2018届高考物理一轮复习专题交变电流的产生和描述检测题

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2018年高考物理一轮复习专题12.1交变电流的产生和描述精讲深剖

专题12.1 交变电流的产生和描述（一）真题速递1．（2017天津卷，6）在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。

设线圈总电阻为2 Ω，则A．t=0时，线圈平面平行于磁感线B．t=1 s时，线圈中的电流改变方向C．t=1.5 s时，线圈中的感应电动势最大D．一个周期内，线圈产生的热量为28πJ【答案】AD【解析】2．（2017海南，8）（多选）如图，电阻R、电容C和电感L并联后，接入输出电压有效值、频率可调的交流电源。

当电路中交流电的频率为f时，通过R、C和L的电流有效值恰好相等。

若将频率降低为12f，分别用I1、I2和I3表示此时通过R、C和L的电流有效值，则A．I1>I3 B．I1>I2 C．I3>I2 D．I2=I3BC【答案】（二）考纲解读本讲有两个一级考点，在高考中考试的频率很低，都是出选择题，复习时候注意合理分配时间。

（三）考点精讲考向一交变电流的产生及变化规律1．交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)2.交变电流瞬时值表达式的书写(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 ＝nBS ω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 . 【例1】 (多选)如图6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( )图6A ．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 ＝T8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关键词①扇形导线框；②两圆弧半径相等；③逆时针匀速转动．【答案】BC阶梯练习1．小型手摇发电机线圈共N 匝，每匝可简化为矩形线圈abcd ，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO ′，线圈绕OO ′匀速转动，如图7所示．矩形线圈ab 边和cd 边产生的感应电动势的最大值都为e 0，不计线圈电阻，则发电机输出电压( )图7A ．峰值是e 0B ．峰值是2e 0C ．有效值是22Ne 0 D ．有效值是2Ne 0【答案】D2．(多选)图8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，从图甲所示位置开始计时，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( )图8A ．电流表的示数为10 AB ．线圈转动的角速度为50π rad/sC ．t ＝0.01 s 时，线圈平面与磁场方向平行D ．t ＝0.02 s 时，电阻R 中电流的方向自右向左【答案】AC【解析】电流表测量的是电路中电流的有效值I ＝10 A ，选项A 正确．由题图乙可知，T ＝0.02 s ，所以ω＝2πT＝100π rad/s ，选项B 错误．t ＝0.01 s 时，电流最大，线圈平面与磁场方向平行，选项C 正确．t ＝0.02 s 时，线圈所处的状态就是图示状况，此时R 中电流的方向自左向右，选项D 错误．3．(多选)如图9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( )图9A．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 V【答案】AC考向二交流电有效值的求解1．交变电流有效值的规定：交变电流、恒定电流I直分别通过同一电阻R，在相等时间内产生焦耳热分别为Q交、Q直，若Q交＝Q直，则交变电流的有效值I＝I直(直流有效值也可以这样算)．2．对有效值的理解：(1)交流电流表、交流电压表的示数是指有效值；(2)用电器铭牌上标的值(如额定电压、额定功率等)指的均是有效值；(3)计算热量、电功率及保险丝的熔断电流指的是有效值；(4)没有特别加以说明的，是指有效值；(5)“交流的最大值是有效值的2倍”仅用于正弦式电流．3．交流电通过电阻产生的焦耳热的计算只能用交变电流的有效值(不能用平均值)求解，求解电荷量时只能用交变电流的平均值(不能用有效值)计算．图10【例2】一个匝数为100匝，电阻为0.5 Ω的闭合线圈处于某一磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，从某时刻起穿过线圈的磁通量按图10所示规律变化．则线圈中产生交变电流的有效值为( )A ．5 2 AB ．2 5 AC ．6 AD ．5 A【答案】B【解析】0～1 s 内线圈中产生的感应电动势E 1＝n ΔΦΔt ＝100×0.01 V＝1 V,1～1.2 s 内线圈中产生的感应电动势E 2＝n ΔΦΔt ＝100×0.010.2 V ＝5 V ，在一个周期内产生的热量Q ＝Q 1＋Q 2＝E21Rt 1＋E22Rt 2＝12 J ，根据交变电流有效值的定义Q ＝I 2Rt ＝12 J 得I ＝2 5 A ，故B 正确，A 、C 、D 错误．【例3】如图11所示电路，电阻R 1与电阻R 2串联接在交变电源上，且R 1＝R 2＝10 Ω，正弦交流电的表达式为u ＝202sin 100πt (V)，R 1和理想二极管D (正向电阻可看做零，反向电阻可看做无穷大)并联，则R 2上的电功率为( )图11A ．10 WB ．15 WC ．25 WD ．30 W关键词二级管正向电阻可看做零，反向电阻可看做无穷大．【答案】C方法总结计算交变电流有效值的方法1．计算有效值时要根据电流的热效应，抓住“三同”；“相同时间”内“相同电阻”上产生“相同热量”列式求解．2．分段计算电热求和得出一个周期内产生的总热量．3．利用两个公式Q ＝I 2Rt 和Q ＝U 2Rt 可分别求得电流有效值和电压有效值．4．若图象部分是正弦(或余弦)式交变电流，其中的14(但必须是从零至最大值或从最大值至零)和12周期部分可直接应用正弦式交变电流有效值与最大值间的关系I ＝I m 2、U ＝U m2求解．阶梯练习4．(多选)如图12所示，某电路上接有保险丝、交流电压表、“220 V 900 W”的电饭锅及“220 V 200 W”的抽油烟机．现接入u ＝311sin 100πt (V)的交流电，下列说法正确的是( )图12A ．交流电压表的示数为311 VB ．1 s 内流过保险丝的电流方向改变100次C ．电饭锅的热功率是抽油烟机热功率的4.5倍D ．为保证电路正常工作，保险丝的额定电流不能小于5 A 【答案】BD考向三交变电流“四值”的理解和计算交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较【例4】如图14所示，N ＝50匝的矩形线圈abcd ，ab 边长l 1＝20 cm ，ad 边长l 2＝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 ＝3 000 r/min 的转速匀速转动，线圈电阻r ＝1 Ω，外电路电阻R ＝9 Ω，t ＝0时线圈平面与磁感线平行，ab 边正转出纸外、cd 边转入纸里．求：图14(1)t ＝0时感应电流的方向； (2)感应电动势的瞬时值表达式； (3)线圈转一圈外力做的功；(4)从图示位置转过90°的过程中流过电阻R 的电荷量．关键词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．【答案】(1)感应电流方向沿adcba(2)e ＝314cos (100πt ) V (3)98.6 J (4)0.1 C代入数据得W≈98.6 J.(4)从t＝0起线圈转过90°的过程中，Δt内流过R的电荷量：q＝NΔΦR ＋rΔtΔt＝NBΔSR＋r＝NBl1l2R＋r代入数据得q＝0.1 C.阶梯练习6．(多选)如图15所示，边长为L的正方形单匝线圈abcd，电阻为r，外电路的电阻为R，ab的中点和cd的中点的连线OO′恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度为B，若线圈从图示位置开始，以角速度ω绕OO′轴匀速转动，则以下判断正确的是( )图15A．图示位置线圈中的感应电动势最大为E m＝BL2ωB ．闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为e ＝12BL 2ωsin ωtC ．线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R 的电荷量为q ＝2BL2R ＋rD ．线圈转动一周的过程中，电阻R 上产生的热量为Q ＝πB 2ωL 4RR ＋r 2【答案】BD7．如图16甲所示为一台小型发电机的示意图，单匝线圈逆时针转动．若从中性面开始计时，产生的电动势随时间变化规律如图乙所示．已知发电机线圈内阻为1.0 Ω，外接灯泡的电阻为9.0 Ω.求：图16(1)写出流经灯泡的瞬时电流的表达式； (2)转动过程中穿过线圈的最大磁通量； (3)线圈匀速转动一周的过程中，外力所做的功．【答案】(1)i ＝0.62sin 100πt (A) (2)2.7×10－2Wb (3)7.2×10－2J（四）知识还原第1讲交变电流的产生和描述基础知识一、交变电流及其产生和图象 1．交变电流(1)定义：大小和方向都随时间做周期性变化的电流．(2)图象：如图1甲、乙、丙、丁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，如图甲所示．图12．正弦交变电流的产生和图象(1)产生：在匀强磁场里，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动． (2)两个特殊位置的特点：①线圈平面与中性面重合时，S ⊥B ，Φ最大，ΔΦΔt ＝0，e ＝0，i ＝0，电流方向将发生改变．②线圈平面与中性面垂直时，S ∥B ，Φ＝0，ΔΦΔt 最大，e 最大，i 最大，电流方向不改变．(3)电流方向的改变：线圈通过中性面时，电流方向发生改变，一个周期内线圈两次通过中性面，因此电流的方向改变两次．(4)图象：用以描述交变电流随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置开始计时，其图象为正弦曲线．如图2甲、乙所示．图2二、正弦式交变电流的描述1．周期和频率(1)周期(T)：交变电流完成一次周期性变化(线圈转一周)所需的时间，单位是秒(s)，公式T＝2πω.(2)频率(f)：交变电流在1 s内完成周期性变化的次数．单位是赫兹(Hz)．(3)周期和频率的关系：T＝1f或f＝1T.2．正弦式交变电流的函数表达式(线圈在中性面位置开始计时)(1)电动势e随时间变化的规律：e＝E m sin ωt，其中ω等于线圈转动的角速度，E m＝nBSω.(2)负载两端的电压u随时间变化的规律：u＝U m sin ωt.(3)电流i随时间变化的规律：i＝I m sin ωt.3．交变电流的瞬时值、峰值、有效值(1)瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数．(2)峰值：交变电流(电流、电压或电动势)所能达到的最大的值，也叫最大值．(3)有效值：跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值叫做交变电流的有效值．对正弦交流电，其有效值和峰值的关系为：E＝E m2，U＝U m2，I＝I m2.【深度思考】如图3甲、乙、丙、丁、戊所示，把5个面积相同的线圈放入同一匀强磁场中，绕不同的轴转动，在转动过程中感应电动势的最大值是否相同？为什么？图3【答案】相同，因为感应电动势的最大值E m＝nBSω，与转轴的位置无关，与线圈的形状无关．基础练习1．判断下列说法是否正确．(1)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，一定会产生正弦式交变电流．( ×)(2)线圈在磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动的过程中穿过线圈的磁通量最大时，产生的感应电动势也最大．( ×)(3)有效值公式I＝I m2适用于任何交变电流．( ×)(4)交流电气设备上所标的电压和电流值是交变电流的有效值．( √)(5)交流电压表和电流表测量的是交流电的平均值．( ×)(6)我国使用的交变电流周期是0.02 s，电流方向每秒改变50次．( ×)2．矩形线圈的面积为S，匝数为n，在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω匀速转动．当转到线圈平面与磁场垂直的图示位置时( )A．线圈中的电动势为nBSωB．线圈中的电动势为0C．穿过线圈的磁通量为0D．穿过线圈的磁通量变化率最大【答案】B.3．(多选)某小型发电机产生的交变电动势为e ＝50sin 100πt (V)．对此电动势，下列表述正确的有( )A ．最大值是50 2 VB ．频率是100 HzC ．有效值是25 2 VD ．周期是0.02 s【答案】CD.【解析】由e ＝E m sin ωt ＝50sin 100 πt (V)可知，E m ＝50 V ，E 有效＝E m2＝25 2 V ，ω＝100πrad/s ，T ＝2πω＝0.02 s ，f ＝50 Hz ，C 、D 正确．4．一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】电热器接到直流电源上，由功率表达式P ＝U 2R 可知，P ＝U 21R ＝100R .当其接到交流电源时，有P 2＝U 22R ，则U 2＝22U 1，U 2为正弦交流电的有效值，则此交流电的最大值U m ＝2U 2＝10 V ，C 正确．5．某手摇交流发电机，其线圈绕垂直于匀强磁场方向的轴(位于线圈平面内)匀速转动，产生的交变电流i 随时间t 变化的图象如图，由图象可知( )A ．该交变电流频率是0.4 HzB ．该交变电流有效值是0.8 AC ．该交变电流瞬时值表达式是i ＝0.8sin(5πt )AD ．t ＝0.1 s 时穿过线圈平面的磁通量最大【答案】C.。

