的电流是自下而上．(2)从中性面开始计时，感应电动势随时间按正弦规律变化，且最大感应电动势E m ＝nBl 1l 2ω，所以感应电动势的瞬时值表达式为e ＝nBl 1l 2ωsin ωt.(3)E ＝n ΔΦΔt ＝n Bl 1l 2πω＝2nBl 1l 2ωπ(4)线圈从t ＝0开始转过60°时，瞬间电流为i ＝e R ＋r ＝nBl 1l 2ωsinπ3R ＋r ＝3nBl 1l 2ω＋14.110解析 电网两极间电场可看做匀强电场U m ＝E m d ，由题意，空气被击穿时E m ＝6 220 V /cm ，U m ＝6 220×0.5 V ＝3110 V由理想变压器电压关系：U 1U 2＝n 1n 2由峰值与有效值关系：U m ＝2U 2由以上各式，得n 1n 2＝110所以原、副线圈匝数比不得超过1∶10. 15．(1)55∶9 (2)0.082 A 0.055 A 解析 (1)由变压比公式得 U 1U 2＝n 1n 2代入数据，得 n 1n 2＝22036＝559(2)两灯均工作时，由能量守恒得 P 1＋P 2＝U 1I 1I 1＝P 1＋P 2U 1＝12＋6220 A＝0.082 A只有L 1灯工作时，由能量守恒得 P 1＝U 1I 1′解得I 1′＝P 1U 1＝12220A ＝0.055 A16．(1)1∶10 240∶11 (2)900盏解析(1)因为P损＝I22R线所以I2＝P损R线＝4×10310A＝20 AI1＝PU1＝100×103500A＝200 A则n1n2＝I2I1＝20200＝110U3＝U2－I2R线＝(500×10－20×10) V＝4 800 V则n3n4＝U3U4＝4 800220＝24011(2)设还可装灯n盏，据降压变压器输入功率等于输出功率有P3＝P4其中P4＝(n×40＋60×103) WP4＝P3＝(100－4) kW＝96 kW所以n＝900.。
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认识交变电流
基础达标
一、选择题(在每小题给出的四个选项中，第1～4题只有一项符合题目要求，第5～6题有多项符合题目要求)
1．如下所示的各图线中不表示交变电流的是( )
A B
C D
【答案】B
2．关于中性面，以下说法不正确的是( )
A．中性面就是穿过线圈的磁通量为零的面
B．中性面就是线圈中磁通量变化率为零的面
C.线圈过中性面时，电流方向必改变
D．中性面就是线圈内感应电动势为零的面
【答案】A
3．如图所示，一矩形线圈绕与匀强磁场垂直的中心轴OO′沿顺时针方向转动，引出线的两端分别与相互绝缘的两个半圆形铜环M和N相连．M和N又通过固定的电刷P和Q与电阻R相连．在线圈转动过程中，通过电阻R的电流( )
A．大小和方向都随时间做周期性变化
B．大小和方向都不随时间做周期性变化
C．大小不断变化，方向总是P→R→Q
D．大小不断变化，方向总是Q→R→P
【答案】C
4．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(ab向纸外，cd向纸内)．若从图示位置开始计时，并规定电流方向沿a→b→c→d→a为正方向，则线圈内感应电流随时间变化的图象是下图中的( )
A B C D
【答案】A
【解析】感应电压为正弦交流电，又起始后电流方向为负方向，因此只有A正确．
5．如图中的线圈产生了交流电的是( )
A B C D
【答案】BC
6．对于正弦交流电，下列说法正确的是( )
A．线圈转动一周，电流方向改变两次
B．线圈转动一周，电流大小不变
C．线圈转动一周，电流大小随时改变
D．线圈转动一周，电流方向改变四次
【答案】AC
【解析】正弦交流电的电流随时间周期变化，线圈转动一周为一个周期，电流方向改变两次，故A、C正确．
二、非选择题
7．(2016·会宁校级期中)我国交流电的频率为______Hz，那么1 min内电流的方向改变______次．
【答案】50 6 000
【解析】交流电是电流方向周期性改变的电流，我国使用的是正弦式交流电，在一个周期之内
电流方向变化两次，频率为50 Hz，周期为0.02 s，即在1 min内电流方向改变6 000次．8．(2016·潞西校级期末)大小、______随时间发生__________变化的电流叫做交变电流．我国电网的交变电流在1 s内出现______次峰值．
【答案】方向周期性100
【解析】交流电是指电流的方向发生变化的电流，电流的大小是否变化对其没有影响，而对于周期性变化的电流，即为大小与方向都随着时间做周期性变化．我国电网交流电的频率为50 Hz，交变电流在1 s内出现50个完整波形，则有100次峰值．
能力提升
9．(多选)矩形线框绕垂直于匀强磁场且沿线框平面的轴匀速转动时产生了交变电流，下列说法正确的是( )
A．当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大
B．当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为零
C．每当线框经过中性面时，感应电动势或感应电流方向就改变一次
D．线框经过中性面时，各边不切割磁感线
【答案】CD
【解析】中性面磁通量最大，但不切割磁感线，感应电动势最小，且前后方向改变；在线圈与磁场方向平行时磁通量最小，但感应电动势最大，但前后方向不变．
10．(多选)如图所示，观察电流表的指针，可以看到( )
A．指针随着线圈转动而摆动，并且线圈转动一周，指针左右摆动一次
B．当线圈平面转到跟磁感线垂直的平面位置时，电流表的指针的偏转最大
C．当线圈平面转到跟磁感线平行的位置时，电流表的指针的偏转最大
D．在匀强磁场中匀速转动的线圈里产生的感应电动势和感应电流是按正弦规律变化的
【答案】AC
11．(多选)某线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过它的磁通量Φ随时间的变化规律可用图表示，则( )
A．t1和t2时刻，穿过线圈磁通量的变化率最大
B．t2时刻，穿过线圈的磁通量变化率为零
C．t3时刻，线圈中的感应电动势为零
D．t4时刻，线圈中的感应电动势达最大值
【答案】CD
12．图中画出了六种电流随时间变化的图象．这六个图中的电流，都随时间t做周期性变化，其中属于交流电的是________，属于正弦式交流电的是________．
【答案】(a)(c)(e)(f) (c)。