交变电流练习1单如图1所示在匀强磁场中一矩形金属线圈
交变电流的产生和描述(含答案)
第1课时交变电流的产生和描述考点内容要求考纲解读交变电流、交变电流的图象Ⅰ1．交变电流的产生及其各物理量的变化规律，应用交流电的图象解决问题．2．利用有效值的定义，对交变电流的有效值进行计算．3．理想变压器原、副线圈中电流、电压、功率之间的关系应用，变压器动态变化的分析方法．4．远距离输电的原理和相关计算．5．传感器的简单使用，能够解决及科技、社会紧密结合的问题.正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值Ⅰ理想变压器Ⅰ远距离输电Ⅰ实验：传感器的简单使用导学目标 1.能掌握交变电流的产生和描述，会写出交变电流的瞬时值表达式.2.能认识交变电流的图象和进行有效值、最大值的计算．一、交变电流的产生和变化规律[基础导引]关于线圈在匀强磁场中转动产生的交流电，以下说法中正确的是 ( )A．线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向不变B．线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次C．线圈在中性面位置时，磁通量最大，磁通量的变化率为零D．线圈在及中性面垂直的位置时，磁通量为零，感应电动势最大[知识梳理]1．交变电流大小和方向都随时间做__________变化的电流．如图1(a)、(b)、(c)、(d)所示都属于交变电流．其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流，简称正弦式电流，如图(a)所示．图12．正弦交流电的产生和变化规律(1)产生：在匀强磁场里，线圈绕________________方向的轴匀速转动．(2)中性面：①定义：及磁场方向________的平面．②特点：a.线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量________，磁通量的变化率为______，感应电动势为______．b.线圈转动一周，________经过中性面．线圈每经过____________一次，电流的方向就改变一次．(3)图象：用以描述交流电随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置开始计时，其图象为__________曲线．如图1(a)所示．思考：由正弦交流电的图象可以得出哪些物理量？二、描述交变电流的物理量[基础导引]我们日常生活用电的交变电压是e＝2202sin 100πt V，它是由矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的，则下列说法正确的是________．①交流电的频率是50 Hz②交流电压的有效值是220 V③当t＝0时，线圈平面恰好及中性面平行④当t＝150s时，e有最大值220 2 V⑤电流每秒方向改变50次[知识梳理]1．周期和频率(1)周期T：交变电流完成________________变化(线圈转一周)所需的时间，单位是秒(s)．公式：T＝2πω.(2)频率f：交变电流在1 s内完成周期性变化的________，单位是赫兹(Hz)．(3)周期和频率的关系：T＝________或f＝________.2．交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值(1)瞬时值：交变电流某一________的值，是时间的函数．(2)峰值：交变电流的电流或电压所能达到的________．(3)有效值：让交流及恒定电流分别通过________的电阻，如果它们在交流的一个周期内产生的________相等，则这个恒定电流I 、恒定电压U 就是这个交流的__________．(4)正弦式交变电流的有效值及峰值之间的关系I ＝____________，U ＝____________，E ＝____________.(5)平均值：是交变电流图象中波形及横轴所围面积跟时间的比值.考点一 正弦交流电的变化规律 考点解读1．正弦式电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)规律 物理量函数 图象磁通量 Φ＝Φm cos ωt ＝BS cos ωt电动势e ＝E m sin ωt ＝nBSωsin ωt 电压u ＝U m sin ωt ＝RE m R ＋r sin ωt 电流 i ＝I m sin ωt ＝E m R ＋r sin ωt2(1)线圈平面及中性面重合时，S ⊥B ，Φ最大，ΔΦΔt＝0，e ＝0，i ＝0，电流方向将发生改变．(2)线圈平面及中性面垂直时，S ∥B ，Φ＝0，ΔΦΔt最大，e 最大，i 最大，电流方向不改变．3．书写交变电流瞬时值表达式的基本思路(1)确定正弦交变电流的峰值，根据已知图象读出或由公式E m＝nBSω求出相应峰值．(2)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式．如：①线圈从中性面位置开始转动，则i －t 图象为正弦函数图象，函数式为i ＝I m sin ωt .②线圈从垂直中性面位置开始转动，则i －t 图象为余弦函数图象，函数式为i＝I m cos ωt.特别提醒 1.只要线圈平面在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，就产生正弦式交流电，其变化规律及线圈的形状、转动轴处于线圈平面内的位置无关．2．Φ－t图象及对应的e－t图象是互余的．典例剖析例1 如图2甲所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生的交流电如图乙所示，设沿abcda方向为电流正方向，则 ( )图2A．乙图中Oa时间段对应甲图中A至B图的过程B．乙图中c时刻对应甲图中的C图C．若乙图中d等于0.02 s，则1 s内电流的方向改变50次D．若乙图中b等于0.02 s，则交流电的频率为50 Hz例2 实验室里的交流发电机可简化为如图3所示的模型，正方形线圈在水平匀强磁场中，绕垂直于磁感线的OO′轴匀速转动．今在发电机的输出端接一个电阻R和理想电压表，并让线圈每秒转25圈，读出电压表的示数为10 V．已知R＝10 Ω，线圈电阻忽略不计，下列说法正确的是( )A．线圈平面及磁场平行时，线圈中的瞬时电流为零B．从线圈平面及磁场平行开始计时，线圈中感应电流瞬时值表达式为i＝2sin 50πt AC．流过电阻R的电流每秒钟方向改变25次D．电阻R上的热功率等于10 W跟踪训练 1 矩形线框在匀强磁场内匀速转动过程中，线框输出的交流电压随时间变化的图象如图4所示，下列说法中正确的是 ( ) A．交流电压的有效值为36 2 VB．交流电压的最大值为36 2 V ，频率为0.25 HzC．2 s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量最大D．1 s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量变化最快考点二交变电流“四值”的比较及理解考点解读交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较物理量物理含义重要关系适用情况及说明瞬时值交变电流某一时刻的值e＝E m sin ωti＝I m sin ωt计算线圈某时刻的受力情况峰值最大的瞬时值E m＝nBSωI m＝E mR＋r讨论电容器的击穿电压有效值跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值E＝E m2U＝U m2I＝I m2适用于正(余)弦式电流(1)计算及电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热等)(2)电气设备“铭牌”上所标的一般是有效值(3)保险丝的熔断电流为有效值平均值交变电流图象中图线及时间轴所夹的面积及时间的比值E＝Bl vE＝nΔΦΔtI＝ER＋r计算通过电路截面的电荷量典例剖析例3 一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶5，原线圈及正弦交变电源连接，输入电压u如图5所示．副线圈仅接入一个10 Ω的电阻．则 ( ) A．流过电阻的电流是20 AB．及电阻并联的电压表的示数是100 2 VC．经过1分钟电阻发出的热量是6×103 JD．变压器的输入功率是1×103 W例4 如图6所示，线圈abcd的面积是0.05 m2，共100匝，线圈电阻为1 Ω，外接电阻R＝9 Ω，匀强磁场的磁感应强度B＝1πT，当线圈以300 r/min的转速匀速旋转时．问：(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；(2)线圈转过130s时电动势的瞬时值多大？(3)电路中，电压表和电流表的示数各是多少？(4)从中性面开始计时，经130s通过电阻R的电荷量是多少？思维突破有效值是交流电中最重要的物理量，必须会求，特别是正弦交流电的有效值，应记住公式．求交变电流有效值的方法有：(1)利用I＝I m2，U＝U m2，E＝E m2计算，只适用于正(余)弦式交流电．(2)利用有效值的定义计算(非正弦式交流电)．在计算有效值时“相同时间”至少取一个周期或周期的整数倍．(3)利用能量关系求解．当有电能和其他形式的能转化时，可利用能量守恒定律来求有效值．跟踪训练 2 一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图7所示．由图可知 ( )图7A．该交流电的电压瞬时值的表达式为u＝100sin (25t) V B．该交流电的频率为25 HzC ．该交流电的电压的有效值为100 2 VD ．若将该交流电压加在阻值为R ＝100 Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率是50 W14.对交变电流图象的意义认识不清例5 如图8甲所示，一矩形线圈abcd 放置在匀强磁场中，并绕过ab 、cd 中点的轴OO ′以角速度ω逆时针匀速转动．若以线圈平面及磁场夹角θ＝45°时(如图乙)为计时起点，并规定当电流自a 流向b 时，电流方向为正．则下列四幅图中正确的是 ( )图8误区警示 不能将交变电流的产生原理及图象正确结合，或判断初始时刻的电流方向错误而错选C.正确解析 从乙图可看出初始时刻线圈平面及中性面的夹角为，又由楞次定律可判断，初始时刻电流方向为从b 到a(及正方向相反)，故瞬时电流的表达式为i=-imcos (+ωt)，图象D 符合题意．答案 D正本清源 对于交变电流的图象问题，关键在于把线圈在匀强磁场中的具体位置及图象上的时刻对应好，也就是把交变电流的变化规律及线圈在磁场中转动的具体情景对应好！跟踪训练3 如图9所示，在垂直纸面向里的有界匀强磁场中放置矩形线圈abcd .线圈cd 边沿竖直方向且及磁场的右边界重合．线圈平面及磁场方向垂直．从t ＝0时刻起，线圈以恒定角速度ω＝2πT绕cd 边沿图示方向转动，规定线圈中电流沿abcda 方向为正方向，则从t ＝0到t ＝T 时间内，线圈中的电流i 随时间t 的变化关系图象为下图中的( )15．忽视交变电流“四值”的区别，造成运用时的错误例6 一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图10甲所示．已知发电机线圈内阻为5.0 Ω，现外接一只电阻为95.0 Ω的灯泡，如图乙所示，则 ( )图10A．电压表的示数为220 VB．电路中的电流方向每秒钟改变50次C．灯泡实际消耗的功率为484 WD．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J误区警示错解1：不能正确区分电源电动势和路端电压，易错选A.错解2：认为在一个周期内电流的方向改变1次，则会错选B.正确解析电压表示数为灯泡两端电压的有效值，由图象知电动势的最大值E m＝220 2 V，有效值E＝220 V，灯泡两端电压U＝RER＋r＝209 V，A错；由图象知T＝0.02 s，一个周期内电流方向改变两次，可知1 s内电流方向改变100次，B错；灯泡消耗的实际功率P＝U2R＝209295.0W＝459.8 W，C错；电流的有效值I＝ER＋r＝2.2 A，发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Q＝I2rt＝2.22×5.0×1 J＝24.2 J，D对．答案D正本清源在解答有关交变电流问题时，除要注意电路结构外，还要区分交变电流的最大值、瞬时值、有效值和平均值，最大值是瞬时值中的最大量值，有效值是以电流的热效应来等效定义的，及电磁感应问题一样，求解及电能、电热相关问题时，一定要使用有效值，而求解通过导体截面的电荷量时一定要用平均值.跟踪训练4 某交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势及时间的关系如图11所示．如果此线圈和一个R＝100 Ω的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻，下列叙述正确的是( )A．交变电流的周期为0.02 sB．交变电流的最大值为1 AC．交变电流的有效值为1 AD．电阻R两端的最大电压为141 VA组交变电流的产生及图象1．如图12所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图象如图线b所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是 ( ) A．在图中t＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零B．线圈先后两次转速之比为3∶2C．交流电a的瞬时值表达式为u＝10sin 5πt (V)D．交流电b的最大值为5 V2．如图13所示，N＝50匝的矩形线圈abcd，ab边长l1＝20 cm，ad边长l2＝25 cm，放在磁感应强度B＝0.4 T的匀强磁场中，外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO′轴以n＝3000 r/min的转速匀速转动，线圈电阻r＝1 Ω，外电路电阻R＝9 Ω，t＝0时，线圈平面及磁感线平行，ab边正转出纸外、cd边转入纸里．(1)在图中标出t＝0时感应电流的方向．(2)写出线圈感应电动势的瞬时值表达式．(3)线圈转一圈外力做功多大？(4)从图示位置转过90°的过程中流过电阻R的电荷量是多大？B组交变电流的“四值”3．在如图14甲所示的电路中，电阻R的阻值为50 Ω，在ab 间加上图乙所示的正弦交流电，则下面说法中正确的是( )图14A．交流电压的有效值为100 VB．电流表示数为2 AC．产生该交流电的线圈在磁场中转动的角速度为3.14 rad/s D．在1分钟内电阻R上产生的热量为1.2×104 J4．如图15所示，交流发电机线圈的面积为0.05m2，共100匝．该线圈在磁感应强度为1πT的匀强磁场中，以10π rad/s的角速度匀速转动，电阻R1和R2的阻值均为50 Ω，线圈的内阻忽略不计，若从图示位置开始计时，则( )A．线圈中的电动势为e＝50sin 10πt VB．电流表的示数为 2 AC．电压表的示数为50 2 VD．R1上消耗的电功率为50 W课时规范训练(限时：45分钟)一、选择题1．下面关于交变电流的说法中正确的是( )A．交流电器设备上所标的电压和电流值是交流的最大值B．用交变电流表和交变电压表测定的读数值是交流的瞬时值C．给定的交流数值，在没有特别说明的情况下都是指有效值D．对同一电阻且时间相同，则跟交流有相同的热效应的直流的数值是交流的有效值2. 某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，产生交变电流的图象如图1所示，由图中信息可以判断( )A．在A和C时刻线圈处于中性面位置B．在B和D时刻穿过线圈的磁通量为零C．从A～D线圈转过的角度为2πD．若从O～D历时0.02 s，则在1 s内交变电流的方向改变100次3．