云南省2018届高三物理《交变电流的产生与描述》单元

云南省新人教版物理2018届高三单元测试29《交变电流的产生与描述》(时间：90分钟满分：100分)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.用交流电流表和电压表测定的读数值是交流的瞬时值C.给定的交流数值，在没有特别说明的情况下都是指有效值D.对同一电阻且时间相同，则跟交流有相同的热效应的直流的数值是交流的有效值【答案】选C、D.【详解】交流电器设备上所标值及交流电表的测定值均为有效值，故A、B错；根据有效值的定义，D正确；通常情况，如果没有特别说明，给出的交流值均为有效值，故C正确.2.如图所示,面积均为S的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动,能产生正弦交变电动势e=BSωsinωt的图是( )【答案】选A.【详解】线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴(轴在线圈所在平面内)匀速转动,产生的正弦交变电动势为e=BSωsinωt,由这一原则判断,A图中感应电动势为e=BSωsinωt;B图中的转动轴不在线圈所在平面内;C、D图转动轴与磁场方向平行,而不是垂直.3.矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的转轴匀速转动，产生的交流电动势的最大值为E m.设t=0时线圈平面与磁场平行，当线圈的匝数增加一倍，转速也增大一倍，其他条件不变时，交流电的电动势为( )A.e=2E m sin2ωtB.e=4E m sin2ωtC.e=E m sin2ωtD.e=4E m cos2ωt【答案】选D.【详解】t=0时，线圈平面与磁场平行，此时磁通量为零，感应电动势达最大值，所以它应为余弦函数.当线圈的匝数和转速未增加时，e=E m cosωt当线圈的匝数和转速增加后，N′=2N,ω′=2ω感应电动势的最大值E m′=N′BSω′=4NBSω=4E m4.某交变电流表串联一电阻构成交变电压表，总电阻R=2 kΩ，然后将改装的电表接到u=311sin100πt V的交流电源上，则( )A.通过电流表电流的瞬时值为0.11sin100πt AB.作为改装的电压表，其两端电压的瞬时值为311sin100πt VC.电流表的示数为0.11 AD.作为改装的电压表，其示数应为311 V所以e′=4E m cos2ωt.故正确答案为D.【答案】选B、C.【详解】交流电表接入交变电流电路后，其示数均为有效值，但通过的电流还是交变电流的瞬时值，两端的电压也是瞬时值，电压的最大值是311 V，有效值是220 V；电流最大值是A=0.156 A，而有效值为0.11 A，故选B、C.5．电阻R1、R2与交流电源按照图所示甲方式连接，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R1的电流有效值是1.2 AB．R1两端的电压有效值是6 VC．通过R2的电流最大值是1.2 2 AD．R2两端的电压最大值是6 2 V【答案】B【详解】由i－t图象可知，电流最大值I m＝0.6 2 A，有效值I＝I m2＝0.6 A，因R1与R2串联，则I1＝I＝0.6 A，U1＝IR1＝6 V，I2m＝I m＝0.6 2 A，U2m＝I m R2＝12 2 V，故A、C、D错，B正确．6.如图所示，图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系．若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻，则经过1 min的时间，两电阻消耗的电功之比W甲∶W 乙为( )A ．1∶ 2B ．1∶2C ．1∶3D ．1∶6【答案】C【详解】电功的计算，I 要用有效值计算，图甲中，由有效值的定义得⎝⎛⎭⎪⎫122R ×2×10－2＋0＋⎝ ⎛⎭⎪⎫122R ×2×10－2＝I 12R ×6×10－2，解得I 1＝33 A ；图乙中，I 的值不变I 2＝1 A ，由W ＝UIt ＝I 2Rt 可以得到W 甲∶W 乙＝1∶3.7．如图所示，一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，在转动过程中，线框中的最大磁通量为Φm ，最大感应电动势为E m ，下列说法正确的是( ) A ．当磁通量为零时，感应电动势也为零 B ．当磁通量减小时，感应电动势在减小C ．当磁通量等于0.5Φm 时，感应电动势等于0.5E mD ．角速度ω等于E mΦm【答案】D【详解】当磁通量为零时，线圈处在和中性面垂直的位置，此时感应电动势最大，A 错误；当磁通量减小时感应电动势反而在增大，B 错误；当磁通量等于0.5Φm 时，线圈平面和磁场方向夹角为30°或150°，此时感应电动势的大小e ＝BS ωsin60°＝32E m ，C 错误；根据BS ω＝Φm ω＝E m 判断D 正确．8．将阻值为5 Ω的电阻接到内阻不计的交流电源上，电源电动势随时间变化的规律如图所示．下列说法正确的是( )A ．电路中交变电流的频率为0.25 HzB ．通过电阻的电流为 2 AC ．电阻消耗的电功率为2.5 WD ．用交流电压表测得电阻两端的电压是5 V 【答案】C【详解】由周期与频率的关系f ＝1T知，f ＝14×10－2 Hz ＝25 Hz ；电压的有效值U ＝U m 2＝52V ＝52 2 V ，通过电阻的电流I ＝U R ＝22 A ，电阻消耗的电功率为P ＝U2R ＝2．5 W ，交流电压表所测电压为有效值．故选C.9．如图(甲)所示，为电热毯的电路图，电热丝接在u ＝311sin100πt V 的电源上，电热毯被加热到一定温度后，通过装置P 使输入电压变为图(乙)所示的波形，从而进入保温状态，若电热丝电阻保持不变，此时交流电压表的读数是 ( )A ．110 VB ．156 VC ．220 VD ．311 V【答案】B解析：○V 测的是交流电压的有效值，设为U ，则有： U 2RT ＝22R·T2，解得U ＝155.5 V ，故B 正确．10．一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图甲所示，则下列说法正确的是( )A ．t ＝0时刻，线圈平面与中性面垂直B ．t ＝0.01 s 时刻，Φ的变化率最大C ．t ＝0.18 s 时刻，交流电动势达到最大D ．该线圈产生的交流电动势的图象如图乙所示【答案】B【详解】由Φt 图知，t ＝0时，Φ最大，即线圈处于中性面位置，此时e ＝0，故A 、D 两项错误；由图知T ＝0.18 s ，在t ＝0.01 s 时，Φ＝0，ΔΦΔt最大，e 最大，则B 项正确；在t ＝0.18 s 时，Φ最大，ΔΦΔt ＝0，e ＝0，则C 项错误．二、非选择题11．(16分)一矩形线圈abcd 放置在如图所示的有理想边界的匀强磁场中(OO ′的左边有匀强磁场，右边没有)，线圈的两端接一只灯泡．已知线圈的匝数n ＝100，电阻r ＝1.0 Ω，ab 边长L 1＝0.5 m ，ad 边长L 2＝0.3 m ，小灯泡的电阻R ＝9.0 Ω，磁场的磁感应强度B ＝1.0×10－2T ．线圈以理想边界OO ′为轴以角速度ω＝200 rad/s 按如图10－1－22所示的方向匀速转动(OO ′轴离ab 边距离为23L 2)，以如图所示位置为计时起点．求：(1)在0～T4的时间内，通过小灯泡的电荷量；(2)画出感应电动势随时间变化的图象(以abcda 方向为正方向，至少画出一个完整的周期)； (3)小灯泡消耗的电功率．【详解】 (1)通过小灯泡的电荷量q ＝I Δt ＝ER 总Δt ＝n ΔΦR 总＝nBL 1·23L 2R ＋r＝0.01 C. (2)ab 边在磁场里切割磁感线时最大感应电动势为E 1＝nBL 1·23L 2·ω，代入数据得E 1＝20 V.cd 边在磁场里切割磁感线时最大感应电动势为 E 2＝nBL 1·13L 2·ω，代入数据得E 2＝10 V. 图象如图所示．(3)设线圈的感应电动势的有效值为U ，则 2022R·T 2＋1022R·T 2＝U 2R·T ，得U 2＝125 V 2，则小灯泡消耗的电功率P ＝(U R 总)2R ，代入数据得P ＝11.25 W.12．如图所示，一个被x 轴与曲线方程y ＝0.2sin 10π3x (m)所围的空间中存在着匀强磁场．磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度B ＝0.2 T ．正方形金属线框的边长是L ＝0.2 m ，电阻是R ＝0.1 Ω，它的一边与x 轴重合，在拉力F 的作用下，以v ＝10 m/s 的速度水平向右匀速运动．试求：(1)拉力F 的最大功率是多少？(2)拉力F 要做多少功才能把线框拉过磁场区？(3)有位同学在老师的帮助下算出了曲线与x 轴所围的面积为0.12π m 2.请你再帮他算出线框右边框通过磁场区域的过程中通过线框某一截面的电荷量．(结果保留两位有效数字) 答案：(1)1.6 W (2)4.8×10－2J (3)7.6×10－2C解析：(1)当线框的一条竖直边运动到x ＝0.15 m 处时，线圈的感应电动势最大．E m ＝BLv ＝0.2×0.2×10 V＝0.4 V根据欧姆定律可得最大电流为I m ＝E m R＝4 A 所以拉力F 的最大值为F m ＝I m LB ＝0.16 N 拉力F 最大功率为P m ＝F m v ＝0.16×10 W＝1.6 W.(2)把线框拉过磁场区域时，因为有效切割长度是按正弦规律变化的，所以，线框中的电流也是按正弦规律变化的(有一段时间线框中没有电流)．电动势的有效值是E ＝E m2＝0.2 2 V通电时间为t ＝0.3×210s ＝0.18 s拉力做功W ＝E 2Rt ＝0.188 J ＝4.8×10－2J.(3)通过线框截面的电荷量q ＝I Δt ，而I ＝ΔΦR Δt ，所以q ＝ΔΦR当磁场全部进入线框内部时，通过线框截面的电荷量最多，q m ＝B ΔS R ＝0.2×0.120.1×πC ＝7.6×10－2C.。

2018版高考一轮总复习物理模拟演练：交变电流的产生和描述含答案

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。

其中1～6为单选，7～10为多选)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( )答案 C解析我国居民日常生活所用的是正弦式交流电，其电压的有效值是220 V ，最大值为311 V ，周期为0.02 s ，所以只有C 正确。

2．如图甲所示，标有“220 V 40 W”的灯泡和标有“20 μF 300 V”的电容器并联到交流电源上，为交流电压表，交流电源的输出电压如图乙所示，闭合开关。

下列判断正确的是( )A ．t ＝T 2时刻，的示数为零B ．灯泡恰好正常发光C ．电容器不可能被击穿 D.的示数保持110 2 V 不变答案 B解析的示数应是电压的有效值220 V ，故A 、D 错误；电压的有效值恰好等于灯泡的额定电压，灯泡正常发光，B 正确；电压的峰值U m ＝220 2 V≈311 V，大于300 V ，故有可能被击穿，C错误。

3．如图所示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)，现把一边长为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，磁场区的磁感应强度为0.4 T，线框电阻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答案 C解析线框通过磁场区，产生的感应电流先增大后减小，形成正弦交流电，周期为2lv＝0.4 s，感应电动势最大值为E m＝Blv＝8 V，有效值为4 2 V，感应电流最大值为16 A，有效值为8 2 A，则水平拉力最大值为F m＝BI m l＝12.8 N，A选项错误。

拉力的最大功率为P m＝F m v＝128 W，B选项错误；线框匀速通过，拉力做的功等于焦耳热，Q＝I2Rt＝25.6 J，C选项正确，D选项错误。

2018高考物理全国大一轮复习检测：第十一章交变电流第1课时交变电流的产生和描述含答案精品

第十一章交变电流第1课时交变电流的产生和描述【基础巩固】交变电流的产生1.(2016·济南检测)如图中闭合线圈都在匀强磁场中绕虚线所示的固定转轴匀速转动,不能产生正弦式交变电流的是( C )解析:线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动,就能产生正弦式交变电流,故选C.2. (2016·南昌检测)矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的转轴匀速转动,产生的交流电动势的最大值为E m.设t=0时线圈平面与磁场平行,当线圈的匝数增加一倍,转速也增大一倍,其他条件不变时,交变电流的电动势为( D )A.e=2E m sin 2ωtB.e=4E m sin 2ωtC.e=E m sin 2ωtD.e=4E m cos 2ωt解析:E m=nBSω,所以当n和ω都增大一倍时,电动势的最大值增大到原来的4倍,再考虑到计时时刻,所以选项D正确.·河北衡水质检)(多选)面积为S的两个完全相同的单匝金属线圈分别放置在图(甲)、(乙)所示的磁场中.(甲)图中是磁感应强度为B0的匀强磁场,线圈在磁场中以周期T绕OO′轴做匀速转动;(乙)图中的磁场的变化规律为B=B0cos 错误！未找到引用源。

,从图示时刻(t=0时刻)起计时,则( AD )A.两线圈中的磁通量变化规律均为Φ=B0Scos 错误！未找到引用源。

B.两线圈中感应电动势达到最大值的时刻不同C.两线圈中产生的交变电流的有效值不同D.从此刻起,T/4时间内流过线圈截面的电荷量相同解析:由于(甲)线圈在磁场中以周期T绕OO′轴做匀速转动,所以其角速度为错误！未找到引用源。