如图所示，面积均为S的单匝线圈绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动，能产生正弦交变电动势e ＝BSωsin ωt的图是 ( ) 4．(2011·四川理综·20)如图2所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T ，转轴O 1O 2垂直于磁场方向，线圈电阻为2 Ω.从线圈平面及磁场方向平行时开始计时，线圈转过60°时的感应电流为1 A ．那么( )A ．线圈消耗的电功率为4 WB ．线圈中感应电流的有效值为2 AC ．任意时刻线圈中的感应电动势为e ＝4cos 2πTtD ．任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ＝Tπsin 2πTt5．如图3所示，矩形线圈abcd 在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P 1和P 2以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转 到及磁场方向平行时 ( ) A ．线圈绕P 1转动时的电流等于绕P 2转动时的电流 B ．线圈绕P 1转动时的电动势小于绕P 2转动时的电动势 C ．线圈绕P 1和P 2转动时电流的方向相同，都是a →b →c →d D ．线圈绕P 1转动时dc 边受到的安培力大于绕P 2转动时dc 边受到的安培力6．图4中甲、乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示电压按正弦规律变化．下列说法正确的是( )甲乙图4A．图甲表示交流电，图乙表示直流电B．两种电压的有效值相等C．图甲所示电压的瞬时值表达式为u＝311sin 100πt V D．图甲所示电压经匝数比为10∶1的变压器变压后，频率变为原来的1107．小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势及时间呈正弦函数关系，如图5所示．此线圈及一个R＝10 Ω的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻．下列说法正确的是 ( ) A．交变电流的周期为0.125 sB．交变电流的频率为8 HzC．交变电流的有效值为 2 AD．交变电流的最大值为4 A8．一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图6甲所示，则下列说法中正确的是 ( )图6A．t＝0时刻线圈平面及中性面垂直B．t＝0.01 s时刻，Φ的变化率最大C．t＝0.02 s时刻，感应电动势达到最大D．该线圈相应的感应电动势图象如图乙所示9．如图7所示的正方形线框abcd边长为L，每边电阻均为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕cd轴以角速度ω转动，c、d两点及外电路相连，外电路电阻也为r，则下列说法中正确的是 ( )A．S断开时，电压表读数为22BωL2B．S断开时，电压表读数为28BωL2C．S闭合时，电流表读数为210rBωL2D．S闭合时，线框从图示位置转过π2过程中流过电流表的电荷量为BL2 7r10．如图8所示，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R，当线圈由图示位置转过60°的过程中，下列判断正确的是 ( )A．电压表的读数为NBSω2B．通过电阻R的电荷量为q＝NBS 2(R＋r)C．电阻R所产生的焦耳热为Q＝N2B2S2ωRπ4(R＋r)2D．当线圈由图示位置转过60°时的电流为NBSω2(R＋r)二、非选择题11．如图9所示，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R.线框绕及cd边重合的竖直固定转轴以角速度ω匀速转动，线框中感应电流的有效值I＝________.线框从中性面开始转过π2的过程中，通过导线横截面的电荷量q＝________.12．如图10所示，线圈面积为0.05 m2，共100匝，线圈总电阻为1Ω，及外电阻R＝9 Ω相连．当线圈在B＝2πT的匀强磁场中绕OO′以转速n＝300 r/min匀速转动时，求：(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出电动势的瞬时值表达式；(2)两电表的示数；(3)线圈转过160s时，电动势的瞬时值；(4)线圈转过130s的过程中，通过电阻R的电荷量；(5)线圈匀速转一周外力做的功．复习讲义基础再现一、基础导引CD知识梳理 1.周期性 2.(1)垂直于磁场(2)①垂直②a.最大零零b．两次中性面(3)正弦思考：周期T、频率f、峰值等．二、基础导引①②知识梳理 1.(1)一次周期性(2)次数(3)1f1T2.(1)时刻(2)最大值(3)相同热量有效值(4)I m2U m2E m2课堂探究例1 A例2 D跟踪训练1 BC例3 D例4 (1)e＝50sin 10πt V (2)43.3 V(3)31.86 V 3.54 A (4)14πC跟踪训练2 BD跟踪训练3 B跟踪训练4 B分组训练1．BC2．(1)adcba(2)e＝314cos 100πt V(3)98.6 J (4)0.1 C3．ABD 4.B课时规范训练1．CD2．D3．A4．AC5．A 6．C 7．C 8．B 9．BD 10．B11.2BSω2RBSR12．(1)e＝100sin 10πt V (2)5 2 A45 2 V (3)50 V (4)12πC (5)100 J。
山东省泰安市泰山区泰安一中2025届高三年级下学期十月份月考物理试题
山东省泰安市泰山区泰安一中2025届高三年级下学期十月份月考物理试题考生须知：1．全卷分选择题和非选择题两部分，全部在答题纸上作答。
选择题必须用2B 铅笔填涂；非选择题的答案必须用黑色字迹的钢笔或答字笔写在“答题纸”相应位置上。
2．请用黑色字迹的钢笔或答字笔在“答题纸”上先填写姓名和准考证号。
3．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，在草稿纸、试题卷上答题无效。
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。
在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1、在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则（ ）A ．t =0.005s 时线框的磁通量变化率为零B ．t =0.01s 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300VD ．线框产生的交变电动势频率为100Hz2、近年来，人类发射了多枚火星探测器，火星进行科学探究，为将来人类登上火星、开发和利用火星资源奠定了坚实的基础。
假设火星探测器环绕火星做“近地”匀速圆周运动，若测得该探测器运动的周期为T ，则可以算得火星的平均密度2k T ρ=，式中k 是一个常量，该常量的表达式为（已知引力常量为G ） A ．3k π= B ．3k G π= C ．3k G π= D ．24k Gπ= 3、一辆汽车遇到险情紧急刹车，刹车过程做匀减速运动，刹车后第1s 内的位移为16m ，最后1s 内的位移为8m ，则汽车的刹车时间为A ．1sB ．1.5sC ．2 sD ．2.5s4、如图所示，木块m 放在木板AB 上，开始θ=0，现在木板A 端用一个竖直向上的力F 使木板绕B 端逆时针缓慢转动（B 端不滑动）．在m 相对AB 保持静止的过程中（ ）A ．木块m 对木板AB 的作用力逐渐减小B ．木块m 受到的静摩擦力随θ呈线性增大C ．竖直向上的拉力F 保持不变D ．拉力F 的力矩先逐渐增大再逐渐减小5、在如图所示装置中，轻杆一端固定着一个质量可以忽略不计的定滑轮，两物体质量分别为m 1、m 2，轻绳一端固定于a 点，悬点a 、b 间的距离远大于滑轮的直径，动滑轮质量和一切摩擦不计。
高考物理专题复习：交变电流的描述
高考物理专题复习：交变电流的描述一、单选题1．一边长为L 的正方形单匝线框绕垂直于匀强磁场的固定轴转动，线框中产生的感应电动势e 随时间t 的变化情况如图所示。
已知匀强磁场的磁感应强度为B ，则结合图中所给信息可判定（ ）A ．t 1时刻穿过线框的磁通量最大B ．t 2时刻穿过线框的磁通量为零C ．t 3时刻穿过线框的磁通量变化率为零D ．线框转动的角速度为m2E BL 2．如图，在甲、乙两图分别接交流电源，下列关于图中灯泡亮度变化的说法正确的是（ ）A ．在甲图中增大交流电频率，灯泡变亮B ．在甲图的线圈L 中插入铁芯，灯泡变亮C ．在乙图中增大交流电频率，灯泡变亮D ．在乙图的电容器中插入电介质，灯泡变暗 3．如图，1D 、2D 是两只理想二极管（正向电阻为零，反向电阻无穷大），电阻123R R R R ===，当A 、B 两端接正弦交流电m sin u U t ω=时，则A 、B 之间电流的有效值为（ ）A B C ．m23U RD ．m2U R4．如图所示，闭合开关后，5R =Ω的电阻两端的交流电压为V u t π=，电压表和电流表均为理想交流电表，则（ ）A ．该交流电周期为0.02sB ．电压表的读数为100VC ．电流表的读数为10AD ．电阻的电功率为1kW5．如图所示电路，电阻1R 与电阻2R 阻值相同，都为R ，和1R 并联的D 为理想二极管（正向电阻可看作零，反向电阻可看作无穷大），在A 、B 间加一正弦交流电20sin100π(V)t μ=，则加在2R 上的电压有效值为（ ）A ．B ．20VC ．D ．6．电阻R 1、R 2与交流电源按照图甲所示的电路连接，R 1=10 Ω，R 2=20 Ω。
闭合开关S 后，通过电阻R 2的正弦式交变电流i 随时间t 变化的图像如图乙所示。
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D ．R 2两端的电压最大值是7．一个灯泡，上面写着“220V 40W”，当它正常工作时，通过灯丝电流的峰值是（ ）A ．211B ．211C ．112D ．1128．如图甲乙分别是两种交流电的i 2-t 、i -t 关系图像，则甲、乙两种交流电的有效值之比为（ ）A B C ．1 D ．2二、多选题9．如图甲所示，正方形闭合导线圈abcd 平面垂直放在图示匀强磁场中，导线圈匝数为20匝、边长为0.1m 、总电阻为1 磁感应强度B 随时间t 的变化，关系如图乙所示，则以下说法正确的是（ ）A ．导线圈中产生的是正弦交变电流B ．在 5.5s t =时导线圈产生的感应电流为0.8AC ．在0~2s 内通过导线横截面的电荷量为1CD ．在0~6s 内，导线圈内产生的焦耳热为1.92J10．如图（a ）所示，理想变压器原、副线圈匝数比为n 1：n 2=1：5，定值电阻R 1的阻值为10Ω，滑动变阻器R 2的最大阻值为50Ω，定值电阻R 3的阻值为10Ω，图中电表均为理想电表。
2023年高考物理一轮复习提升核心素养12
12.4交变电流传感器综合练一、单选题1．（2022·浙江·高考真题）下列说法正确的是（）A．恒定磁场对静置于其中的电荷有力的作用B．小磁针N极在磁场中的受力方向是该点磁感应强度的方向C．正弦交流发电机工作时，穿过线圈平面的磁通量最大时，电流最大D．升压变压器中，副线圈的磁通量变化率大于原线圈的磁通量变化率【答案】B【解析】A．恒定磁场对速度不平行于磁感线的运动电荷才有力的作用，A错误；B．小磁针N极在磁场中的受力方向是该点磁感应强度的方向，B正确；C．正弦交流发电机工作时，穿过线圈平面的磁通量最大时，电流为0，C错误；D．根据变压器的原理可知，副线圈中磁通量的变化率小于或等于原线圈中磁通量的变化率，D错误。
故选B。
2．（2022·浙江·高考真题）如图所示，甲图是一种手摇发电机及用细短铁丝显示的磁场分布情况，摇动手柄可使对称固定在转轴上的矩形线圈转动；乙图是另一种手摇发电机及磁场分布情况，皮带轮带动固定在转轴两侧的两个线圈转动。
下列说法正确的是（）A．甲图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场B．乙图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场C．甲图中线圈转动时产生的电流是正弦交流电D．乙图线圈匀速转动时产生的电流是正弦交流电【答案】A【解析】A．甲图中细短铁丝显示的磁场分布均匀，则线圈转动区域磁场可视为匀强磁场，故A正确；B．乙图中细短铁丝显示的磁场分布不均匀，则线圈转动区域磁场不能看成匀强磁场，故BC ．根据发电机原理可知甲图中线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的转轴匀速转动时才能产生正弦交流电，故C 错误；D ．乙图中是非匀强磁场，则线圈匀速转动时不能产生正弦交流电，故D 错误； 故选A 。
3．（2022·北京·101中学三模）如图1所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图像如图2中曲线a 、b 所示，则（ ）A ．曲线a 表示的交变电动势有效值为15VB ．曲线a 表示的交变电动势频率为25HzC ．曲线a 、b 对应的线圈转速之比为2:3D ．0=t 时刻穿过线圈平面的磁通量均为零 【答案】B【解析】A ．曲线a 表示的交变电动势有效值为a U == 故A 错误；B ．曲线a 表示的交变电动势的周期为0.04s ，则频率为125Hz a af T == 故B 正确；C ．曲线b 表示的交变电动势的周期为0.06s ，根据1n T=可知转速与周期成反比，故转速之比为3:2，故C 错误；D ．0=t 时刻曲线a 、b 的电动势瞬时值都为零，线圈处于中性面，穿过线圈的磁通量最大，故D 错误。
2014届高考物理一轮复习第43讲交变电流的产生和描述配套练习
2014届高考物理一轮复习第43讲交变电流的产生和描述配套练习1.（2012 广东19）某小型发电机产生的交变电动势为e=50sin100πt（V），对此电动势，下列表述正确的有 ( )A.最大值是2VB.频率是100HzC．有效值是252周期是0.02s2.(2013海南卷)通过一阻值R=100Ω的电阻的交变电流如图所示，其周期为1s.电阻两端电压的有效值为 ( )A．12V B．410VC．15V D．85V3．如图所示，面积均为S的单匝线圈绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动，能产生正弦交变电动势e＝BSωsin ωt的图是 ( )4．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5.(2013山东青岛二中测试)图1、图2分别表示两种电压的波形，其中图1所示电压按正弦规律变化．下列说法正确的是（）A．图1表示交流电，图2表示直流电B．两种电压的有效值相等C．图1所示电压的瞬时值表达式为u=311sin100t VD．图1所示电压经匝数比为10∶1的变压器变压后，频率变为原来的1 106．(2012合肥模拟)一台发电机的结构示意图如图5所示，其中N、S是永久磁铁的两个磁极，它们的表面呈半圆柱面形状。
M是圆柱形铁芯，铁芯外套有一矩形线圈，线圈绕铁芯M 中心的固定转轴匀速转动。
磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径的辐向磁场。
若从图示位置开始计时电动势为正值，图6中能正确反映线圈中感应电动势e随时间t变化规律的是( )图5图67．(2012宁波联考)如图所示电路，电阻R1与电阻R2阻值相同，都为R，和R1并联的D 为理想二极管(正向电阻可看作零，反向电阻可看作无穷大)，在A、B间加一正弦交流电u＝202sin(100πt) V，则加在R2上的电压有效值为( )A ．10VB ．20 VC ．15 VD ．510 V8.（2013宝鸡质检）如图所示，图线a 是线圈在匀强磁场中匀速转动时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。
高考物理真题(天津卷)(试题+答案解析)
一般高等学校招生全国统一考试（天津卷）理科综合物理部分第Ⅰ卷一、单项选择题（每题6分，共30分。
每题给出旳四个选项中，只有一种选项是对旳旳）1．质点做直线运动旳速度—时间图象如图所示，该质点（）A．在第1秒末速度方向发生了变化B．在第2秒末加速度方向发生了变化C．在前2秒内发生旳位移为零D．第3秒末和第5秒末旳位置相似2．如图所示，电路中R1、R2均为可变电阻，电源内阻不能忽视，平行板电容器C旳极板水平放置。
闭合开关S，电路到达稳定期，带电油滴悬浮在两板之间静止不动。
假如仅变化下列某一种条件，油滴仍能静止不动旳是（）A．增大R1旳阻值B．增大R2旳阻值C．增大两板间旳距离D．断开开关S3．研究表明，地球自转在逐渐变慢，3亿年前地球自转旳周期约为22小时。
假设这种趋势会持续下去，地球旳其他条件都不变，未来人类发射旳地球同步卫星与目前旳相比（）A．距地面旳高度变大B．向心加速度变大C．线速度变大D．角速度变大4．如图所示，平行金属板A、B水平正对放置，分别带等量异号电荷。
一带电微粒水平射入板间，在重力和电场力共同作用下运动，轨迹如图中虚线所示，那么（）A．若微粒带正电荷，则A板一定带正电荷B．微粒从M点运动到N点电势能一定增长C．微粒从M点运动到N点动能一定增长D．微粒从M点运动到N点机械能一定增长5．平衡位置处在坐标原点旳波源S在y轴上振动，产生频率为50Hz旳简谐横波向x轴正、负两个方向传播，波速均为100m/s。
平衡位置在x轴上旳P、Q两个质点随波源振动着，P、Q旳x轴坐标分别为x P＝3.5m、x Q＝－3 m。
当S位移为负且向－y方向运动时，P、Q两质点旳（）A．位移方向相似、速度方向相反B．位移方向相似、速度方向相似C．位移方向相反、速度方向相反D．位移方向相反、速度方向相似二、不定项选择题（每题6分，共18分。
每题给出旳四个选项中，均有多种选项是对旳旳。
所有选对旳得6分，选对但不全旳得3分，选错或不答旳得0分）6．下列说法对旳旳是（）A．玻尔对氢原子光谱旳研究导致原子旳核式构造模型旳建立B．可运用某些物质在紫外线照射下发出荧光来设计防伪措施C．天然放射现象中产生旳射线都能在电场或磁场中发生偏转D．观测者与波源互相远离时接受到波旳频率与波源频率不一样7．如图1所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不一样旳转速，绕与磁感线垂直旳轴匀速转动，产生旳交变电动势图象如图2中曲线a、b所示，则（）A．两次t＝0时刻线圈平面均与中性面重叠B．曲线a、b对应旳线圈转速之比为2∶3C．曲线a表达旳交变电动势频率为25 HzD．曲线b表达旳交变电动势有效值为10 V8．一束由两种频率不一样旳单色光构成旳复色光从空气射入玻璃三棱镜后，出射光提成a、b两束，如图所示，则a、b两束光（）A．垂直穿过同一块平板玻璃，a光所用旳时间比b光长B．从同种介质射入真空发生全反射时，a光顾界角比b光旳小C．分别通过同一双缝干涉装置，b光形成旳相邻亮条纹间距小D．若照射同一金属都能发生光电效应，b光照射时逸出旳光电子最大初动能大第Ⅱ卷注意事项：本卷共4题，共72分。
高考物理专练题交变电流(试题部分)
高考物理专练题交变电流考点一交变电流的产生及描述1.甲图是小型交流发电机的示意图,两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场,为理想交流电流表。
线圈绕垂直于磁场的水平轴OO'沿逆时针方向匀速转动,产生的电动势随时间变化的图像如图乙所示。
已知发电机线圈电阻为10Ω,外接一只阻值为90Ω的电阻,不计电路的其他电阻,则()A.电流表的示数为0.31AB.线圈转动的角速度为50πrad/sC.0.01s时线圈平面与磁场方向平行D.在线圈转动一周过程中,外电阻发热约为0.087J答案D2.(2018东北三校联考,9)(多选)如图所示,面积为S、匝数为N、电阻为r的正方形导线框与阻值为R的电阻构成闭合回路,理想交流电压表并联在电阻R的两端。
线框在磁感应强度为B的匀强磁场中,以与电路连接的一边所在直线为轴垂直于磁场以角速度ω匀速转动,不计其他电阻,则下列说法正确的是()A.若从图示位置开始计时,线框中感应电动势的瞬时值为e=NBSωsinωtB.线框通过中性面前后,流过电阻R的电流方向将发生改变,1秒钟内流过电阻R的电流方向改变ω次πC.线框从图示位置转过60°的过程中,通过电阻R的电荷量为NBS2(R+r)D.电压表的示数跟线框转动的角速度ω大小无关答案ABC3.(2020届吉林长春质量监测,6)(多选)如图甲所示为风力发电的简易模型。
在风力的作用下,风叶带动与其固定在一起的磁铁转动,转速与风速成正比。
若某一风速时,线圈中产生的正弦式电流如图乙所示。
下列说法正确的是()A.电流的表达式为i=0.6sin10πt(A)B.磁铁的转速为10r/sC.风速加倍时电流的表达式为i=1.2sin10πt(A)D.风速加倍时线圈中电流的有效值为3√2A5答案AD考点二变压器、电能的输送1.(2019广西南宁、玉林、贵港等高三毕业班摸底,16)如图所示,为一变压器的实物图,若将其视为理想变压器,根据其铭牌所提供的信息,以下判断正确的是()A.副线圈的匝数比原线圈多B.当原线圈输入交流电压110V时,副线圈中输出交流电压6VC.当原线圈输入交流电压220V时,副线圈输出直流电压12VD.当变压器输出为12V和3A时,原线圈电流为9√2A55答案B2.(2018江西上饶六校一联)如图所示,一正弦交流电瞬时值表达式为e=220sin100πt(V),通过一个理想电流表,接在一个理想变压器两端,变压器起到降压作用,开关S闭合前后,A、B两端输出的电功率相等,以下说法正确的是()A.流过r的电流方向每秒钟变化50次B.变压器原线圈匝数小于副线圈匝数C.开关从断开到闭合时,电流表示数变小D.R=√2r答案D方法理想变压器的动态分析1.(多选)如图所示,理想变压器的副线圈接有规格为“44V44W”的灯泡和线圈电阻为r=1Ω的电动机,原线圈上接有u=220√2sin100πt(V)的正弦交流电压,此时灯泡和电动机都正常工作,且原线圈中的理想交流电流表示数为1A,不考虑灯泡电阻变化和电动机内阻变化,则下列说法正确的是()A.变压器原、副线圈的匝数之比为4∶1B.电动机的输出功率为176WC.电动机的热功率为16WD.若电动机被卡住,灯泡仍正常发光,则电流表示数将变为9A,此时应立即切断电源答案CD2.如图所示的电路中,理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=11∶1,原线圈接u=220√2sin100πt(V)的交流电,电阻R1=2R2=10Ω,D1、D2均为理想二极管(正向电阻为零,反向电阻为无穷大),则副线圈电路中理想交流电流表的读数为()A.3AB.2√5AC.√10AD.√3A答案A3.如图所示为一理想变压器,原线圈接在一输出电压为u=U0sinωt的交流电源两端。
13.交变电流 -典型例题-详解
交变电流第1节交变电流的产生和描述题型探究题型1 交变电流的产生及变化规律【例1】如图所示，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。
已知磁感应强度B=0.50T,线圈匝数N=100匝,边长L ab=0.20m,L bc=0.10m,转速n=3000r/min。
若以线圈平面与磁场夹角θ=30°时为计时起点，电动势的瞬时值的表达式为（）A．e=314sin(100πt+π3)VB．e=314sin(100πt−π3)VC．e=314√2sin(100πt+π3)VD．e=314√2sin(100πt−π3)V题型2 交流电有效值的求解【例2】一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q方；若该电阻接到正弦交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q正.该电阻上电压的峰值均为u0，周期均为T，如图5所示.则Q方∶Q 正等于( )A.1∶ 2B.2∶1C.1∶2D.2∶1题型3 含二极管的交流电有效值的求解【例3】如图所示电路，电阻R1与电阻R2串联接在交变电源上，且R1＝R2＝10 Ω，正弦交流电的表达式为u＝202sin 100πt(V)，R1和理想二极管D(正向电阻为零，反向电阻为无穷大)并联，则R2上的电功率为( )A.10 WB.15 WC.25 WD.30 W题型4 交变电流“四值”的理解和计算【例4】越来越多的电子设备开始支持无线充电技术，无线充电器是指利用电磁感应原理进行充电的设备，原理类似于变压器。
如图甲所示为某兴趣小组在模拟手机无线充电工作原理的示意图，由送电线圈和受电线圈组成。
已知受电线圈的匝数为n＝50匝，电阻r＝1.0 Ω，在它的c、d两端接一阻值R＝9.0 Ω的电阻．设在受电线圈内存在与线圈平面垂直的磁场，可在受电线圈中产生如图乙所示的正弦交流电．求：(1)受电线圈中产生电流的最大值；(2)在一个周期内，电阻R上产生的热量；(3)从t1到1×10﹣2s这四分之一个周期的时间内，通过电阻R的电荷量大小。
高中物理选修3-2 第五章交变电流第1节交变电流同步练习
第五章交变电流第一节交变电流同步练习一、单选题1.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=10Ω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. 该交流电压瞬时值的表达式u=100sin（25πt）VB. 该交流电的频率为50HzC. 该交流电的电压的有效值为100D. 若将该交流电压加在阻值R=100Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率是50W2.某线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过它的磁通量φ随时间的变化规律如图所示，那么在图中（）A. t1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达最大值D. t4时刻，线圈中的感应电动势达最大值3.单匝矩形线圈abcd边长分别为l1和l2，在匀强磁场中可绕与磁场方向垂直的轴OO′匀角速转动，转动轴分别过ad边和bc边的中点，转动的角速度为ω．磁场的磁感应强度为B．图为沿转动轴OO′观察的情况，在该时刻线圈转动到ab边的速度方向与磁场方向夹角为θ，此时线圈中产生的感应电动势的瞬时值为（）A. 2Bl1l2ωcosθB. 3Bl1l2ωsinθC. Bl1l2ωcosθD.Bl1l2ωsinθ4.如图甲所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生的交变电流如图乙所示，设沿abcda方向为电流正方向，则下列说法正确的是（）A. 乙图中ab时间段对应甲图中A至B图的过程B. 乙图中bc时间段对应甲图中C至D图的过程C. 乙图中d时刻对应甲图中的D图D. 若乙图中d处是0.02 s，则1 s内电流的方向改变50次5.一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，下列说法正确的是（）A. 在中性面时，通过线圈的磁通量最小B. 在中性面时，磁通量的变化率最大，感应电动势最大C. 线圈通过中性面时，电流的方向发生改变D. 穿过线圈的磁通量为零时，感应电动势也为零6.矩形线框垂直于匀强磁场且位于线框平面的轴匀速转动时产生交变电流，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，线框中感应电动势为零第1页，共9页C. 每当线框掠过中性面时，感应电动势和感应电流方向就改变一次D. 线框经过中性面时各边切割线的速度为零7.线圈的匝数为100匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈磁通量随时间的变化规律如图所示．下列结论正确的是（）A. 在t=0 s和t=0.2s时，线圈平面和磁场垂直，电动势最大B. 在t=0.1s和t=0.3 s时，线圈平面和磁场垂直，电动势为零C. 在t=0.2s和t=0.4s时电流改变方向D. 在t=0.1s和t=0.3 s时，线圈切割磁感线的有效速率最大二、多选题8.在匀强磁场中，一矩形金属线框在匀强磁场中绕与磁感线垂直的转动轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示，则下列说法正确的是（）A. t=0.01s时穿过线框的磁通量最小B. t=0.01s时穿过线框的磁通量变化率最大C. 该线框匀速转动的角速度大小为100πD. 电动势瞬时值为22V时，线圈平面与中性面的夹角可能为45°9.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=10.一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5.0Ω接一只电阻为95.0Ω如图乙所示，则正确的是（）A. 周期为0.02sB. 电路中的电压表的示数为220VC. 该交变电动势的瞬时值表达式为e =220sin（100πt）D. 发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为20J11.如图所示，发电机的矩形线圈面积为S，匝数为N，绕OO′轴在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动．从图示位置开始计时，下列判断正确的是（）A. 此时穿过线圈的磁通量为NBS，产生的电动势为零B. 线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=NBSωsinωtC. P向下移动时，电流表示数变小D. P向下移动时，发电机的电功率增大12.单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场，如线圈所围面积里的磁通量随时间变化的规律如图所示，则线圈中（）A. 0时刻感应电动势最大B. 0.05s时感应电动势为零C. 0.05s时感应电动势最大D. 0～0.05s这段时间内平均感应电动势为0.4V13.在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，当线框的转速为n1时，产生的交变电动势的图线为甲，当线框的转速为n2时，产生的交变电动势的图线为乙．则（）A. t=0时，穿过线框的磁通量均为零B. 当t=0时，穿过线框的磁通量变化率均为零C. n1：n2=3：2D. 乙的交变电动势的最大值是V三、计算题14.如图所示，在磁感应强度B=0.2T的水平匀强磁场中，有一边长为L=10cm，匝数N=100匝，电阻r=1Ω的正方形线圈绕垂直于磁感线的OO′轴匀速转动，转速n =r/s，有一电阻R=9Ω，通过电刷与两滑环接触，R两端接有一理想电压表，求：（1）若从线圈通过中性面时开始计时，写出电动势瞬时植表达式；（2）求从中性面开始转过T时的感应电动势与电压表的示数；（3）在1分钟内外力驱动线圈转动所作的功．第3页，共9页15.如图所示，线圈abcd的面积是0.05m2，共200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=100πrad/s匀速转动．（1）若线圈经图示位置时开始计时，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．16.如图所示为交流发电机示意图，匝数为n=100匝的矩形线圈，边长分别为10cm和20cm，内阻为5Ω，在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中绕OO′轴以50rad/s 的角速度匀速转动，线圈和外部20Ω的电阻R相接．求：（1）若从线圈图示位置开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式（2）电键S合上时，电压表和电流表示数；（3）通过电阻R的电流最大值是多少；（4）电阻R上所消耗的电功率是多少．答案和解析【答案】1. D2. D3. D4. B5. C6. C7. B8. CD9. BCD10. AC11. BD12. ABD13. BCD14. 