,其磁通量为Φ=BScos ωt=B0Scos 错误！未找到引用源。

,(乙)线圈的磁通量为Φ=BS=B0Scos 错误！未找到引用源。

,所以线圈在面积相同的情况下两者的磁通量的变化规律相同,选项A正确;由于两者实际产生的交变电流是相同的,因此两线圈中感应电动势达到最大值的时刻、两线圈中产生的交变电流的有效值、错误！未找到引用源。

2018年高考物理一轮复习专题47 交变电流的产生及描述(测)(含解析)

专题47 交变电流的产生及描述【满分：110分时间：90分钟】一、选择题(本大题共12小题，每小题5分，共60分。

在每小题给出的四个选项中. 18题只有一项符合题目要求； 912题有多项符合题目要求。

全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

)1．矩形线框绕垂直于磁场的轴匀速转动产生交流电，电动势瞬时值表达式为2202=（V），下列说法正确的是：（）teπ100sinA. t = 0时刻穿过线框的磁通量为最大220VB. 电动势的有效值2C. 交流电的周期为0.01s100（V）D. 若转速增大1tπ【答案】A【名师点睛】对中性面的理解（1）中性面是与磁场方向垂直的平面，是假想的一个参考面．（2）线圈平面位于中性面时，穿过线圈平面的磁通量最大，而磁通量的变化率为零，产生的感应电动势为零．（3）线圈平面与中性面垂直时，穿过线圈平面的磁通量为零，但磁通量的变化率最大，产生的感应电动势最大．（4）线圈每经过中性面一次，电流方向就改变一次，线圈转动一周，两次经过中性面，所以电流的方向改变两次．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随时间的变化如图所示,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．每当变换方向时，通过线圈的磁通量绝对值都为最大。

【答案】D【名师点睛】矩形线圈中产生正弦式电流，当线圈通过中性面时，磁通量最大，感应电动势为零，电动势方向发生改变．而当线圈与磁场平行时，磁通量为零，感应电动势最大，磁通量的变化率最大。

3A Hz，C Hz，220V【答案】A【解析】由图可知，该交流电的电压最大值为，所以有效值为220V，周期为0.02s，所以50，故选项A正确，选项BCD错误。

f Hz【名师点睛】根据图象可读出该交流电的周期和最大值，然后根据频率和周期，最大值与有效值的关系可直接求解；要能根据图象获取有用信息，并能利用这些信息进行有关运算。

2018届高考物理一轮复习专题交变电流的产生和描述专项练习

交变电流的产生和描述一、选择题(1～6题为单项选择题，7～11题为多项选择题)1．某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的交变电流的图象如图1所示，由图中信息可以判断( )图1A ．在A 、C 时刻线圈处于中性面位置B ．在B 、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了100次2．(2017·山东潍坊市联考)现在的调光灯、调速电风扇是用可控硅电子元件来实现调控的。

如图2所示为经过一个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一个二分之一周期中，前面四分之一周期被截去。

调节台灯上的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( )图2A ．U m B.U m2C.2U m2D.2U m 3．图3甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B 的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴OO ′匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与电阻R ＝10 Ω连接，与电阻R 并联的交流电压表为理想电表，示数是10 V 。

图乙是穿过矩形线圈磁通量Φ随时间t 变化的图象。

则下列说法正确的是( )图3A ．电阻R 上的电功率为20 WB ．0.02 s 时R 两端的电压瞬时值为零C ．R 两端的电压随时间变化的规律是u ＝14.1 cos 100πt (V)D ．通过R 的电流随时间变化的规律是i ＝cos 50πt (A)4．(2016·福建福州质检)某交流电源电动势随时间变化的规律如图4所示，现用该电源对标称值为“5 V 10 W”的电动机供电，电源内阻不计，下列说法正确的是( )图4A ．电动机的内阻为2.5 ΩB ．电动机的发热功率为10 WC ．通过电动机的电流为2 AD ．通过电动机的电流为2 2 A5．如图5所示，一半径为L 的导体圆环位于纸面内，O 为圆心。

2018年高考物理一轮复习讲练测专题44 交变电流的产生及描述测含解析

【满分：110分时间：90分钟】一、选择题（本大题共12小题，每小题5分，共60分。

在每小题给出的四个选项中. 1~8题只有一项符合题目要求； 9~12题有多项符合题目要求。

全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

）1．如图所示，有一个电热器R ，接在电压为u = 311s i t （V ）的交流电源上。

电热器工作时的电阻为100，电路中的交流电表均为理想电表。

由此可知A ．电压表的示数为311VB ．电流表的示数为2.2AC ．电热器的发热功率为967WD ．交流电的频率为100Hz【答案】B【名师点睛】本题考查交变电流最大值、有效值的理解和应用的能力，对于交流电表的测量值、计算交流电功率、电功等都用到有效值．注意感应电动势的最大值的求法，并掌握交流电的最大值与有效值的关系。

2．一交变电流的电压表达式为u ＝100s i n120πt （V ），由此表达式可知A ．用电压表测该电压其示数为100VB ．该交变电压的频率为60HzC ．将该电压加在100Ω的电阻两端，则该电阻消耗的电功率为100WD ．t ＝1/480s 时，该交流电压的瞬时值为50V【答案】B 【解析】从电压表达式中得出电压的最大值为，电压表显示的是有效u值，为：，故A错误；从电压表达式中得出角频率为，故频率，故B正确；将该电压加在的电阻两端，则该电阻消耗的电功率为：，故C错误；时，该交流电压的瞬时值为，故D错误。

【名师点睛】根据电压表达式中各物理量的含义去分析周期、有效值瞬时值，由功率公式计算消耗的电功率。

3．两只相同的电阻，分别通以正弦波形的交流电和方波形的交流电，两种交流电的最大值相等，且周期相等．在正弦波形交流电的一个周期内，正弦波形的交流电在电阻上产生的焦耳热为Q1，其与方波形交流电在电阻上产生的焦耳热Q2之比Q1∶Q2等于（）A．1∶1 B．2∶1 C．1∶2 D．4∶3【答案】B【名师点睛】此题考查了交流电的有效值；对于交变电流，求解热量、电功和电功率等与热效应有关的量，都必须用有效值。

高中物理2018年一轮复习同步习题_35交变电流的产生和

35交变电流的产生和描述一、选择题(1～6题只有一个选项符合题目要求，7～11题有多个选项符合题目要求)1．交流发电机工作时的电动势为e ＝E m sin ωt ，若将其电枢的转速提高1倍，其他条件不变，则其电动势变为( )A ．e ＝E m sin(ωt/2)B ．e ＝2E m sin(ωt/2)C ．e ＝E m sin(2ωt)D ．e ＝2E m sin(2ωt)2．在图示电路中，已知交流电源电压u ＝200sin 100πt V ，电阻R ＝100 Ω，则电流表和电压表的示数分别为( )A ．1.41 A 、200 VB ．1.41 A 、141 VC ．2 A 、200 VD ．2 A 、141 V3．如图所示，虚线OO′的左边存在着方向垂直于纸面向里的匀强磁场，右边没有磁场．单匝矩形线圈abcd 的对称轴恰与磁场右边界重合，线圈平面与磁场垂直．线圈沿图示方向绕OO′轴以角速度ω匀速转动(即ab 边先向纸外、cd 边先向纸内转动)，规定沿a→b→c→d→a 方向为感应电流的正方向．若从图示位置开始计时，下图四个图象中能正确表示线圈内感应电流i 随时间t 变化规律的是( )4．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 ω2R5．如图甲所示，一矩形线圈abcd 放置在匀强磁场中，并绕过ab 、cd 中点的轴OO′以角速度ω逆时针匀速转动．若以线圈平面与磁场夹角θ＝45°时(如图乙所示)为计时起点，并规定当电流自a 流向b 时的电流方向为正方向．则下列四幅图中正确的是( )6．一只氖管的启辉电压与交流电u＝50sin 314t V的有效值相等．若将这交流电接到氖管的两极，在一个周期内，氖管的发光时间为( )A．0.02 s B．0.015 sC．0.01 s D．0.018 s7．如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T，转轴O1O2垂直于磁场方向，线圈电阻为2 Ω.从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60°时的感应电流为1 A．那么( )A．线圈消耗的电功率为4 WB．线圈中感应电流的有效值为2 AC．任意时刻线圈中的感应电动势为e＝4cos 2πTtD．任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ＝Tπsin2πTt8．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成正弦函数关系，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 s两端电压变化规律的函数表达式为u＝2.5sin(200消耗的电功率为1.25 W．如图丙所示，若此交变电流由一矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生，当线圈的转速提升一倍时，电流表的示数为1 A．这一交变电流与图丁所示电流比较，其有效值之比为abcd边长为L，每边电阻均为转动，c、d两点与外电路相连，外电路电阻也)2两边的运动方向垂直．线圈的总电阻为r，外接电阻为R.线圈切割磁感线时，感应电动势的大小E；bc边所受安培力的大小F；外接电阻上电流的有效值I.。