解：（1）角速度ω=2πn=200rad/s电动势的最大值E m=NBSω=100×0.2×0.12×200=40V表达式e=E m sinωt=40sin200t（V）（2）电压有效值E =V电压表示数U ==18V从中性面开始转过T时的感应电动势e =40×sin（3）外力做的功转化为电能W=EIt=E=4800J答：（1）若从线圈通过中性面时开始计时，电动势瞬时植表达式为e=40sin200t（V）；（2）从中性面开始转过T 时的感应电动势为V，电压表的示数为18V；（3）在1分钟内外力驱动线圈转动所作的功为4800J．15. 解：（1）感应电动势最大值为E m=NBS ω=200××0.05×100πV=1000V由于从中性面开始计时，则瞬时值表达式为：e=E m sin（ωt）=1000sin（100πt）V（2）流过电阻R的最大电流I m ===100A通过电阻R的电流有效值I ===50A．答：（1）若线圈经图示位置开始计时，线圈中感应电动势瞬时值的表达式是e=1000sin（100πt）V；（2）通过电阻R的电流有效值是50A．16. 解：（1）产生的感应电动势的最大值为瞬时表达式为闭合s 时，有闭合电路的欧姆定律可得电压为U=IR=40V（3）通过R 的电流最大值为（4）电阻R上所消耗的电功率P= IU=2×40 W=80 W．答：（1）若从线圈图示位置开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式为（2）电键S合上时，电压表和电流表示数分别为40V，2A；（3）通过电阻R 的电流最大值是（4）电阻R上所消耗的电功率是80W【解析】1. 解：A、由图象可知交变电流的周期T=0.04s ，角速度，频率f =Hz，故该交流电压瞬时值的表达式u=100sin（50πt）V，故AB错误；第5页，共9页C、该交流电的电压的有效值为，故C错误；D、若将该交流电压加在阻值R=100Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率为：P=，故D正确故选：D从图象中可以求出该交流电的最大电压以及周期等物理量，然后根据最大值与有效值以及周期与频率关系求解．本题考查了交流电最大值、有效值、周期、频率等问题，要学会正确分析图象，从图象获取有用信息求解．2. 解：A、t1时刻，磁通量最大，磁通量的变化率为零，t2时刻磁通量为零，磁通量的变化率最大．故AB 错误．C、t3时刻，磁通量最大，磁通量的变化率为零，则感应电动势为零．故C错误．D、t4时刻磁通量为零，磁通量的变化率为最大，则感应电动势最大．故D正确．故选：D．感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，磁通量φ随时间的变化图线的斜率反映感应电动势的大小．解决本题的关键知道感应电动势与磁通量变化率的关系，知道图线的斜率反映感应电动势的大小．3. 解：矩形线圈在匀强磁场中做匀角速转动，产生交流电，感应电动势的最大值为：E m=nBSω=nBL1L2ω根据电动势的瞬时值表达式：e=E m sinωt，在该时刻线圈转动到ab边的速度方向与磁场方向夹角为θ时，θ=ωt；此时线圈中产生的感应电动势的瞬时值为：e=Bl1l2ωsinθ．故选：D发电机产生正弦式交变电流，根据公式E m=nBSω求解最大电动势，根据电动势的瞬时值表达式：e=E m sinωt，即可得出结论．本题关键是记住交流电最大值表达式E m=nBSω，然后结合电动势的瞬时值表达式即可．4. 解：从线圈转过中性面的位置开始计时，所以电流在开始时为0；线圈在匀强磁场中绕轴逆时针匀速转动时，切割磁感线，产生电流，根据右手定则可以判定；A、乙图中ab，感应电流为正方向，且大小在减小，根据楞次定律，则有：感应电流方向abcda，根据法拉第电磁感应定律，则有：感应电流的大小在增大，所以对应甲图中B至C图的过程，故A错误；B、乙图中bc，感应电流为负方向，且大小在增大，根据楞次定律，则有：感应电流方向adcba，根据法拉第电磁感应定律，则有：感应电流的大小在增大，所以对应甲图中C至D图的过程，故B正确；C、乙图中d时刻，感应电流为零，则磁通量的变化率最小，即磁通量最大，且电流有负变为零，故对应A 图，故C错误；D、若乙图中D等于0.02s，则周期为0.02s，则交流电的频率为50Hz，而一个周期内电流方向改变两次，所以1s内电流的方向改变了100 次；故D错误；故选：B．该位置的磁通量最大，感应电流为0，是中性面．矩形线圈在匀强磁场中绕轴匀速转动时，在线圈中产生正弦交流电该题考查交流电的产生、中性面与交流电的图象，要明确线圈的转动图象与交流电的瞬时电动势的图象之间的关系．5. 解：A、在中性面时，线圈与磁场垂直，磁通量最大．故A错误．B、在中性面时，没有边切割磁感线，感应电动势为零．故B错误．C、线圈每次通过中性面，电流的方向均会发生改变；故C正确；D、穿过线圈的磁通量为零时，线圈与磁场平行，有两边垂直切割磁感线，感应电动势最大．故D错误．故选：C．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生正弦式电流．在中性面时，线圈与磁场垂直，磁通量最大，感应电动势为零．线圈每通过中性面一次，电流方向改变一次．本题考查正弦式电流产生原理的理解能力，抓住两个特殊位置的特点：线圈与磁场垂直时，磁通量最大，感应电动势为零；线圈与磁场平行时，磁通量为零，感应电动势最大．6. 解：A、在中性面时感应电流为零，感应电动势为零，线圈与磁场垂直，磁通量最大．故A错误；B、当穿过线框的磁通量为零时，线框中感应电动势最大；故B错误；C、每当线框掠过中性面时，感应电动势和感应电流方向就改变一次；故C正确；D、左右两边要切割磁感线的速度不为零，但由于相互抵消而使磁通量为零；故D错误；故选：C．线圈在匀强磁场中匀速转动产生正弦交变电流，由电流图象读出感应电流的变化．由欧姆定律得知感应电流与感应电动势成正比，由法拉第电磁感应定律得知，感应电动势与磁通量的变化率成正比，当线圈磁通量最大时，感应电动势为零；而当线圈的磁通量为零时，感应电动势最大．本题考查理解正弦交变电流与磁通量关系的能力及把握电流的变化与线圈转过的角度的关系的能力．比较简单．7. 解：A、在t=0 s和t=0.2 s时，磁通量最最小，线圈位于与中性面垂直位置，感应电动势最大，故A错误；B、在t=0.1 s和t=0.3 s时，磁通量最大，线圈位于中性面位置，感应电动势为零，故B正确；C、在t=0.2s和t=0.4s时，磁通量最最小，线圈位于与中性面垂直位置，电流方向没有发生变化，故C错误；D、在在t=0.1s和t=0.3 s时，磁通量最大，线圈处于中性面位置，感应电动势为零，故磁通量变化率为零，线圈切割磁感线的有效速率最小，故D错误；故选：B．交变电流产生过程中，线圈在中性面上时，穿过线圈的磁通量最大，感应电动势最小，线圈与中性面垂直时，通过的磁通量最小，电动势为大；结合Φ-t图象分析答题．要掌握交流电产生过程特点，特别是两个特殊位置：中性面和垂直中性面时，掌握电流产生过程即可正确解题．8. 解：A、由图象知：t=0.01s时，感应电动势为零，则穿过线框的磁通量最大，变化率最小，故AB错误；C、由图象得出周期T=0.02s，所以ω==100πrad/s，故C正确D、当t=0时，电动势为零，线圈平面与磁场方向垂直，故该交变电动势的瞬时值表达式为e=311sin（100πt）V，电动势瞬时值为22V时，代入瞬时表达式，则有线圈平面与中性面的夹角正弦值sinα=，所以线圈平面与中性面的夹角可能为45°，故D正确；故选：CD．从图象得出电动势最大值、周期，从而算出频率、角速度；磁通量最大时电动势为零，磁通量为零时电动势最大本题考查了对交流电图象的认识，要具备从图象中获得有用信息的能力，并掌握有效值与最大值的关系．9. 解：A、图示位置磁通量为Φ1=0，转过90°磁通量为Φ2=BS，△Φ=Φ2-Φ1=BS．故A错误．B 、根据法拉第电磁感应定律得，平均感应电动势，△t =解得=，故B正确；C、通过电阻R的电量q=It =t=n，得到q =，故C正确；D、电流的有效值为I =，E =，电阻R所产生的焦耳热Q=I2Rt，解得Q =，故D正确．故选：BCD．图示位置磁通量为Φ1=0，转过90°磁通量为Φ2=BS=Φ2-Φ1．根据法拉第电磁感应定律求解平均感应电动第7页，共9页势．根据焦耳定律Q=I2Rt求解热量，I为有效值．根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律和电流的定义式求解电量．对于交变电流，求解热量、电功和电功率用有效值，而求解电量要用平均值．注意磁通量与线圈的匝数无关．10. 解：A、由甲图可知交流电的周期T=0.02s，故A正确；B、由甲图可知交流电的最大值为E m=220V，故有效值E=220V，电压表示数U=V=209V．故B错误；C、角速度，故该交变电动势的瞬时值表达式为e=220sin（100πt），故C正确；D、发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Q=t=×1J=24.2J．故D错误．故选：AC．由图读出电动势的最大值，求出有效值，根据欧姆定律求出外电压的有效值，即为电压表的示数．根据电流方向每个周期改变两次，求出每秒钟方向改变的次数．根据电压有效值求出灯泡消耗的功率．由焦耳定律，由有效值求出发电机焦耳热．交流电的电压、电流、电动势等等物理量都随时间作周期性变化，求解交流电的焦耳热、电功、电功率时要用交流电的有效值，求电量时用平均值．11. 解：A、此时线圈位移中性面，穿过线圈的磁通量最大为BS，故A错误；B、产生的感应电动势的最大值为E m=NBSω，从中性面开始计时，故e=NBSωsinωt，故B正确；C、当P位置向下移动、R不变时，副线圈匝数增大，根据理想变压器的变压比公式，输出电压变大，故电流变大，功率变大，故输入功率变大，故C错误，D正确故选：BD正弦式交流发电机从中性面位置开始计时，其电动势表达式为：e=NBSωsinωt；电压表和电流表读数为有效值本题关键明确交流四值、理想变压器的变压比公式、功率关系，注意求解电量用平均值12. 解：A、由图示图象可知，0时刻磁通量的变化率最大，感应电动势最大，故A正确；B、由图示图象可知，0.05s时刻磁通量的变化率为零，感应电动势为零，故B正确，C错误；D、由法拉第电磁感应定律可知，0～0.05s内平均感电动势：E===0.4V，故D正确；故选：ABD．根据法拉第电磁感应定律知，感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比．通过法拉第电磁感应定律求出平均感应电动势的大小．本题关键是掌握好图象的含义，磁通量比时间其物理含义为感应电动势，即图象的斜率表示感应电动势．13. 解：A、由图象知t=0时，电动势为零，穿过线框的磁通量最大，A错误；B、当t=0时，穿过线框的磁通量变化率均为零，B正确；C、由图象知=37.5，=25，所以n1：n2=3：2，C正确；D、由图象知NBS×2πn1=10V，所以，乙的交变电动势的最大值是NBS×2πn2=V，D正确；故选BCD根据图象判断初始时刻电动势为零，所以是从中性面开始计时，磁通量最大，磁通量变化率为零，由图象知道周期，求出转速之比，根据最大值的表达式判断D．本题考查了交流电的产生和原理，能够从图象中获取对我们解决问题有利的物理信息．14. （1）交流发电机产生电动势的最大值E m=nBSω，从线圈通过中性面时开始计时，电动势表达式为e=E m sinωt．（2）交流电压表测量的是路端电压有效值，根据闭合电路欧姆定律和最大值是有效值的倍，进行求解．（3）根据焦耳定律Q=EIt求解整个回路发热量，即可得到外力做功．解决本题的关键掌握正弦式交流电峰值的表达式E m=nBSω，知道从中性面计时，电动势表达式为e=E m sinωt，要注意求电功时必须用有效值求解．15. 从线圈处于中性面开始计时，线圈中感应电动势的瞬时值表达式e=E m s inωt，由E m=NBSω求出E m．根据闭合电路欧姆定律求最大电流I m，通过电阻R的电流有效值I =．本题考查对交流发电机原理的理解能力．对于交流电表，显示的是交流电的有效值．瞬时值表达式要注意计时起点，不同的计时起点表达式的初相位不同．16. （1）由E m= nBSω求得最大值，根据e=E m cosωt求得瞬时表达式；（2）电压表和电流表测量的是有效值，根据闭合电路的欧姆定律即可判断；（3）根据求得最大值；（4）有P=UI求得产生的功率本题考查了求电压表与电流表示数、求电阻消耗的功率问题，求出感应电动势的最大值、掌握最大值与有效值间的关系、应用欧姆定律即可正确解题．第9页，共9页。
【创新设计】2021-2022学年高二物理人教版选修3-2学案：5.2 描述交变电流的物理量
第2讲 描述交变电流的物理量[目标定位] 1.把握交变电流的周期、频率、线圈转动角速度三者间的关系.2.理解交变电流有效值的含义，会进行有效值的相关计算.3.知道正弦式交变电流有效值与峰值的关系及在生活中的应用.4.了解相位及相位差的概念.一、周期和频率1．周期(T )：交变电流完成一次周期性变化所需的时间，用T 表示，单位是秒．2．频率(f )：交变电流在1 s 内完成周期性变化的次数，用f 表示，单位是赫兹，符号是Hz. 3．周期和频率关系：T ＝1f 或f ＝1T.4．在i ＝I m sin ωt 中，ω等于频率的2π倍，即ω＝2πf .想一想 如图1所示，这个交变电流的周期是多少？频率是多少？图1答案 周期T ＝0.02 s ；频率f ＝50 Hz. 二、峰值和有效值1．峰值：交变电流的电压、电流所能达到的最大数值．电容器所能承受的电压要高于(填“高于”、“等于”或“低于”)沟通电压的峰值，否则电容器就可能被击穿．2．有效值：让交变电流和恒定电流分别通过大小相同的电阻，在沟通的一个周期内，它们产生的热量相等，这个恒定电流、电压叫做这个沟通的有效值． 3．正弦式交变电流的有效值和最大值之间的关系是I ＝I m 2，U ＝U m2. 4．(1)人们通常说家庭电路电压是220 V ，指的是有效值．(2)沟通用电设备上所标的额定电压和额定电流是有效值；沟通电压表测量的数值是有效值． (3)交变电流的数值在无特殊说明时都指有效值．想一想 是不是全部的交变电流的有效值与最大值都满足I ＝I m2？ 答案 不是，此公式仅适用于正弦沟通电． 三、相位1．如图2所示，甲、乙两支沟通的周期相等，但不能同时达到最大值，我们说它们的“相位”不同．图22．甲、乙两沟通电的表达式分别为： u 甲＝U m sin_ωt ；u 乙＝U m sin(ωt ＋φ)．其中“ωt ＋φ”叫做交变电流的相位，φ是t ＝0时的相位，叫做交变电流的初相位．一、对描述交变电流物理量的生疏 1．周期和频率的关系：T ＝1f ，f ＝1T .即沟通电变化越快，周期越短，频率越大． 2．角速度与周期、频率的关系：ω＝2πT＝2πf .3．转速(n )：线圈单位时间内转过的圈数，单位是r /s 或r/min.角速度与转速的关系：ω＝2πn (n 的单位为r/s)或ω＝2πn60(n 的单位为r/min)．4．峰值：也叫最大值，是全部瞬时值中的最大值． (1)表达式：E m ＝nBSω.(2)电容器接在沟通电路中，沟通电压的最大值不能超过电容器的耐压值． 5．有效值正弦式沟通电的有效值E ＝E m2. 例1 小型沟通发电机中，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成正弦函数关系，如图3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( )图3A ．交变电流的周期为0.125 sB ．交变电流的频率为8 HzC ．交变电流的有效值为 2 AD．交变电流的最大值为4 A解析由e－t图象可知，交变电流的周期为0.25 s，故频率为4 Hz，选项A、B错误；依据欧姆定律可知交变电流的最大值为2 A ，故有效值为 2 A，选项C正确，D错误．答案C二、交变电流有效值的计算1．对有效值的进一步理解(1)交变电流的有效值是依据电流的热效应定义的．(2)理解有效值重点在“等效”上，“效果”相同在定义中体现为相同电阻、相同时间、产生相同热量，交变电流与多大的直流电“效果”相同，有效值就是多大．2．有效值的计算(1)对于正弦式交变电流，可先依据E m＝nBSω求出最大值，然后依据E＝E m2求出其有效值．(2)当电流是非正弦式交变电流时，必需依据有效值的定义求解．先计算交变电流在一个周期内产生的热量Q，再将热量Q用相应的物理量的有效值表示Q＝I2RT或Q＝U2R T，最终代入数据求解有效值．例2通过一阻值R＝100 Ω的电阻的交变电流如图4所示，其周期为1 s．电阻两端电压的有效值为()图4A．12 V B．410 VC．15 V D．8 5 V解析依据电流的热效应先计算电流的有效值．由(0.1 A)2R×0.4 s×2＋(0.2 A)2R×0.1 s×2＝I2R×1 s，可得流过电阻的电流的有效值I＝1025A，再由电阻两端电压的有效值为U＝IR＝410 V，可得B正确．答案B三、瞬时值、最大值、有效值、平均值的区分及应用对比物理含义重要关系适用状况瞬时值交变电流某一时刻的值e＝E m sin ωt计算线圈某一时刻的受力状况最大值最大的瞬时值E m＝nBSω确定用电器的耐压值有效值跟交变电流的热效应等效的恒定电流值E＝E m2(正弦式交变电流)(1)计算与电流热效应相关的量(如功率、热量)(2)沟通电表的测量值(3)电气设备标注的额定电压、额定电流(4)保险丝的熔断电流平均值E＝nΔΦΔt计算通过电路横截面的电荷量例3如图5所示，试验室一台手摇沟通发电机，内阻r＝1 Ω，外接R＝9 Ω的电阻．闭合开关S，当发动机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e＝102sin (10πt) V，则()图5A．该交变电流的频率为10 HzB．该电动势的有效值为10 2 VC．外接电阻R所消耗的电功率为10 WD．电路中抱负沟通电流表○A 的示数为1 A解析由发电机产生的感应电动势的表达式e＝102sin(10πt) V可知，该沟通电为正弦式交变电流，其感应电动势的瞬时值表达式为e＝E m sin ωt，由两式对比可知E m＝10 2 V，ω＝10π rad/s，又由于ω＝2πf，解得f＝5 Hz，故选项A错误；依据正弦式交变电流有效值与峰值的关系可知，该电动势的有效值为E＝E m2＝10 V，故选项B错误；抱负沟通电流表测量的是电路中总电流的有效值，依据闭合电路欧姆定律有I＝ER＋r＝1 A，外接电阻R所消耗的功率为P＝I2R＝9 W，故选项C错误，选项D正确．答案D针对训练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6甲所示．已知发电机线圈内阻为5 Ω，现外接一只电阻为95 Ω的灯泡，如图乙所示，则()图6A ．电压表○V 的示数为220 VB ．电路中的电流方向每秒钟转变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 答案 D解析 由题图甲可知电动势的有效值为220 V ，而电压表测量的是路端电压，其大小为U ＝E R ＋r R ＝22095＋5×95V ＝209 V ，选项A 错误；由题图甲读出交变电流的周期为T ＝0.02 s ，则频率f ＝1T＝50 Hz ，一个周期内电流的方向要转变2次，故每秒钟电流方向要转变2×50＝100(次)，选项B 错误；灯泡的实际功率为P ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫E R ＋r 2R＝⎝ ⎛⎭⎪⎫22095＋52×95 W ＝459.8 W ，选项C 错误；由焦耳定律得Q ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫E R ＋r 2rt ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫22095＋52×5×1 J ＝24.2 J ，选项D 正确.对描述交变电流物理量的生疏1．某小型发电机产生的感应电动势为e ＝50sin (100πt )V.对此电动势，下列表述正确的有( ) A ．最大值是50 2 V B ．频率是100 Hz C ．有效值是25 2 V D ．周期是0.02 s答案 CD解析 从中性面开头计时，感应电动势的表达式为e ＝E m sin ωt ，因e ＝50sin (100πt )V ，所以最大值E m ＝50 V ，A 错误；由ω＝2πf ＝100π rad/s 得f ＝50 Hz ，B 错误；有效值E ＝E m 2＝25 2 V ，C 正确；T ＝1f ＝0.02 s ，D 正确．交变电流有效值的计算2．如图7所示的(a)、(b)两图分别表示两个沟通电压，比较这两个沟通电压，它们具有共同的( )图7 A ．有效值 B ．频率 C ．最大值 D ．均不一样答案 BC解析 由题图可知，两个沟通电压最大值均为2 V ，周期均为0.4 s ，可知B 、C 正确．题图(a)中电压有效值U a ＝U m2，题图(b)中电压有效值U b ＝U m ，A 错．3．如图8所示是一交变电流随时间变化的图象，求此交变电流的有效值．图8 答案 5 A解析 设该交变电流的有效值为I ′，直流电的电流为I ，让该交变电流和直流电分别通过同一电阻(阻值为R )，在一个周期(T ＝0.2 s)内，该交变电流产生的热量：Q ′＝I 21Rt 1＋I 22Rt 2在一个周期内直流电通过该电阻产生的热量 Q ＝I 2RT由Q ＝Q ′，代入数据，解得I ＝5 A ，即此交变电流的有效值I ′＝I ＝5 A. 最大值、有效值和平均值的区分及应用4．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 ＝________.线框从中性面开头转过π2的过程中，通过导线横截面的电荷量q ＝________.图9答案2BSω2RBSR解析感应电动势最大值E m＝BSω，感应电动势的有效值E＝E m2，感应电流的有效值I＝ER＝2BSω2R，q＝IΔt＝ERΔt＝ΔΦRΔtΔt＝ΔΦR＝BSR.(时间：60分钟)题组一对描述交变电流物理量的生疏1．下列提到的沟通电，不是指有效值的是()A．沟通电压表的读数B．保险丝熔断电流C．电容器击穿电压D．220 V沟通电压答案C解析电容器击穿电压指电容器两端允许加的电压的最大值．2．下列关于交变电流的说法正确的是()A．若交变电流的峰值为5 A，则它的最小值为－5 AB．用沟通电流表测交变电流时，指针来回摇摆C．我国工农业生产和生活用的交变电流频率为50 Hz，故电流方向每秒转变100次D．正弦交变电流i＝20sin (10πt) A的峰值为20 A，频率为100 Hz答案C解析电流的负值表示电流方向与原来方向相反，不表示大小，A项错误；沟通电流表测交变电流时，指针不会来回摇摆，B项错误；我国工农业生产和生活用的交变电流的周期为0.02 s，沟通电方向一个周期转变两次，所以每秒转变100次，C项正确；由ω＝2πf得正弦交变电流i＝20sin (10πt) A的频率为5 Hz，D项错误．3．图1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()图1A ．图甲表示沟通电，图乙表示直流电B ．两种电压的有效值相等C ．图甲所示电压的瞬时值表达式为u ＝311sin (100πt ) VD ．两种电压的周期相同 答案 CD解析 图甲、乙都表示沟通电，图甲中有效值U ＝3112 V ≈220 V ，而图乙中的有效值不存在这一关系，所以它们的有效值不相同．由图甲看出T ＝2×10－2s ，ω＝2πT ＝100π rad/s ，所以u ＝311sin (100πt ) V ．由图象可知两种电压的周期都是2×10－2 s. 题组二 非正弦式沟通电有效值的计算4．阻值为1 Ω的电阻上通以交变电流，其it 关系如图2所示，则在0～1 s 内电阻上产生的热量为( )图2A ．1 JB ．1.5 JC ．2 JD ．2.8 J答案 D解析 由于所加的电流为交变电流，大小在变化，所以只能分时间段来求热量．在0～1 s 内有效电流为1 A 和2 A 的时间段分别为t 1＝0.4 s ，t 2＝0.6 s ，所以Q ＝I 21Rt 1＋I 22Rt 2＝2.8 J.5．夏天空调正常工作时，制冷状态与送风状态交替运行．一空调在不同工作状态下电功率随时间变化的关系如图3所示，此空调运转1 h 用电( )图3 A ．1度 B ．1.5度 C ．2度 D ．2.5度答案 B解析 由题图知，电功率随时间变化的周期为15 min ，前5 min 为0.5 kW ，后10 min 为2 kW.设电功率的有效值为P ，周期为T ，依据有效值定义有P 1·T 3＋P 2·2T3＝PT .将P 1＝0.5 kW ，P 2＝2 kW 代入得：P ＝1.5 kW.此空调1 h 用电W ＝Pt ＝1.5度．故选B.6．如图4甲所示，调光台灯是通过双向可控硅电子器件来实现无级调整灯的亮度的．现将某无级调光台灯接在220 V 的正弦交变电流上，经过可控硅调整后加在灯管两端的电压如图乙所示，则此时电压表的示数是( )图4 A ．220 V B ．156 V C ．110 V D ．78 V答案 B解析 虽然图示电流不是正弦交变电流，依据正弦式交变电流的图象对称性可知，只要有14T 的图线就满足最大值是有效值的 2 倍，依据电流有效值定义有：U 2R T ＝⎝⎛⎭⎫U m 2R2·T2. 解得U ＝110 2 V ≈156 V ，故B 对． 题组三 正弦式沟通电有效值的理解和应用7．一个照明电灯，其两端允许加的最大电压为311 V ．当它接入220 V 的照明电路时，这盏灯( ) A ．将不亮 B ．灯丝将烧断 C ．只能暗淡发光 D ．能正常发光答案 D解析 220 V 的照明电路其有效值为220 V ，最大值为311 V ，正好适合．8．把一只电热器接在100 V 的直流电源上，在t 时间内产生的热量为Q ，若将它分别接到U 1＝100sin ωt V和U 2＝50sin 2ωt V 的沟通电源上，仍要产生Q 的热量，则所需时间分别是( )A ．t,2tB ．2t,8tC ．2t,2tD ．t,4t答案 B解析 计算电热器在t 时间内产生的热量时应当用电压的有效值，对U 1＝100sin ωt V ，电压的有效值为1002 V ，故(100)2R t ＝(1002)21R t ′，所以t ′＝2t ；对U 2＝50sin 2ωt V ，电压的有效值为502 V ，故(100)2R t ＝(502)21R t ″，所以t ″＝8t .9．电阻R 1、R 2与沟通电源依据图5甲所示的方式连接，R 1＝10 Ω，R 2＝20 Ω.合上开关S 后，通过电阻R 2的正弦交变电流i 随时间t 变化的状况如图乙所示，则( )图5A ．通过R 1的电流有效值是1.2 AB ．R 1两端的电压有效值是6 VC ．通过R 2的电流最大值是1.2 2 AD ．R 2两端的电压最大值是6 2 V 答案 B解析 R 1与R 2串联，R 1与R 2中的电流变化状况应相同，电流有效值I 1＝I 2＝0.6 A ，电流最大值I 1m ＝I 2m ＝0.6 2A ，电压有效值U 1＝I 1R 1＝6 V ，U 2＝I 2R 2＝12 V ，电压最大值U 1m ＝2U 1＝6 2 V ，U 2m ＝2U 2＝12 2 V ．综上所述，B 项正确．题组四 瞬时值、峰值、有效值、平均值的区分及应用10．如图6所示，有一矩形线圈，面积为S ，匝数为N ，整个线圈的电阻为r ，在磁感应强度为B 的磁场中，线圈绕OO ′轴以角速度ω匀速转动，外电阻为R ，当线圈由图示位置转过90°的过程中，下列说法中正确的是( )图6A ．磁通量的变化量为ΔΦ＝NBSB ．平均感应电动势为E ＝2NBSωπC ．电阻R 所产生的焦耳热为Q ＝(NBSω)22RD ．通过电阻R 的电荷量为q ＝NBSR ＋r答案 BD解析 逐项分析如下：选项诊断结论A线圈在图示位置时磁通量Φ＝0，转过90°后磁通量Φ′＝BS ，该过程中磁通量的变化量为ΔΦ＝Φ′－Φ＝BS ，与线圈匝数无关 ×B该过程中所用时间Δt ＝θω＝π2ω，所以平均感应电动势E ＝N ΔΦΔt ＝2NBSωπ√C电路中的感应电流有效值I ＝E R ＋r ＝NBSω2(R ＋r )，所以电阻R 所产生的焦耳热Q ＝I 2R Δt ＝πRωN 2B 2S 24(R ＋r )2× D电路中的感应电流的平均值I ＝ER ＋r ＝2NBSωπ(R ＋r )，所以通过电阻R 的电荷量q ＝I ·Δt ＝NBSR ＋r√11.如图7所示是某正弦交变电流的图象，依据图象求其峰值、周期和角速度，并写出交变电流的瞬时值表达式．图7答案 2 A 0.02 s 100π rad/s i ＝2sin (100πt ) A解析 由题图可知，交变电流的周期为T ＝0.02 s ，角速度为ω＝2πT＝100π rad/s故其瞬时值表达式为i ＝I m sin (100πt ) A当t ＝0.002 5 s 时，i ＝1.414 A所以I m sin (100π×0.002 5)＝1.414 A ，解得I m ＝2 A 所以i ＝2sin (100πt ) A12．如图8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为B ＝1πT ，当线圈以300 r/min 的转速匀速转动时，求：图8(1)电路中沟通电压表和沟通电流表的示数；(2)线圈从图示位置转过90°的过程中通过电阻R 的电荷量． 答案 (1)4522 V 522 A (2)12π C解析 (1)E m ＝nBSω＝100×1π×0.05×2π×30060 V ＝50 VE ＝E m2＝25 2 V 电流表示数I ＝E R ＋r＝522 A ，电压表示数U ＝IR ＝522×9 V ＝4522 V.(2)从图示位置转过90°的过程中，E ＝n ΔΦΔt ，又由于I ＝ER ＋r ，q ＝I Δt ， 联立得q ＝n ΔΦR ＋r ＝nBS R ＋r ＝12π.。
(文末附答案)人教版2022年高中物理交变电流经典大题例题
(每日一练)(文末附答案)人教版2022年高中物理交变电流经典大题例题单选题1、在一小型交流发电机中，矩形金属线圈abcd的面积为S，匝数为n，电阻为r，线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO’轴以角速度ω匀速转动(如图甲所示)，产生的感应电动势e随时间t的变化关系如图乙所示，矩形线圈与阻值为R的电阻构成闭合电路。
下列说法中正确的是（）A．从t3到t5这段时间穿过线圈磁通量的变化量为零B．从t3到t4这段时间通过电阻R的电荷量为2E0(R+r)ωC．t4时刻穿过线圈的磁通量变化率大小为E0D．电阻R的发热功率为RE022(R+r)22、如图所示，绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在变压器铁芯的左右两个臂上，当通以交变电时，两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N1:N2=2:1。
在不接负载的情况下（）①当线圈1输入电压220V时，线圈2输出的电压为110V②当线圈1输入电压220V时，线圈2输出电压为55V③当线圈2输入电压110V时，线圈1输出电压为220V④当线圈2输入电压110V时，线圈1输出电压为110VA．①③B．②④C．①④D．③④3、如图所示，理想变压器原线圈两端接稳定的交流电压，副线圈接有三个阻值相同的电阻，电流表为理想电流表。
开关S断开时，电流表的示数为I，则在开关S闭合后，电流表的示数为（）A．32I B．43I C．54I D．65I4、某正弦交流电的瞬时表达式为e=311sin314t，则（）A．它的周期为0.2sB．它的频率为5HzC．它的最大值为311VD．它的有效值为200V5、如图所示，理想变压器原线圈两端接稳定的交流电压，副线圈接有三个阻值相同的电阻，电流表为理想电流表。
开关S断开时，电流表的示数为I，则在开关S闭合后，电流表的示数为（）A ．32I B ．43I C ．54I D ．65I 多选题6、图甲、图乙分别是两种电压的波形，其中图甲所示的电压按正弦规律变化，图乙所示的电压波形是正弦函数图象的一部分。
2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理选择性必修2 第3章交变电流第1节交变电流(1)
1．判断正误：
（1）只要线圈在磁场中转动，就可以产生交变电流。（ × ）
（2）当线圈中的磁通量最大时，产生的电流也最大。（ × ）