2018年高考物理一轮复习专题12.1交变电流的产生和描述精讲深剖201711023123_7167

u＝Umsin ωt＝R＋rsin ωt
Em i＝Imsin ωt＝R＋rsin ωt
2.交变电流瞬时值表达式的书写 (1)确定正弦交变电流的峰值，根据已知图象读出或由公式 Em＝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：
-2-
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＝Imsin 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＝Imcos ωt. 【例 1】 (多选)如图 6 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( )
值
本讲有两个一级考点，在高考中考试的频率很低，都是出选择题，复习时候注意合理分配
时间。
（三）考点精讲考向一交变电流的产生及变化规律
1．交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)
物理量
规律
函数表达式
图象
磁通量
Φ＝Φmcos ωt＝BScos ωt
电动势电压电流
e＝Emsin ωt＝nBSωsin ωt REm
A．I1>I3 【答t;I2
D．I2=I3
【点评】解决本题的关键是要掌握电容器和电感的特性，知道电流的频率越低时，容抗越高；而线圈的频率越低时，感抗越小．
（二）考纲解读
主题
内容
要求
说明
交变电流、交变电流的图像

2018年高考模拟理综物理选编：交变电流的产生及其描述

乐陵一中交变电流的产生及其描述一、单选题（本大题共5小题，共30分）1.匝数为100匝的线圈通有如图3所示的交变电流图中曲线为余弦曲线的一部分，单匝线圈电阻，则在～内线圈产生的焦耳热为A. 80 JB. 85 JC. 90 JD. 125 J·B·解：根据有效值的定义方法可知：解得：总电阻为：；则10s内产生的焦耳热为：；故选：B．根据有效值的定义方法可求得一个周期内的有效值，再根据焦耳定律可求得10s内产生的热量．本题要注意明确该交流电中前二分之一周期为正弦交流电的四分之一周期，该时间内的有效值和最大值之间的关系仍然为：I.2.如图所示，直线MN右侧有垂直纸面向外的匀强磁场，一导线框一半处于匀强磁场中，时刻，框面与磁场垂直，现让线框以MN为轴匀速转动，并以开始运动的四分之一周期内的电流方向为正方向则下列图象中能表示线框中感应电流随时间变化的是A.B.C.D.·A·解：设线圈以MN为轴匀速转动，线圈始终有一半在磁场中产生感应电动势，图示位置线圈磁通量在最大，磁通量的变化率最小，即开始计时时，感应电流最小，在四分之第1页，共12页省级示范校---乐陵一中一个周期内，磁通量减小，根据楞次定律可知，产生的感应电流沿adcba方向，转过四分之一周期后，cd边进入磁场，磁通量增大，根据楞次定律可知，产生的感应电流方向沿adcba方向，电流逐渐减小，故A正确，B错误故选：A矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交流电由于线圈始终有一半在磁场中切割产生感应电动势，由法拉第电磁感应定律求出感应电流大小，有楞次定律判断电流的方向．本题主要考查了线圈在磁场中产生感应电动势，关键是抓住线圈始终有一半在磁场中，明确计时时刻3.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2：3C. 曲线a表示的交变电动势频率为50HzD. 曲线b表示的交变电动势有效值为·D·【分析】根据图象可分别求出两个交流电的最大值以及周期等物理量，然后进一步可求出其瞬时值的表达式以及有效值等本题考查了有关交流电描述的基础知识，要根据交流电图象正确求解最大值、有效值、周期、频率、角速度等物理量。

2018年高考物理一轮复习专题12.1交变电流的产生和描述高效演练201711023124

专题12.1 交变电流的产生和描述1．(多选)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 V B ．该交流电压的周期为0.02 sC ．将该电压加在“100 V 100 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100 V 【答案】BD2．(多选)一只闭合的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的变化图象如图1所示，则下列说法正确的是( )图1A ．t ＝0时刻线圈平面与中性面重合B ．t ＝0.1 s 时刻，穿过线圈平面的磁通量的变化率最大C ．t ＝0.2 s 时刻，线圈中有最大感应电动势D ．若转动周期减小一半，则电动势也减一半【答案】AB【解析】矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，当以线圈通过中性面时为计时起点，感应电动势瞬时表达式为e ＝E m sin ωt ，由题图可知Φ＝Φm cos ωt ，当Φ最大时，e ＝ΔΦΔt ＝0即e ＝0，当Φ＝0时，ΔΦΔt 为最大即e ＝E m .所以A 、B 正确，C 错误；由E m ＝NBS ω可知，周期减半时角速度增大一倍，则电动势就增大一倍，故D 错误．3．某小型旋转电枢式发电机所产生的交流电电动势为110 V 、频率为60 Hz ，要使它产生的电动势变为220 V 、频率变为50 Hz ，需要调整线圈的转速n 、匝数N 或磁感应强度的大小B .下列调整合适的是( )A ．使n 变为原来的1.2倍，B 变为原来的2倍，N 变为原来的1.2倍 B ．使n 变为原来的56，B 变为原来的56，N 变为原来的2倍C ．使n 变为原来的56，N 变为原来的2倍，B 不变D ．使n 变为原来的56，N 变为原来的2.4倍，B 不变【答案】D.4．一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图甲所示，则下列说法正确的是( )A ．t ＝0时刻，线圈平面与中性面垂直B ．t ＝0.01 s 时刻，Φ的变化率最大C ．t ＝0.02 s 时刻，交流电动势达到最大D ．该线圈产生的交流电动势的图象如图乙所示【答案】B.【解析】由Φ－t 图知，t ＝0时，Φ最大，即线圈处于中性面位置，此时e ＝0，故A 、D 两项错误；由图知T ＝0.04 s ，在t ＝0.01 s 时，Φ＝0，ΔΦΔt最大，e 最大，则B 项正确；在t ＝0.02 s 时，Φ最大，ΔΦΔt＝0，e ＝0，则C 项错误．5．(多选)如图4所示，理想变压器原线圈接有交流电源，当副线圈上的滑片P 处于图示位置时，灯泡L 能发光．要使灯泡变亮，可以采取的方法有( )A ．向下滑动PB ．增大交流电源的电压C．增大交流电源的频率D．减小电容器C的电容【答案】BC【解析】向下滑动P时，副线圈的匝数变少，由理想变压器的电压关系可知，副线圈两端的电压变小，灯泡变暗，选项A错误；增大交流电源的电压，由理想变压器的电压关系可知，副线圈两端的电压增大，灯泡变亮，选项B正确；电压不变，增大交流电源的频率，电容器的容抗减小，电路中的电流变大，灯泡变亮，选项C正确；减小电容器的电容，电容器的容抗增大，电路中的电流减小，灯泡变暗，选项D错误．6．如图5甲所示，理想变压器的原、副线圈匝数比n1∶n2＝10∶1，L1和L2是相同型号的白炽灯，L1与电容器C串联，L2与带铁芯的线圈L串联，为交流电压表．当原线圈接有如图乙所示的正弦交变电压时，两只灯泡的亮度相同，则( )图5A．与副线圈并联的电压表在t＝1×10－2 s时的示数为0B．与副线圈并联的电压表在t＝0.5×10－2 s时的示数为22 2 VC．当原线圈所接正弦交变电压的频率变为100 Hz时，灯泡L1变亮，灯泡L2变暗D．当原线圈所接交变电压的频率变为100 Hz时，灯泡L1变暗，灯泡L2变亮【答案】C7．(多选)如图6甲所示，标有“220 V40 W”的灯泡和标有“20 μF 300 V”的电容器并联到交流电源上，为交流电压表，交流电源的输出电压如图乙所示，闭合开关．下列判断正确的是( )图6A ．t ＝T2时刻，的示数为零B ．灯泡恰好正常发光C ．电容器有可能被击穿 D.的示数保持110 2 V 不变【答案】BC 【解析】的示数应是电压的有效值220 V ，故A 、D 错；电压的有效值恰好等于灯泡的额定电压，灯泡正常发光，B 正确；电压的峰值U m ＝220 2 V≈311 V，大于电容器的耐压值，故电容器有可能被击穿，C 正确．8．如图7所示，N 匝矩形导线框以角速度ω绕对称轴OO ′匀速转动，线框面积为S ，线框电阻、电感均不计，在OO ′左侧有磁感应强度为B 的匀强磁场，外电路接有电阻R 和理想电流表，那么可以确定的是( )图7A ．从图示时刻起，线框产生的瞬时电动势为e ＝NB ωS sin ωt B ．电流表的示数I ＝2ω4RNBS C ．R 两端电压的有效值U ＝ω2NBS D ．一个周期内R 上产生的热量Q ＝πωNBS 2R【答案】B9．(多选)如图8甲所示是一种振动发电装置的示意图，一个半径r ＝0.10 m 、匝数n ＝20匝的线圈套在永久磁铁槽中，槽中磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右侧视图如图乙所示)，线圈所在位置磁感应强度B 的大小均为B ＝0.60π T ，线圈的电阻R 1＝0.50 Ω，它的引出线接有R 2＝9.50 Ω的小灯泡L ，为理想交流电流表．当线圈框架的P 端在外力作用下沿轴线做往复运动，便有电流通过灯泡．若线圈往复运动的规律如图丙所示(v 取向右为正)，则下列判断正确的是( )图8A ．电流表的示数为0.24 AB ．0.01 s 时回路中的电流最大C ．回路中交流电的频率为50 HzD ．0.015 s 时灯泡L 中电流的方向为从C →L→D 【答案】CD10．(多选)如图9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 两点与外电路相连，外电路电阻也为r ，则下列说法中正确的是( )图9A ．S 断开时，电压表读数为22B ωL 2 B ．S 断开时，电压表读数为28B ωL 2C ．S 闭合时，电流表读数为210rB ωL 2D ．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BL27r【答案】BD11．如图10所示，一个半径为r 的半圆形线圈，以直径ab 为轴匀速转动，转速为n ，ab 的左侧有垂直于纸面向里(与ab 垂直)的匀强磁场，磁感应强度为B .M 和N 是两个集流环，负载电阻为R ，线圈、电流表和连接导线的电阻不计，求：图10(1)感应电动势的最大值；(2)从图示位置起转过14圈的时间内，负载电阻R 上产生的热量；(3)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；(4)电流表的示数．【答案】(1)π2Bnr 2(2)π4B 2r 4n 8R (3)πBr 22R (4)π2r 2nB2R【解析】(1)线圈绕轴匀速转动时，在电路中产生如图所示的交变电流．此交变电动势的最大值为E m ＝BS ω＝B ·πr 22·2πn ＝π2Bnr 2(2)在线圈从图示位置转过14圈的时间内，电动势的有效值为E ＝E m 2＝2π2Bnr22电阻R 上产生的热量为。