（3）当线圈平面与磁场垂直时，线圈中没有电流。（ √ ）
（4）按正弦规律变化的交变电流称为正弦式交变电流。（ √ ）
（5）电子技术中所用到的交变电流全都是正弦式交变电流。（ × ）
环L上，导体做的两个电刷E、F分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑
环和电刷保持与外电路的连接。关于其工作原理，下列分析正确的是（ AC ）
A．当线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大
B．当线圈平面转到中性面的瞬间，线圈中的感应电流最大
C．当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量最小
三、交变电流的变化规律
=
=
=
思考：磁通量变化规律？
三、交变电流的变化规律
正弦式交变电流
=
=
=
m
三、交变电流的变化规律
交变电流的种类
正弦交流电
示波器中的
锯齿波扫描电压
（C ）
A．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→b
D．线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零
5．有一个10匝正方形线框，边长为20cm，线框总电阻为1Ω，线框绕OO′轴以
10πrad/s的角速度匀速转动，如图所示，垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应
交变电流
一、交变电流
1. 直流电流（DC）
方向不随时间变化的电流称为直流。
电池供给的电流，大小和方向都不随时间变化，所以属于直流。
交变电流、传感器、分子动理论(综合)
高2016级交变电流、传感器、分子动理论练习题1说法正确的是( )A．大量分子的无规则运动遵循一定的统计规律B．当物体温度升高时，每个分子运动都加快C．气体的体积等于气体分子体积的总和D．温度高的物体是指各个分子的平均温度高2观察布朗运动时，下面说法正确的是（）A．布朗运动是指悬浮在液体中的固体分子的运动B．布朗运动是指液体分子的运动C．布朗运动是液体分子运动的反映D．布朗运动是固体分子无规则运动的反映3.说法正确的是( )A．质量相等的0℃的水比0℃的冰含有较多的内能B．物体的温度升高时，分子平均动能可能不变C．物体的温度升高时，每个分子动能都增大D．减速运动的物体一定发生了机械能向内能转化4．如图所示，甲分子固定在坐标原点0，乙分子位于r轴上距原点r3的位置，虚线分别表示分子间斥力f斥和引力f引的变化情况，实线表示分子斥力与引力的合力f的变化情况。
若把乙分子由静止释放，且只受甲对它的分子力，则乙分子是( )A．从r3到r1做加速运动，从r1到ro做减速运动B．从r3到r2做加速运动，从r2到r1做减速运动C．从r3到r1，分子力先减少后增加D．从r3到ro分子势能先减小后增加5.街道旁的路灯、江海里的航标灯都要求夜晚亮、白天熄，利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置，实现了自动控制，这是利用半导体的（）A.压敏性B.光敏性C.热敏性D.三特性都利用了6.若超导体线圈连接在电路中，则（）A.超导体线圈中有较小的电流通过B.有强大的电流通过线圈，不能产生强大的磁场C.电流通过超导体线圈，能产生强大的磁场D.电流在超导体线圈中，会有部分能量消失7.下列电子元件中，由半导体材料制成的是（）A.电容器B.镇流器C.光控开关D.滑动变阻器8.下列说法不正确的是（）A.话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号B.电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器作用是控制电路的通断C.电子秤所使用的测力装置是力传感器D.热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量9.如图所示的交流电路中，如果电源电动势的最大值不变，交流电的频率增大时，可以观察到三盏电灯亮度的变化情况是A.L 1、L 2、L 3亮度都不变B.L 2变暗，L 2不变、L 3变亮C.L 1变暗、L 2变亮、L 3不变D.L 1变亮、L 2变暗、L 3不变 10.下列关于低频扼流圈和高频扼流圈的阻碍作用的说法中，正确的有A.低频扼流圈对低频交流电有很大的阻碍作用，对高频交流电的阻碍作用就更大B.低频扼流圈对低频交流电有很大的阻碍作用，对高频交流电的阻碍作用就较小C.高频扼流圈对高频交流电有很大的阻碍作用，对低频交流电的阻碍作用就更大D.高频扼流圈对高频交流电有很大的阻碍作用，对低频交流电的阻碍作用就较小11.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（ ）12.如图11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，闭合电建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13.有三个完全相同的灯泡，其中一个与该变压器的原线圈串联后接入交流电源，另外两个并联后接在副线圈两端。
高中物理第2章交变电流第3节表征交变电流的物理量
3．频率 f：交变电流在 1 s 内完成周期性变化的次数，单位是赫兹，
符号为 Hz，频率越大，电流变化越快．
4．周期和频率的关系：T＝1f或 f＝T1.
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【例 1】 (多选)如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次 分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图 象如图乙中曲线 a、b 所示，则( )
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2.一正弦交流电的电压随时间变化的
规律如图所示，由图可知( )
A．该交流电的电压的有效值为 100 V
B．该交流电的频率为 25 Hz
C．该交流电压瞬时值的表达式为 u＝100sin(25t) V
D．并联在该电压两端的电压表指针不停摆动 B [根据题图可知该交变电流电压的最大值为 100 V，周期为 4×
有效值不一定等于峰值的 22倍．(√ ) (4)只要是交变电流，其峰值就是有效值的 2倍．(× )
12/1(0/520)21家用电器铭牌上标称的电流、电压都是指有效值．(√ )
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2．(多选)某交变电流的方向在 1 s 内改变 100 次，则其周期 T 和频率
f 分别为( )
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ACD [由题图乙知 t＝0 时两次转动产生的瞬时电动势都等于零，故 A 正确；由图乙知两次转动所产生的交变电动势的周期之比 Ta∶Tb＝ 2∶3，再由周期与转速的关系 n＝T1得 na∶nb＝3∶2，故 B 错误；因 Ta＝ 4×10－2 s，故 fa＝T1a＝25 Hz，C 正确；fb＝T1b＝530 Hz，D 正确．]
2021年高中物理选修二第三章《交变电流》阶段测试(答案解析)
一、选择题1．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比n 1：n 2=3∶1，正弦交流电压有效值为U 0恒定，电路中四个电阻R 1=R 2=R 3=R 4，理想电压表示数为U ，则下列说法正确的是（ ）A ．R 1与R 2的电流之比为1∶1B ．R 1与R 2的电压之比为3∶1C ．R 1与R 2的功率之比为1∶3D ．R 1与R 2的功率之比为1∶92．一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，线圈中感生电动势e 随时间的变化规律如图，下面说法正确的是（ ）A ．2t 时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大B ．3t 时通过线圈的磁通量为零C ．3t 时刻通过线圈的磁通量的变化率最大D ．每当感应电流的方向改变时，通过线圈的磁通量的绝对值为最大3．如图所示，一小水电站，输出的电功率为20kW P =，输出电压0400V U =，经理想升压变压器1T 变为2000V 电压远距离输送，输电线总电阻为10Ωr =，最后经理想降压变压器2T 降为220V 向用户供电。
下列说法正确的是（ ）A ．变压器1T 的匝数比1∶10B ．变压器2T 的匝数比34:95:11n n =C ．输电线上损失的电功率为25kWD ．输电线上的电流为50A4．家用电子调光灯的调光原理是利用电子线路将输入的正弦交流电压的波形截去一部分，由截去部分的多少来调节电压，从而实现灯光的调节，比过去用变压器调压方便且体积较小。
如图所示为一个经过双向可控硅电子元件调节后加在台灯上的电压，即在正弦式电压的每一个12周期中，前面的14波形被截去，从而改变了台灯上的电压。
那么现在台灯上电压的有效值为（ ）A ．U mB ．m 2UC ．m 2UD ．m 4U 5．某小型电站用两根单位长度内电阻为42.510/m -⨯Ω的电缆直接向10公里外的山区送电，已知其输出电功率是61.210⨯kW 。
现用200kV 电压输电，则下列说法正确的是（ ）A ．输电线上输送的电流大小为4410⨯AB ．输电线上由电阻造成的损失电压为30kVC ．若改用500kV 电压输电，根据欧姆定律，输电电流变为原来的2.5倍D ．若改用50kV 电压输电，则输电线上损失的功率为6810⨯kW6．如图所示，一理想变压器的原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡L 1和L 2，当原线圈a 、b 端输入电压U 为灯泡额定电压的7倍时，两灯泡均正常发光，则（ ）A ．原、副线面的匝数之比为7：1B ．原、副线圈的匝数之比为6：1C ．此时灯泡L 1和L 2的功率之比为7：1D ．此时灯泡L 1和L 2的功率之比为6：1 7．如图表示一交流电的电流随时间而变化的图像，此交流电流的有效值是（ ）A ．52AB ．5AC ．3.52AD ．3.5A 8．一个矩形线圈，在匀强磁场中绕一个固定轴做匀速转动，当线圈处于如图所示位置时，它的（ ）A ．磁通量最大，磁通量变化率最大，感应电动势最大B ．磁通量最小，磁通量变化率最大，感应电动势最大C ．磁通量最大，磁通量变化率最小，感应电动势最大D ．磁通量最小，磁通量变化率最小，感应电动势最大9．如图所示，一个理想变压器原线圈的匝数为 50 匝，副线圈的匝数为 100 匝，原线圈两端接在 光滑的水平平行导轨上，导轨间距为 L =0.4m ．导轨上垂直于导轨有一长度略大于导轨间距 的导体棒，导轨与导体棒的电阻忽略不计，副线圈回路中电阻 R ＝20Ω，图中交流电压表为 理想电压表．导轨所在空间有垂直于导轨平面、磁感应强度大小为 1T 的匀强磁场．导体棒 在水平外力的作用下运动，其速度随时间变化的关系式为：v ＝5sin10πt (m/s)，则下列说法 正确的是( )A ．水平外力为恒力B ．电压表的示数为52VC ．R 的功率为 0.2WD ．变压器铁芯中磁通量变化率的最大值为 0.04Wb/s10．有一个负载电阻值为R ，当将它接在20V 的直流电源上时，消耗的电功率为P ，若将R接在图中的变压器的次级电路中消耗的电功率是P 2。
高考物理电磁学知识点之交变电流基础测试题及答案
高考物理电磁学知识点之交变电流基础测试题及答案一、选择题1．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为12:10:1n n =，a 、b 两点间的电压为2202u = sin100V πt （），R 为可变电阻，P 为额定电流1A 、用铅锑合金制成的保险丝．为使保险丝中的电流不超过1A ，可变电阻R 连入电路的最小阻值是（ ）A ．2.2ΩB ．2.22ΩC ．22ΩD ．222Ω2．在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示．产生的感应电动势如图乙所示，则（ ）A ．线框产生的交变电动势有效值为311VB ．线框产生的交变电动势频率为100HzC ．0.01s t =时线框平面与中性面重合D ．0.015s t =时线框的磁通量变化率为零3．某变压器原、副线圈匝数比为55：9，原线圈所接电源电压按图示规律变化，副线圈接有负载．下列判断正确的是A ．输出电压的最大值为36VB ．原、副线圈中电流之比为55：9C ．变压器输入、输出功率之比为55：9D ．交流电源有效值为220V ，频率为50Hz4．如图是交流发电机的示意图，匀强磁场方向水平向右，磁感应强度为B ，线圈ABCD 从图示位置（中性面）开始计时，绕垂直于磁场方向的轴OO ′逆时针匀速转动。
已知转动角速度为ω，线圈ABCD 的面积为S ，匝数为N ，内阻为r ，外电路总电阻为R （包括滑环和电刷的接触电阻和电表电阻），规定线圈中产生的感应电流方向沿ABCD 为正方向，下列说法正确的是（ ）A ．线圈产生感应电动势的瞬时值为02sin e NB S t ωω= B ．电路中产生的电流有效值为022()NB S I R r ω=+C ．外电路的电压峰值为02m NB S RU R rω=+D ．1秒内线圈中电流方向改变2ωπ次 5．一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻1R 、2R 和3R 的阻值分别为3Ω、1Ω和4Ω，A 为理想交流电流表，U 为正弦交流电压源，输出电压R 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 。
2020届高三高考物理复习培优练习题：交变电流(可编辑修改word版)
2020 届高三高考物理复习培优练习题：交变电流交变电流一、单选题1.如图所示，理想变压器有两个副线圈，匝数分别为n1和n2，所接负载R2＝4R1，当只闭合S1时，电流表示数为1 A，当S1和S2都闭合时，电流表示数为2 A，则n1∶n2为A．1∶1 B．1∶4 C．1∶3 D．1∶22.图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1 :n2=5 :1 ，电阻R =20Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1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S1接1、S2闭合，此时L2正常发光的功率为P 。
下列说法正确的是A.输入电压u 的表达式u = 20 s in 50tVB.若S1 换接到2 后，R 消耗的电功率为0.4WC.若只断开S2 后，L1、L2 的功率均为P / 2D.若只断开S2 后，原线圈的输入功率为P / 23.在一小型交流发电机中，矩形金属线圈abcd 的面积为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，绕轴以角速度ω 匀速转动,产生的感应电动势随时间的变化关系如图所示，矩形线圈与阻值为R 的电阻构成闭合电路，下列说法中正确的是（）A.从t1到t3这段时间内穿过线圈磁通量的变化量为零EB.从t3到t4这段时间通过电阻R 的电荷量为(R +r)C.t4时刻穿过线圈的磁通量的变化率大小为E0D.t4时刻线圈处于中性面位置1 / 194.如图所示，边长为L、阻值为R 的等边三角形单匝金属线圈abc 从图示位置开始绕轴EF 以角速度ω 匀速转动，E F的左侧有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，右侧没有磁场，下列说法正确的是（）A.图示位置线圈的磁通量最大，磁通量的变化率也最大B．从图示位置转出磁场的过程中，线圈中产生逆时针方向的感应电流C．线圈中产生的感应电动势的最大值为4D．转动一周，外力做功的功率为3B2L42 32R5.如图所示电路，L 是自感系数较大的线圈，在滑动变阻器的滑动片P 从B 端迅速滑向A 端的过程中，经过AB中点C 时通过线圈的电流为I1；P 从A 端迅速滑向B 端的过程中，经过C 点时通过线圈的电流为I2；P 固定在C 点不动，达到稳定时通过线圈的电流为I0。
2014高考真题+模拟新题 物理分类汇编：M单元 交变电流 纯word版解析可编辑
M 单元 交变电流变电流的产生及描述7．[2014·天津卷] 如图1所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图像如图2中曲线a 、b 所示，则( )图1 图2A ．两次t ＝0时刻线圈平面均与中性面重合B ．曲线a 、b 对应的线圈转速之比为2∶3C ．曲线a 表示的交变电动势频率为25 HzD ．曲线b 表示的交变电动势有效值为10 V7．AC [解析] 本题考查交变电流图像、交变电流的产生及描述交变电流的物理量等知识，从图像可以看出，从金属线圈旋转至中性面时开始计时，曲线a 表示的交变电动势的周期为4×10－2 s ，曲线b 表示的交变电动势的周期为6×10－2 s ，所以A 、C 正确，B 错误；由E m ＝NBSω可知，E m a E m b ＝ωa ωb ＝T b T a ＝32，故E m b ＝23E m a ＝10 V ，曲线b 表示的交流电动势的有效值为5 2 V ，D 错误．图X24-11．（2014·福州质检）一个固定的矩形线圈abcd 处于范围足够大的可变化的匀强磁场中．如图X24-1所示，该匀强磁场由一对异名磁极产生，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 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，则图X24-2中能反映线圈中感应电流I 随时间t 变化的图像是( )图X24-21．C [解析] 磁极以OO ′为轴匀速转动可等效为磁场不变线圈向相反方向转动．在t ＝0时刻，磁场的方向与线圈平面平行，感应电流最大，产生的感应电流方向为a →b →c →d →a .所以能反映线圈中感应电流I 随时间t 变化的图像是图C.图X24-32．（2014·东北三校联考）如图X24-3所示，空间有范围足够大的匀强磁场，磁场方向竖直向下，在其间竖直放置两个彼此正对的相同的金属圆环，两环间距为L ，用外力使一根长度也为L 的金属杆沿环匀速率运动，用导线将金属杆和外电阻相连，整个过程中只有金属杆切割磁感线．已知磁感应强度的大小为B ，圆环半径为R ，金属杆转动的角速度为ω，金属杆和外电阻的阻值均为r ，其他电阻不计，则( )A ．当金属杆从圆环最高点向最低点转动的过程中，流过外电阻的电流先变大后变小B ．当金属杆从圆环最高点向最低点转动的过程中，流过外电阻的电流先变小后变大C ．流过外电阻电流的有效值为2BLωR 4rD ．流过外电阻电流的有效值为2πBωR 24r2．BC [解析] 从金属杆在圆环的最高点开始计时，金属杆切割磁感线的速度v ＝ωR ，产生的感应电动势e ＝BLv cos ωt ＝BLRωcos ωt ，当金属杆从最高点运动到最低点的过程中，电动势先变小后变大，流过外电阻的电流先变小后变大，选项B 正确；电动势的有效值E ＝BLRω2，电流的有效值I ＝E 2r ＝2BLRω4r ，选项C 正确．图X24-65．（2014·安徽“江南十校”联考）如图X24-6所示的区域内存在匀强磁场，磁场的边界由x 轴和y ＝2sin π2x 曲线围成(x ≤2 m)．现把边长为2 m 的正方形单匝线框以水平速度v ＝10 m/s 匀速地拉过该磁场区域，磁场区域的磁感应强度B ＝0.4 T ，线框的电阻R ＝0.5 Ω，不计一切摩擦阻力，则( )A ．水平拉力F 的最大值为8 NB ．拉力F 的最大功率为12.8 WC ．拉力F 要做25.6 J 的功才能让线框通过此磁场区D ．拉力F 要做12.8 J 的功才能让线框通过此磁场区5．C [解析] 线框穿过磁场区时，BC 或AD 边切割磁感线的有效长度为y ，产生的感应电动势e ＝Byv ＝2Bv sin π2vt ，线框所受的安培力F ＝B 2y 2v R，当y ＝2 m 时，安培力最大，且最大值F m ＝0.42×22×100.5N ＝12.8 N ，拉力的最大功率P m ＝F m v ＝128 W ，选项A 、B 错误；由能量守恒定律可知，线圈通过磁场区拉力做的功等于电阻产生的热量，即W ＝Q ＝I 2Rt ＝E 2R t ＝⎝⎛⎭⎫822×10.5×410J ＝25.6 J ，选项C 正确，选项D 错误． 1．（2014·河北邯郸摸底）电阻为1 Ω的某矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，产生的正弦式交流电的i -t 图线如图G9-1中图线a 所示；调整线圈的转速后，该线圈中产生的正弦式交流电的i -t 图线如图线b 所示．以下关于这两个正弦式交变电流的说法正确的是( )图G9-1A ．t ＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零B ．线圈先后两次的转速之比为3∶2C ．图线a 对应的交流电的电动势的有效值为5 2 VD ．图线b 对应的交流电的电动势的最大值为5 V'1.BC [解析] 在t ＝0时刻，线圈产生的感应电动势和感应电流均为0，则穿过线圈的磁通量最大，选项A 错误；由图像可得两电流的周期之比为2∶3，则线圈先后两次的转速之比为3∶2，选项B 正确；图线a 对应的交流电的电动势的最大值为10 V ，有效值为5 2V ，选项C 正确；由E m ＝BSω可知，E m a E m b ＝ωa ωb ＝T a T b ，故E m b ＝23E m a ，图线b 对应的交流电的电动势的最大值约为6.67 V ，选项D 错误．变压器 远距离输电15．[2014·浙江卷] 如图所示为远距离交流输电的简化电路图．发电厂的输出电压是U ，用等效总电阻是r 的两条输电线输电，输电线路中的电流是I 1，其末端间的电压为U 1.在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为I 2.则( )第15题图A. 用户端的电压为I 1U 1I 2B. 输电线上的电压降为UC. 理想变压器的输入功率为I 21rD. 输电线路上损失的电功率为I 1U15．A [解析] 本题考查电能的输送、理想变压器等知识．理想变压器输入端与输出端功率相等， U 1 I 1＝ U 2 I 2，用户端的电压U 2＝ I 1I 2U 1，选项A 正确；输电线上的电压降ΔU ＝U －U 1＝I 1r ，选项B 错误；理想变压器输电线上损失的功率为I 21r ，选项C 、D 错误．1．[2014·四川卷] 如图所示，甲是远距离输电线路的示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图像，则( )甲 乙A ．用户用电器上交流电的频率是100 HzB ．发电机输出交流电的电压有效值是500 VC ．输出线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定D ．当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小1．D [解析] 从图乙得到交流电的频率是50 Hz ，变压器在输电过程中不改变交流电的频率， A 错误；从图乙得到发电机输出电压的最大值是500 V ，所以有效值为250 2 V ，B 错误；输电线的电流是由降压变压器的负载电阻和输出电压决定的，C 错误；由于变压器的输出电压不变，当用户用电器的总电阻增大时，输出电流减小，根据电流与匝数成反比的关系可知，输电线上的电流减小，由P 线＝I 线R 线可知，输电线上损失的功率减小，D 正确．21．[2014·新课标Ⅱ卷] 如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2.原线圈通过一理想电流表A 接正弦交流电源，一个二极管和阻值为R 的负载电阻串联后接到副线圈的两端．假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大．用交流电压表测得a 、b 端和c 、d 端的电压分别为U ab 和U cd ，则( )A ．U ab ∶U cd ＝n 1∶n 2B ．增大负载电阻的阻值R ，电流表的读数变小C ．负载电阻的阻值越小，c 、d 间的电压U cd 越大D ．将二极管短路，电流表的读数加倍21．BD [解析] 经交流电压表、交流电流表测得的值分别为交变电压和交变电流的有效值，根据变压器公式U ab U 2＝n 1n 2得到输出电压，而输出电压U 2不等于c 、d 端电压，因二极管具有单向导电性，输入电压通过变压器变压后经二极管整流后有效值发生变化， U cd ＝2U 22＝2n 2U ab 2n 1，则U ab ∶U cd ＝2n 1∶n 2，故A 错误．增大负载电阻的阻值R, U ab 不变，U cd 也不变，根据P 出＝U 2cd R可知输出功率减小，根据理想变压器的输入功率等于输出功率可知，输入功率必减小，故电流表读数变小，B 正确，C 错误．二极管短路时，U ′cd ＝U 2，输出功率P ′出＝U ′2cd R ＝U 22R＝2P 出，故输入功率P 1也加倍，而输入电压U 1不变，根据P 1＝U 1I 1得电流表读数加倍，D 正确．19．[2014·广东卷] 如图11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U 1不变，闭合开关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19．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．16．[2014·福建卷Ⅰ] 图为模拟远距离输电实验电路图，两理想变压器的匝数n 1＝n 4<n 2＝n 3，四根模拟输电线的电阻R 1、R 2、R 3、R 4的阻值均为R ，A 1、A 2为相同的理想交流电流表，L 1、L 2为相同的小灯泡，灯丝电阻R L >2R ，忽略灯丝电阻随温度的变化．当A 、B 端接入低压交流电源时( )A ．A 1、A 2两表的示数相同B ．L 1、L 2两灯泡的亮度相同C ．R 1消耗的功率大于R 3消耗的功率D ．R 2两端的电压小于R 4两端的电压16．D [解析] 由于n 1<n 2，所以左边的理想变压器为升压变压器，低压交流电源经过理想升压变压器后，由于功率不变，所以电流变小，则A 1表的示数小于A 2表的示数，故A项错误；由U 1U 2＝n 1n 2，U 3＝U 2－I A1·2R 及U 3U 4＝n 3n 4可知，L 1两端的电压U L1＝U 4＝U 1－n 4n 3·I A1·2R ，又L 2两端的电压U L2＝U 1－I A2·2R ，因n 4n 3I A1<I A2，故U L1>U L2，由P ＝U 2R可知，L 1的功率大于L 2的功率，所以L 1的亮度大于L 2，故B 项错误；由于A 1表的示数小于A 2表的示数，由P ＝I 2R 可知，R 1消耗的功率小于R 3消耗的功率，故C 项错误；由于A 1表的示数小于A 2表的示数，由U ＝IR 可知，R 2两端的电压小于R 4两端的电压，故D 项正确．8．（2014·汕头质量测评）图X24-9为远距离输电示意图，发电机的输出电压U 1和输电线的电阻、理想变压器的匝数均不变，且n 1∶n 2＝n 4∶n 3.当用户消耗的功率增大时，下列表述正确的是( )图X24-9A ．用户的总电阻增大B ．用户的电压U 4增大C ．U 1∶U 2＝U 4∶U 3D ．用户消耗的功率等于发电机的输出功率8．C [解析] 对两个变压器，U 1U 2＝n 1n 2，U 3U 4＝n 3n 4，所以U 1U 2＝U 4U 3，选项C 正确；由能量守恒定律可知，发电机的输出功率等于用户消耗的功率和输电导线消耗的功率之和，选项D 错误；输出电压U 1一定，U 2也一定，当用户消耗的功率P 出增大时，负载增多，并联支路增加，用户的总电阻减小，P 出＝I 24R 负载，降压变压器的输出电流I 4增大， 由I 3I 4＝n 4n 3知，降压变压器的输入电流I 3增大，即I 2增大，则U 3＝U 2－I 2r 减小，用户的电压U 4减小，选项A 、B 错误．9．（2014·河南焦作联考）如图X24-10所示，理想变压器原线圈的匝数n 1＝1100匝，副线圈的匝数n 2＝110匝，R 0、R 1、R 2均为定值电阻，且R 0＝R 1＝R 2，电流表、电压表均为理想电表．原线圈接u ＝220sin 314t (V)的交流电源，起初开关S 处于断开状态．下列说法中正确的是( )图X24-10A ．电压表的示数为22 VB ．当开关S 闭合后，电压表的示数变小C ．当开关S 闭合后，电流表的示数变大D ．当开关S 闭合后，变压器的输出功率增大9．BCD [解析] 变压器的输入电压的有效值为2202 V ，则副线圈两端的电压为222V ，根据串联分压原理，电压表的示数为112V ，选项A 错误；当开关S 闭合后，输出功率增大，电压表的示数变小，原线圈输入功率增大，电流表的示数变大，选项B 、C 、D 正确．10．（2014·洛阳联考）某电厂要将电能输送给较远的用户，输送的总功率为9.8×104 W ，电厂输出的电压仅为350 V ，为减少输送的功率损失，先用升压变压器将电压升高后输出，再用降压变压器将电压降低供用户使用．已知输电线路的总电阻为4 Ω，允许损失的功率为输送功率的5%，所需的电压为220 V ，求升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比．10．1∶8 133∶11[解析] 根据题意，画出输电线路图如图所示，电路中损失功率P 损＝5%P 总而P 损＝I 22R输电线路中的电流I 2＝5%P 总R＝35 A 升压变压器的输出电压U 2＝P 总I 2＝2.8×103 V 根据理想变压器电压之间的关系，升压变压器的原、副线圈的匝数比n 1n 2＝U 1U 2＝3502.8×103＝18降压变压器的输入功率P 3＝P 总－P 损＝95%·P 总＝9.31×104 W所以降压变压器的输入电压U 3＝P 3I 3＝9.31×10435V ＝2660 V 降压变压器的原、副线圈的匝数比n 3n 4＝U 3U 4＝2660220＝13311. 2．（2014·开封联考）理想自耦变压器的原线圈接有如图G9-2甲所示的正弦式交变电压，副线圈接有可调电阻R ，触头P 与线圈始终接触良好，下列判断正确的是( )甲 乙图G9-2A ．交变电源的电压u 随时间t 变化的规律是u ＝U 0cos 100πtB ．若仅将触头P 向A 端滑动，则电阻R 消耗的电功率增大C ．若仅使电阻R 增大，则原线圈的输入电功率增大D ．若使电阻R 增大的同时，将触头P 向B 端滑动，则通过A 处的电流一定增大2．AB [解析] 由图甲可得交变电源的周期为T ＝0.02 s ，最大值为U 0，则电源的电压u ＝U 0cos 2πT t ＝U 0cos 100πt ，选项A 正确；由U 1U 2＝n 1n 2，若仅将触头P 向A 端滑动，即n 2增大，则副线圈的输出电压U 2增大，电阻R 消耗的电功率P ＝U 22R增大，选项B 正确；若仅使电阻R 增大，则输出电压U 2一定，输出电功率P ＝U 22R减小，原线圈的输入电功率减小，选项C 错误；若使电阻R 增大的同时，将触头P 向B 端滑动，则输出电压U 2减小，输出或输入的电功率减小，通过A 处的电流I ＝P U 1一定减小，选项D 错误． 3．（2014·陕西宝鸡质检）如图G9-3甲所示，“回”字形铁芯两端绕有两个线圈，在线圈l 1中通入电流 i 1后，在l 2上产生的感应电流随时间变化的规律如图乙所示，则通入线圈l 1中的电流i 1随时间t 变化的图线是图G9-4中的 (线圈l 1、l 2中电流的正方向如图甲中箭头所示)( )图G9-3图G9-43．D [解析] 由图乙可知线圈l 2中的电流大小在每个周期内恒定，由法拉第电磁感应定律可知，磁通量随时间线性变化，则电流i 1在每个14周期内是线性变化的；在0～T 4时间内，由楞次定律知，电流i 1沿负方向增大．选项D 正确．交变电流综合7．