(新课标)2018年高考物理一轮复习第十一章交变电流传感器第一节交变电流的产生和描述随堂达标

解析：(1)e＝Emsin ωt＝nBS·2πfsin(2πft)
＝100×π1×0.05×2π×36000sin2π×36000tV
＝50sin 10πt (V)． (2)当 t＝310 s 时，
e＝50sin10π×310 V≈43.3 V.
(3)电动势的有效值为 E＝Em＝ 50 V≈35.4 V 22
1．通过一阻值 R＝100 Ω 的电阻的交变电流如图所示，其周期为 1 s．电阻两端电压的有效值为( )
A．12 V C．15 V
B．4 10 V D．8 5 V
解析：选 B.由电流的热效应可得UR2×1 s＝(0.1 A)2×R×0.4 s×2 ＋(0.2 A)2×R×0.1 s×2，其中 R＝100 Ω，可得 U＝4 10 V，B 正确．
0＝
Im·sin2Tπt－π4，t＝T8，故 D 选项正确．
4.如图所示，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＝π1 T，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310 s 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310 s 通过电阻 R 的电荷量是多少？
2．(2015·高考四川卷)小型手摇发电机
线圈共 N 匝，每匝可简化为矩形线圈
abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，
方向垂直于线圈中心轴 OO′，线圈绕
OO′匀速转动，如图所示．矩形线圈 ab 边和 cd 边产生的感
Байду номын сангаас
应电动势的最大值都为 e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压( )

2018届高考物理一轮总复习专题11 交变电流第1讲交变电流的产生和描述课后提能演练

交变电流的产生和描述选择题：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5～7题有多项符合题目要求．1．我们生活中所使用的电流一般以交变电流居多，关于交变电流，下列说法正确的是( )A ．交流电器设备上所标的电压和电流值是交变电流的峰值B ．用交流电流表和电压表测定的读数值是交变电流的最大值C ．给定的交变电流数值，在没有特别说明的情况下是指有效值D ．保险丝的额定电流、电容器的耐压值是交变电流的有效值【答案】C【解析】各类交流用电器铭牌上所示的值、各类交流电表所测量得的值均为有效值，给定交流值凡是没有说明的以及保险丝的熔断电流等均为有效值，电容器的耐压值为最大值，故选项A 、B 、D 错误，C 正确．2．如图所示电路，电阻R 1与电阻R 2阻值相同，都为R ，和R 1并联的D 为理想二极管(正向电阻可看作零，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R 2上的电压有效值为( )A ．10 VB ．20 VC ．15 VD ．510 V【答案】D【解析】电压值取正值时，即在前半个周期内，二极管电阻为零，R 2上的电压等于输入电压值，电压值取负值时，即在后半周期内，二极管电阻无穷大可看作断路，R 2上的电压等于输入电压值的一半，据此可设加在R 2的电压有效值为U ，根据电流的热效应，在一个周期内满足U 2R T ＝202R ·T 2＋102R ·T 2，可求出U ＝510 V ．故选项D 正确． 3．一个边长为6 cm 的正方形金属线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，电阻为0.36 Ω.磁感应强度B 随时间t 的变化关系如图所示，则线框中感应电流的有效值为( )A ．2×10－5 AB ．6×10－5A C ．22×10－5 A D ．322×10－5 A 【答案】B【解析】由法拉第电磁感应定律和欧姆定律可得0～3 s 内产生的感应电流I 1＝2×10－5A ，3～5 s 内产生的感应电流I 2＝3×10－5 A ，且与0～3 s 内方向相反，于是可作出i 随时间t 变化的图象如图所示．由有效值的定义得I 21Rt 1＋I 22Rt 2＝I 2Rt ，代入数据可得I ＝6×10－5A ，故B 选项正确．4．将硬导线中间一段折成不封闭的正方形，每边长为l ，它在磁感应强度为B ，方向如图所示的匀强磁场中匀速转动，转速为n ，导线在a ，b 两处通过电刷与外电路连接，外电路接有额定功率为P 的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，灯泡的电阻应为( )A ．πl 2nB 2PB ．πl 2nB 2PC ．l 2nB 22PD ．l 2nB 2P【答案】B 【解析】单匝正方形线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，将产生正弦式交变电流，则电动势的最大值E m ＝Bl 2ω＝2πnBl 2，其有效值E ＝E m2＝2πnBl22，计算小灯泡的额定功率P要用其有效值，即P ＝E 2R .R ＝E 2P ＝πBnl 22P ，故只有B 选项正确．5．如图所示，形状或转轴位置不同、但面积均为S 的单匝线圈处在同一个磁感应强度为B 的匀强磁场中，以相同的角速度ω匀速转动，从图示的位置开始计时，则下列正确的说法是( )A．感应电动势与时间的关系图象均为正弦图象B．感应电动势与时间的关系图象均为余弦图象C．感应电动势峰值、瞬时值都不同D．感应电动势峰值、瞬时值都相同【答案】AD【解析】当转动轴不是线圈对称轴时，只要转轴与磁场垂直，不论线圈形状如何，转轴位置如何，最大值均为E m＝NBSω，S，ω，B，N相同，所以E m相同，从中性面开始计时，瞬时值为正弦形式e＝E m sin ωt，可见瞬时值也相同，选项A、D对．6．如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中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转动时产生的感应电流等于绕P2转动时产生的感应电流B．线圈绕P1转动时产生的感应电动势小于绕P2转动时产生的感应电动势C．线圈绕P1和P2转动时产生的感应电流的方向相同，都是a→d→c→bD．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【答案】AC【解析】线圈转动产生的感应电动势的大小与转动轴的位置无关，选项A正确，B错误；绕两个轴转动产生的感应电流的大小相等，从上向下看，线框逆时针旋转，电流的方向应为a→d→c→b，选项C正确；电流相等，cd受到的安培力也相等，选项D错误．7．如图甲所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO′以恒定的角速度ω转动．当从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈中产生的交变电流按照图乙所示的余弦规律变化，则在t＝π2ω时刻( )甲乙A．线圈中的电流最大B．穿过线圈的磁通量为零C．线圈所受的安培力为零D．线圈中的电流为零【答案】CD【解析】t＝π2ω＝T4，此时线圈位于中性面位置，所以穿过线圈的磁通量最大，选项B错误；由于此时感应电动势为零，所以线圈中电流为零，线圈所受的安培力为零，选项A 错误，C、D正确．。