[2014·天津卷] 如图1所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图像如图2中曲线a 、b 所示，则( )图1 图2A ．两次t ＝0时刻线圈平面均与中性面重合B ．曲线a 、b 对应的线圈转速之比为2∶3C ．曲线a 表示的交变电动势频率为25 HzD ．曲线b 表示的交变电动势有效值为10 V7．AC [解析] 本题考查交变电流图像、交变电流的产生及描述交变电流的物理量等知识，从图像可以看出，从金属线圈旋转至中性面时开始计时，曲线a 表示的交变电动势的周期为4×10－2 s ，曲线b 表示的交变电动势的周期为6×10－2 s ，所以A 、C 正确，B 错误；由E m ＝NBSω可知，E m a E m b ＝ωa ωb ＝T b T a ＝32，故E m b ＝23E m a ＝10 V ，曲线b 表示的交流电动势的有效值为5 2 V ，D 错误．17．[2014·山东卷] 如图所示，将额定电压为60 V 的用电器通过一理想变压器接在正弦交变电源上．闭合开关S 后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220 V 和2.2 A ．以下判断正确的是( )A ．变压器输入功率为484 WB ．通过原线圈的电流的有效值为0.6 AC ．通过副线圈的电流的最大值为2.2 AD ．变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝11∶317．BD [解析] 理想电流表没有电阻，显示的2.2 A 是理想变压器的输出电流的有效值，理想电压表的电阻无穷大，显示的220 V 是理想变压器的输入电压的有效值．用电器正常工作，所以，理想变压器的输出电压的有效值为60 V ．根据理想变压器的电压与匝数成正比，可得n 1∶n 2＝U 1∶U 2＝11∶3 ，选项D 正确．理想变压器的输入功率等于输出功率，P 入＝P 出＝60×2.2 W ＝132 W ，选项A 错误．根据理想变压器的电流与匝数成反比，即I 1∶I 2＝n 2∶n 1，可得通过原线圈的电流的有效值为I 1＝n 2n 1I 2＝0.6 A ，选项B 正确．通过变压器的是正弦交流电，所以副线圈的电流的最大值为I m ＝2I 2＝2.2 2 A ，选项C 错误．图X24-76．（2014·潍坊一模）如图X24-7所示，匀强磁场的磁感应强度B ＝25πT ．单匝矩形线圈的面积S ＝1 m 2，电阻不计，绕垂直于磁场的轴OO ′匀速转动．线圈通过电刷与理想变压器原线圈相接，A 为交流电流表．调整副线圈的滑动触头P ，当变压器原、副线圈的匝数比为1∶2时，副线圈电路中标有“36 V 36 W”的灯泡正常发光．以下判断正确的是( )A ．电流表的示数为1 AB ．矩形线圈产生电动势的有效值为18 VC ．从矩形线圈转到中性面开始计时，矩形线圈电动势随时间的变化规律为e ＝18 2sin90πt (V)D ．若矩形线圈的转速增大，为使灯泡仍能正常发光，应将P 适当下移6．BC [解析] 标有“36 V 36 W”的灯泡正常发光，副线圈的输出电压和电流分别为36 V 和1 A ，由I 2I 1＝n 1n 2，解得电流表的示数为2 A ，选项A 错误；由U 1U 2＝n 1n 2解得矩形线圈产生电动势的有效值为18 V ，选项B 正确；从中性面开始计时，产生正弦交流电，且电动势的最大值E m ＝BSω＝18 2 V ，解得角速度ω＝90π rad/s ，则电动势的瞬时值e ＝18 2sin90πt (V)，选项C 正确；若矩形线圈的转速增大，电动势的最大值和有效值均增大，由U 1U 2＝n 1n 2可知，为使U 2不变，需要减小n 2，即应将P 适当上移，选项D 错误． 4．（2014·江西红色六校联考）在如图G9-5甲所示的电路中，A 1、A 2、A 3为相同的电流表，C 为电容器，电阻R 1、R 2、R 3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规律如图乙所示，则在t 1～t 2时间内( )甲 乙图G9-5A ．电流表A 1的示数比A 2的小B ．电流表A 2的示数比A 3的小C ．电流表A 1和A 2的示数相同D ．电流表的示数都不为零4．C [解析] 由于理想变压器原线圈内的磁场均匀变化，所以副线圈产生恒定电动势，电流表A 1和A 2的示数相同，因电容器所在的支路相当于断路，电流表A 3的示数为0，选项C 正确．8．（2014·青岛质检）图G9-9为某住宅区的应急供电系统，由交流发电机和副线圈匝数可调的理想降压变压器组成．发电机中矩形线圈的面积为S ，矩形线圈的匝数为N ，电阻不计，它可绕水平轴OO ′在磁感应强度为B 的水平匀强磁场中以角速度ω匀速转动．矩形线圈通过滑环连接降压变压器，滑动触头P 上下移动时可改变输出电压，R 0表示输电线的电阻．以线圈平面与磁场平行时为计时起点，下列判断正确的是( )图G9-9A ．若发电机线圈某时刻处于图示位置，则通过变压器原线圈的电流的瞬时值为0B ．发电机线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e ＝NBSωsin ωtC ．当用电量增加时，为使用户得到的电压保持不变，滑动触头P 应向上滑动D ．当滑动触头P 向下滑动时，变压器原线圈两端的电压将增大8．C [解析] 图示发电机线圈处于平行于磁感线的位置，此时穿过线圈的磁通量为0，但磁通量的变化率最大，即通过变压器原线圈的电流的瞬时值最大，选项A 错误；从线圈平面与磁场平行时开始计时，发电机线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e ＝NBSωcos ωt ，选项B 错误；当用电量增加时，总功率增大，通过原、副线圈的电流均增大，R 0两端的电压增大，为使用户得到的电压保持不变，副线圈的输出电压要增大，由U 1U 2＝n 1n 2可知需增大n 2，滑动触头P 应向上滑动，选项C 正确；当滑动触头P 向下滑动时，变压器原线圈两端的电压不变，副线圈两端的电压减小，选项D 错误．9．（2014·洛阳重点高中联考）三峡水利枢纽工程是流域治理开发的关键工程，是中国规模最大的水利工程．枢纽控制的流域面积为1×106 km 2，占长江流域面积的56%，坝址处年平均流量Q ＝4.51×1011 m 3.水利枢纽的主要任务包括防洪、发电、航运三方面．在发电方面，三峡电站安装水轮发电机组26台，总装机容量即26台发电机组同时工作时的总发电功率P ＝1.82×107 kW.年平均发电量约为W ＝8.40×1010 kW·h ，电站主要向华中、华东电网供电，以缓解这两个地区的供电紧张局面．阅读上述资料，解答下列问题(水的密度ρ＝1.0×103 kg/m 3，重力加速度g 取10 m/s 2)．图G9-10(1)请画出远距离输电的原理图并在其上用相应的符号标明相应的物理量．(2)若三峡电站上、下游水位差按H ＝100 m 计算，试推导三峡电站将水流的势能转化为电能的效率η的公式并计算出效率η的数值．(3)若26台发电机组全部发电，要达到年发电量的要求，每台发电机组平均年发电时间t 为多少天？(4)将该电站的电能输送到华中地区，输电功率P 1＝4.5×106 kW ，采用超高压输电，输电电压U ＝500 kV ，而发电机输出的电压约为U 0＝18 kV ，要使输电线上损耗的功率为输送电功率的5%，求发电站的升压变压器原、副线圈的匝数之比和输电线路的总电阻．9．(1)略 (2)67.1% (3)192.3天 (4)9∶250 2.78 Ω[解析] (1)远距离输电的原理图如图所示．(2)电站能量转化的效率η＝W 电W 机＝W ρgQH效率η＝8.40×1010×103×36001.0×103×4.51×1011×10×100×100%≈67.1%. (3)依据P ＝W t可知，每台发电机组平均年发电时间 t ＝W P ＝8.40×10101.82×107×24天≈192.3天． (4)升压变压器原、副线圈的匝数之比n 1n 2＝U 0U＝9∶250 由P 1＝UI 得I ＝9.0×103 A又P 损＝I 2R ＝5%P 1由以上各式解得R ≈2.78 Ω.。
交流电真题
怎样产生交变电流专题巩固练习1．如图所示的各图线中表示交变电流的是( )2．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做周期性变化，其中属于交流电的是________，属于正弦交流电的是________，属于直流电的是________．3．一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，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．4．一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，线框中最大磁通量为m Φ ，最大感应电动势为m E ，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，感应电动势在增大C ．当磁通量等于0.5m Φ时，感应电动势等于0.5m ED ．角速度ω等于mE ／m Φ5.一束带电粒子（重力不计）沿着通有交变电流的螺线管中心射入管内，则粒子在管内的运动情况是6．一个面积为s 的矩形线圈在匀强磁场中以某一条边为轴做匀速转动，线圈中感应电动势ε与时间t 的关系如图所示，感应电动势最大值和周期可以由图中直接读出，则磁感应强度B= ，在t=T/12时刻，线圈平面与磁感应强度的夹角等于 。
7、交流发电机在工作时的电动势为e=Emsin ωt ，若将其线框的转速提高到原来的两倍，其他条件不变，则其电动势变为8、一台旋转电枢式交流发电机，在正常工作时的正弦电动势e=2202sin100πt （V ），由于超负荷使电枢转速降低了十分之一，这是的电动势是9一台发电机发出正弦式交变电流，其电动势的最大值为400V ，线圈匀速转动的角速度为314rad/s 。
从中性面开始计时，试写出电动势的瞬时值表达式。
高二物理下学期期中复习重点检测专题09 交变电流的两面和四值问题(解析版)
高二物理下学期期中综合复习（重点专练模拟检测）专题09 交变电流的“两面”和“四值”问题特训专题 特训内容专题1 “两面”问题（1T—5T ） 专题2 “四值”问题（6T—12T ）【典例专练】一、“两面”问题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，如图甲所示，产生的交变电动势的图像如图乙所示。
已知矩形线圈的匝数100N =，以角速度100rad/s ωπ=绕OO '轴匀速转动，则（ ）A ．0.005s t =时线圈中磁通量的变化率为零B ．0.01s t =时线圈平面与中性面重合C ．穿过线圈的最大磁通量为1WbD ．1s 内交变电流方向改变50次 【答案】B【详解】A ．0.005s t =时感应电动势最大，线圈的磁通量变化率也最大，A 错误；B ．0.01s t =时感应电动势为零，穿过线圈的磁通量最大，线圈平面与中性面重合，B 正确；C ．感应电动势的最大值为314V ，由m m ΦE N ω=可得：m Φ0.01Wb =，C 错误；D ．在每个周期0.02s =T 时间内，交变电流方向改变两次，则在1s 时间内方向可改变100次，D 错误；故选B。
2．甲、乙两矩形单匝金属线圈分别绕与磁感线垂直的轴在同一匀强磁场中匀速转动，输出交流电的感应电动势图象如图中甲、乙所示，则下列说法不正确的是（）A．甲的频率是乙的一半B．t＝1 s时，两线圈中的磁通量均达到最大值C．甲线圈的面积是乙的3倍D．t＝2 s时，两线圈均与磁感线垂直【答案】C【详解】A．由图象知甲的周期为2s，乙的周期为1s，所以f甲:f乙=1:2，A不符合题意；BD．当线圈处于中性面位置时磁通量最大，而感应电动势为零，当线圈平行磁感线时，通过线圈的磁通量为零，而感应电动势最大，t=1s和t=2s时线圈均处于中性面位置，BD不符合题意；C．甲的最大值为6V，乙的最大值为2V，所以E甲:E乙=3:1由E=BSω可知S甲:S乙=6:1，C符合题意；故选C。
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1.（单）如图1所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，
产生的交变电动势图象如图2中曲线a、b所示，则（）
A. 两次t=0时刻线圈平面与中性面垂直
B. 曲线a、b对应的线圈转速之比为2：3
C. 曲线a表示的交变电动势频率为50Hz
D. 曲线b表示的交变电动势有效值为5V
2.（单）某交流发电机给灯泡供电，产生正弦式交变电流的图象如图所示，下列说
法中正确的是（）
A. 交变电流的频率为0.02Hz
B. 交变电流的瞬时表达式为i=5cos50πt（A）
C. 在t=0.01s时，穿过交流发电机线圈的磁通量最大
D. 若发电机线圈电阻为0.4Ω，则其产生的热功率为5W
3.（单）我国民用交流电，其电压随时间变化的规律如图，该交流电的周期、电压的最大值分别是（）
A. 0.02s，314V
B. 0.01s，314V
C. 0.02s，220V
D. 0.01s，220V
4.（单）如图甲所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场B中以恒定的角速度转动（磁场足够大），转动轴O1O2是矩
形线圈的对称轴，位于线圈平面内且与匀强磁场方向垂直，线圈中的感应电流i随时间t变化规律如图乙所示，则（）
A. 该感应电流的频率为4H Z
B. 该感应电流的有效值为A
C. t=1s时刻穿过线圈磁通量变化率最小
D. t=2s时刻线圈所在平面与磁场方向平行
5.（单）如图是远距离输电的示意图，变压器均为理想变压器，发电机的输出电压
恒定，输电线上损耗的功率为△P．变压器原副线圈的电压以及电流用图中的量表
示．则当用户用电处于高峰期时，下列说法正确的是（）
A. U2变大
B. U4变小
C. △P变小
D. I1变小
6.（单）图中理想变压器原、副线圈的匝数之比为2：1，现在原线圈两端加上交变电
压U =311sin （100πt ）V 时，灯泡L 1、L 2均正常发光，电压表和电流表可视为理想电
表．则下列说法中正确的是（ ）
A. 该交流电的频率为100Hz
B. 电压表的示数为155.5V
C. 若将变阻器的滑片P 向上滑动，则电流表读数变大
D. 若将变阻器的滑片P 向上滑动，则L 1将变暗、L 2将变亮
7.（多）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．在转动的过程中，线框中的最大磁通量为Φm ，最大感应电动势为E m ，则下列说法中正确的是（ ）
A. 当穿过线框的磁通量为零时，线框中感应电动势也为零
B. 当穿过线框的磁通量减小时，线框中感应电动势在增大
C. 当穿过线框的磁通量等于0.5Φm 时，线框中感应电动势为0.5E m
D. 线框转动的角速度等于
8.（多）如图所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图中曲线a 、b 所示，则（ ）
A. 两次t =0时刻线圈平面均与中性面重合
B. 曲线a 、b 对应的线圈转速之比为3：2
C. 曲线a 表示的交变电动势频率为25Hz
D. 曲线b 表示的交变电动势有效值为10V
9.（多）如图所示，有矩形线圈，面积为S ，匝数为N ，整个线圈内阻为r ，在匀强磁场B 中
绕OO ′轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R ．当线圈由图示位置转过90°的过程中，下
列说法正确的是（ ）
A. 磁通量的变化量为△Φ=NBS
B. 平均感应电动势为=
C. 电阻R 所产生的热量为Q =
D. 通过电阻R 的电荷量为q =
10发电站的输出功率为P 0=100kW ，向远处的用户供电．为了使输电线路损失的功率为输出功率的1%，电站采用升压变压器升压后再输电，到达用户后再用降压变压器将电压降为U 4=220V ，已知输电导线的总电阻R =10Ω．两台变压器均为理想变压器，求：
（1）输电线上通过的电流I ．
（2）输电线上的电压损失值U 损．
（3）降压变压器原、副线圈的匝数比n 3：n 4．。