高考物理一轮复习专项训练及答案解析—交变电流的产生和描述

高考物理一轮复习专项训练及答案解析—交变电流的产生和描述1.在匀强磁场中，匝数N＝100的矩形线圈绕垂直磁感线的转轴匀速转动，线圈中产生的感应电动势随时间变化规律如图所示，则下列说法正确的是()A．t＝0.5×10－2 s时，线圈平面与中性面重合B．t＝1×10－2 s时，线圈中磁通量变化率最大C．穿过每一匝线圈的最大磁通量为1×10－3 WbD．线圈转动的角速度为50π rad/s2.(2022·广东卷·4)如图是简化的某种旋转磁极式发电机原理图．定子是仅匝数n不同的两线圈，n1>n2，二者轴线在同一平面内且相互垂直，两线圈到其轴线交点O的距离相等，且均连接阻值为R的电阻，转子是中心在O点的条形磁铁，绕O点在该平面内匀速转动时，两线圈输出正弦式交变电流．不计线圈电阻、自感及两线圈间的相互影响，下列说法正确的是()A．两线圈产生的电动势的有效值相等B．两线圈产生的交变电流频率相等C．两线圈产生的电动势同时达到最大值D．两电阻消耗的电功率相等3．一只低压电源输出的交变电压为U＝102sin 314t (V)，π取3.14，以下说法正确的是()A ．这只电源可以使“10 V 2 W ”的灯泡正常发光B ．这只电源的交变电压的周期是314 sC ．这只电源在t ＝0.01 s 时电压达到最大值D ．“10 V 2 μF ”的电容器可以接在这只电源上4.(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式交变电流的图像，当调整线圈转速后，其在同一磁场中匀速转动过程所产生正弦式交变电流的图像如图线b 所示．下列关于这两个正弦式交变电流的说法中正确的是( )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 ．交变电流a 的电动势瞬时值表达式为e ＝10sin(5πt ) VD ．交变电流b 的电动势最大值为203V 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 VB ．20 VC ．15 VD ．14.1 V6．(2018·全国卷Ⅲ·16)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u 0，周期均为T ，如图所示．则Q 方∶Q 正等于( )A ．1∶ 2B.2∶1 C ．1∶2 D ．2∶17．(多选)如图所示，一个半径为r 的半圆形线圈，以直径ab 为轴匀速转动，转速为n ，ab 的左侧有垂直于纸面向里(与ab 垂直)的匀强磁场，磁感应强度大小为B .M 和N 是两个集流环，负载电阻为R ，线圈、电流表和连接导线的电阻不计，若图示位置为初始时刻，则( )A ．感应电动势的最大值为2π2Bnr 2B ．从图示位置起到转过14转的时间内，负载电阻R 上产生的热量为π4B 2nr 48RC ．从图示位置起到转过14转的时间内，通过负载电阻R 的电荷量为πBr 22RD ．电流表的示数为π2r 2nB 2R8．(多选)(2023·陕西咸阳市模拟)如图所示，发电机内部线圈处于磁体和圆柱形铁芯之间的径向磁场中，磁体的N 、S 极间的过渡区域宽度很小，可忽略不计．线圈的匝数为N 、面积为S 、总电阻为r ，线圈所在位置的磁感应强度大小为B .当线圈以角速度ω匀速转动时，额定电压为U 、电阻为R 的小灯泡在电路中恰能正常发光，则( )A．发电机输出的电流为矩形波交流电B．灯泡两端电压U＝22NBSωC．感应电动势的有效值是(1＋rR)UD．转动过程中穿过线圈的磁通量始终为零9．(多选)如图甲所示，电阻不计、面积S＝0.04 m2的固定矩形线圈水平放置，与线圈平面垂直的空间有均匀分布的匀强磁场，磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示．此时与线圈连接的额定电压是40 V的灯泡正常发光，氖泡两端瞬时电压达到40 V时开始发光．下列说法正确的是(不计灯丝电阻随温度的变化)()A．氖泡两端电压的瞬时值表达式为u＝402·cos 100πt (V)B．矩形线圈匝数N＝50匝C．氖泡的发光频率为50 HzD．若将氖泡换成一个耐压值为40 V的电容器，电容器可以安全工作10.如图所示，间距为L的光滑平行金属导轨，水平地放置在竖直向上且磁感应强度大小为B 的匀强磁场中，一端接阻值为R的电阻．一有效电阻为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 上产生的热量； (2)从t ＝0到t ＝2πω时间内，外力F 所做的功．11.(2023·山东德州市模拟)如图所示，坐标系xOy 的第一、四象限的两块区域内分别存在垂直纸面向里、向外的匀强磁场，磁感应强度的大小均为1.0 T ，两块区域曲线边界的曲线方程为y ＝0.5sin 2πx (m)(0≤x ≤1.0 m)．现有一单匝矩形导线框abcd 在拉力F 的作用下，从图示位置开始沿x 轴正方向以2 m/s 的速度做匀速直线运动，已知导线框长为1 m 、宽为0.5 m 、总电阻为1 Ω，开始时bc 边与y 轴重合．则导线框穿过两块区域的整个过程拉力F 做的功为( )A ．0.25 JB ．0.375 JC ．0.5 JD ．0.75 J12．(多选)如图所示的正方形线框abcd 的边长为L ，每边电阻均为r ，在垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B 的匀强磁场中绕cd 轴以角速度ω匀速转动，c 、d 两点与一阻值为r 的电阻相连，各表均可视为理想电表，导线电阻不计，则下列说法中正确的是( )A ．线框abcd 产生的电流为交变电流B ．当S 断开时，电压表的示数为零C．当S断开时，电压表的示数为28BωL2D．当S闭合时，电流表的示数为2BωL2 14r1．C 2.B 3.A 4.BCD 5.D 6.D 7．BCD8．AC [线圈在径向磁场中做切割磁感线运动，产生的感应电动势大小不变，方向做周期性变化，发电机输出的电流为矩形波交流电，A 正确；线圈以角速度ω匀速转动时，根据法拉第电磁感应定律，则有感应电动势的最大值为E m ＝NBSω，因磁场是辐向磁场，线圈切割磁感线的有效速度大小不变，所以发电机产生的感应电动势的有效值E ＝NBSω，灯泡两端电压U ＝NBSωR ＋rR ，B 错误；根据闭合电路欧姆定律，电源电动势大小为E ＝U R (R ＋r )＝(1＋r R )U ，C 正确；若转动过程中穿过线圈的磁通量始终为零，则不会产生感应电动势，D 错误．]9．AB [根据法拉第电磁感应定律可知，矩形线圈中会产生周期为0.02 s 的正弦式交流电，因为小灯泡正常发光，其两端电压有效值为40 V ，因此原线圈两端电压的瞬时值表达式为 u ＝402cos 100πt (V)，A 项正确；线圈产生的正弦式交流电电动势的最大值E m ＝NBSω＝40 2 V ，解得N ＝50匝，B 项正确；一个周期内，氖泡发光两次，因此氖泡发光频率是交流电频率的两倍，为100 Hz ，C 项错误；电容器的击穿电压(耐压值)指的是电压的最大值，题述交流电压的最大值大于40 V ，所以耐压值为40 V 的电容器接在氖泡位置将被击穿，D 项错误．]10．(1)(BL v m R ＋r )2πR ω (2)πB 2L 2v m 2ω(R ＋r )解析 (1)由导体棒切割磁感线产生感应电动势有E ＝BL v ，得e ＝BL v m sin ωt回路中产生正弦式交变电流，其有效值为E 有效＝BL v m 2在0～2πω时间内，电阻R 上产生的热量 Q ＝(E 有效R ＋r )2R ·2πω＝(BL v m R ＋r )2πR ω. (2)由功能关系得：外力F 所做的功W ＝R ＋r R Q ＝πB 2L 2v m 2ω(R ＋r ). 11．D [导线框位移为0≤x ≤0.5 m 过程，只有bc 边在磁场中切割磁感线，产生的电动势大小为E 1＝By v ＝sin 2πx (V)，此过程所用时间为t 1＝0.52s ＝0.25 s ，此过程的最大电动势为E 1m ＝sin(2π×0.25) V ＝1.0 V ，导线框位移为0.5 m<x ≤1.0 m 过程，bc 边和ad 边都在磁场中切割磁感线，产生的电动势方向相同，则导线框的电动势大小为E 2＝2|sin 2πx | (V)，此过程所用时间为t 2＝1.0－0.52s ＝0.25 s ，此过程的最大电动势为E 2m ＝2|sin(2π×0.75)| V ＝2.0 V ，导线框位移为1.0 m<x ≤1.5 m 过程，只有ad 边在磁场中切割磁感线，产生的电动势大小为E 3＝sin 2πx (V)，此过程所用时间为t 3＝1.5－1.02s ＝0.25 s ，此过程的最大电动势为E 3m ＝sin(2π×1.25) V ＝1.0 V ，则此过程中导线框的感应电动势随时间变化如图所示根据 Q ＝U 2R t ，可知此过程导线框产生的焦耳热为Q ＝⎝⎛⎭⎫1.0221×0.25 J ＋⎝⎛⎭⎫2.0221×0.25 J ＋⎝⎛⎭⎫1.0221×0.25 J ＝0.75 J ，根据能量守恒可知导线框穿过两块区域的整个过程，拉力F 做的功为0.75 J ，D 正确，A 、B 、C 错误．]12．ACD [线框abcd 绕着垂直于磁场的轴匀速转动，故产生的电流为交变电流，故A 正确；产生的交流电的电动势最大值为E m ＝BL 2ω，有效值为E ＝BL 2ω2，当S 断开时，电压表测量的电压为cd 间的电压，故U ＝14E ＝28BL 2ω，故B 错误，C 正确；当S 闭合时，电路总电阻为3r ＋r 2，ab 中的电流为I ＝E 7r 2＝27r BL 2ω，电流表的示数I A ＝I 2＝2BL 2ω14r，故D 正确．]。

2018年高考物理一轮复习专题47交变电流的产生及描述(讲)(含解析)

专题47 交变电流的产生及描述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 1．交变电流大小和方向都随时间做周期性变化的电流．如图(a)、(b)、(c)、(d)所示都属于交变电流．其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流，简称正弦式电流，如图(a)所示．2．正弦交流电的产生和图象(1)产生：在匀强磁场里，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动． (2)中性面①定义：与磁场方向垂直的平面． ②特点a ．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．b ．线圈转动一周，两次经过中性面．线圈每经过中性面一次，电流的方向就改变一次． (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，其图象为正弦函数曲线．二、正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值 1．周期和频率(1)周期(T )：交变电流完成一次周期性变化(线圈转一周)所需的时间，单位是秒(s)，公式ωπ2=T .(2)频率(f )：交变电流在1 s 内完成周期性变化的次数．单位是赫兹(Hz)． (3)周期和频率的关系：fT 1=2．正弦式交变电流的函数表达式(线圈在中性面位置开始计时) (1)电动势e 随时间变化的规律：e ＝E m sin_ωt . (2)负载两端的电压u 随时间变化的规律：u ＝U m sin_ωt .(3)电流i 随时间变化的规律：i ＝I m sin_ωt .其中ω等于线圈转动的角速度，E m ＝nBS ω. 3．交变电流的瞬时值、峰值、有效值(1)瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数．(2)峰值：交变电流的电流或电压所能达到的最大值，也叫最大值．(3)有效值：跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值叫做交变电流的有效值．对正弦交流电，其有效值和峰值的关系为：2m E E =、2m U U =、2m I I =.(4)平均值：是交变电流图象中波形与横轴所围面积跟时间的比值．考点一交变电流的变化规律1．正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)2. (1)线圈平面与中性面重合时，S ⊥B ，Φ最大，t∆∆Φ＝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，t∆∆Φ最大，e 最大，i 最大，电流方向不改变．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，其变化规律与线圈的形状、转动轴处于线圈平面内的位置无关．②Φ－t图象与对应的e－t图象是互余的．★重点归纳★1、解决交变电流图象问题的三点注意(1)只有当线圈从中性面位置开始计时，电流的瞬时值表达式才是正弦形式，其变化规律与线圈的形状及转动轴处于线圈平面内的位置无关．(2)注意峰值公式E m＝nBSω中的S为有效面积．(3)在解决有关交变电流的图象问题时，应先把交变电流的图象与线圈的转动位置对应起来，再根据特殊位置求特征解．★典型案例★（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像，当调整线圈转速后，其在同一磁场中匀速转动过程中所产生正弦交流电的图像如图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的瞬时值为u=10sin5πt（v）D．交流电b电压的最大值为20/ 3V【答案】BCD【名师点睛】本题考查的是学生读图的能力，根据图象读出交流电的最大值和周期，同时要掌握住交变电流的产生的过程.★针对练习1★发电机转子是匝数n=100，边长L=20cm的正方形线圈，其置于磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中，绕着垂直磁场方向的轴以ω=100π(rad／s)的角速度转动，当转到线圈平面与磁场方向垂直时开始计时.线圈的电阻r=1Ω，外电路电阻R=99Ω.试求：(1)写出交变电流瞬时值表达式； (2)外电阻上消耗的功率； (3)从计时开始，线圈转过3π过程中，通过外电阻的电荷量是多少? 【答案】(1) i=6.28sin100πt (2) 1.95×103W (3) 1×10-2C 【解析】 (1)电动势的最大值：E m =nB ωL 2=200π=628(V) 根据闭合电路欧姆定律得 I m =mE R r+=6.28A 故交变电流瞬时值表达式：i=6.28sin100πt (2)电流的有效值I=m I 21由P=I 2R 得外电阻上的消耗功率： P=(m I 21)2R=1.95×103W (3)从计时开始到线圈转过3π过程中，平均感应电动势由E=n t∆∆Φ得 =E t2BL n t cos60n 2m m ∆∙=∆︒Φ-Φ平均电流： = E /( R+r) =nBL 2／2(R+r)·Δt通过外电阻的电荷量： q=·Δt= nBL 2／2(R+r) =1×10-2C★针对练习2★（多选）如图所示，某玩具电磁驱动发电机可简化为在匀强磁场中的一匝闭合金属线圈，线圈平面与磁感应强度方向垂直，磁场的磁感应强度大小为B ，线圈面积为S ，电阻为R .当线圈以右边为轴，以恒定的角速度ω匀速转动时，下列叙述中正确的是：（）A B ．转过30°时，线圈中的电流方向为逆时针C ．转过90°的过程中，通过线圈导线某一横截面的电荷量为BS RD ．线圈转动一周产生的热量为2πωB 2S2R【答案】AC【名师点睛】线圈中产生正弦式电流．感应电动势最大值m E BS ω=，由m E =及欧姆定律求解电流的有效值．根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律和电流的定义式求出电量．根据2Q I Rt =求解线框转一周的过程中，产生的热量考点二交变电流的“四值”的比较与理解1．交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较2. 交变电流瞬时值表达式的求法 (1)先求电动势的最大值E m ＝nBS ω； (2)求出角速度ω，Tπω2=； (3)明确从哪一位置开始计时，从而确定是正弦函数还是余弦函数； (4)写出瞬时值的表达式． ★重点归纳★1、求交变电流有效值的方法（1）公式法利用2m E E =、2m U U =、2m I I =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“相同时间”至少取一个周期或周期的整数倍．（3）利用能量关系当有电能和其他形式的能转化时，可利用能的转化和守恒定律来求有效值．注意：非正弦式交流电有效值的求解根据电流的热效应进行计算，其中，交变电流的有效值是根据电流通过电阻时产生的热效应定义的，即让交变电流和直流电流通过相同的电阻，在相同的时间里若产生的热量相同，则交变电流(电压)的有效值就等于这个直流电流(电压)的值，即求解交变电流有效值问题必须在相同电阻、相同时间、相同热量的“三同”原则下求解． ★典型案例★（多选）某交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间的关系如图所示，如果此线圈和一个100R =Ω的电阻构成闭合回路，不计电路的其他电阻，下列说法中正确的是：（）A 、交变电流的周期为0.04sB 、电阻R 两端的有效电压是100VC 、交变电流的有效值为1AD 、交变电流的最大值为1A 【答案】AD【名师点睛】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。

2018届高考物理一轮复习专题交变电流的产生和描述检测题

2018年高考物理一轮复习专题12.1交变电流的产生和描述精讲深剖

云南省2018届高三物理 《交变电流的产生与描述》单元

2018版高考一轮总复习物理模拟演练：交变电流的产生和描述含答案

2018高考物理全国大一轮复习检测：第十一章 交变电流 第1课时 交变电流的产生和描述 含答案 精品

2018年高考物理一轮复习 专题47 交变电流的产生及描述(测)(含解析)