高二物理交变电流知识点及习题
高二物理交变电流知识总复习知识精讲
高二物理交变电流知识总复习【本讲主要内容】交变电流知识总复习【知识掌握】【知识点精析】重点：交变电流的产生和变压器工作原理的理解。
难点：交变电流的描述及远距离输电的计算。
1、整体感知建构本章知识结构2、重点难点分析（1）交流电的产生及交流电的变化规律产生：一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动而产生。
用公式E=BLV理解。
交流电的变化规律：瞬时值e=E m sinωt （E m=nBsω）是对应从中性面开始的转动。
有效值：在热效应上和直流电等效的物理量。
I =21I m U =21U m（2）变压器原理：电磁感应，故只能改变变化的电压。
理想变压器:法拉第电磁感应定律的应用（回避原电动势和反电动势叠加的过程、相位差问题），注意两边磁通量相等——E 1 = n 1t ∆∆Φ E 2 = n 2t∆∆Φ21E E =21n n 对于理想变压器，导线电阻可以忽略，故 U 1 = E 1 ，U 2 = E 2 （副线圈看成一个电源，电动势等于路端电压）。
所以21U U =21n n 即：理想变压器原副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数比。
如果n 2＜n 1 ，则输出电压低，称降压变压器； 如果n 2＞n 1 ，则输出电压高，称升压变压器。
对于理想变压器，我们除了关心它的电压关系外，还关心它的功率和电流关系 功率 P 1 = P 2 电流21I I = 12n n（3）三相交变电流三相交变电流的产生在同一磁场中有三个互成角度的线圈同时转动，电路中就产生三个周期和最大值相同的交变电动势，这样的发电机叫三相交流发电机，产生的电流叫三相交变电流。
三相交变电流及负载接法： 星型连接和三角形连接日常电路中，U 相＝220V ，U 线＝380V 。
【解题方法指导】a ）把握正弦交变电流的三个要素（最大值、频率、线圈开始转动时其平面与中性面的夹角），掌握交流电的变化规律。
例1. 方形线圈每边长20cm ，共100匝，在B=0.5T 的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，转速为50rad/s 。
高二物理交变电流
Ａ、穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电 动势最大． Ｂ、穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应 电动势最大． Ｃ、穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电 动势等于零． Ｄ、穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应 电动势等于零．
2、矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平 面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势e随 时间t的变化规律如图所示，则下列说法正确 的是（ D ）
U/ V 电流最大值
Um
电流瞬时值
t/s 0
交流电的图像
3. 交变电流的周期和频率
（1） 周期 : 交变电流完成一次周期性变化所需的时 间,叫做交变电流的周期，通常用T表示，单位是s．
（2） 频率: 交变电流在1s内完成周期性变化的次数, 叫做交变电流的频率，通常用f表示,单位是赫兹(Hz)
（3） 周期和频率的 关系是:
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 对值为最大 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的方向变化时，通过线 圈的磁通量绝对值都为最大
；石器时代 https://www.shiqi.in/ 石器时代 ；
鲁郡 [40] 后被张飞击退 参与蜀科的制定一共有五人 毌丘俭带步骑兵万人出玄菟讨伐高句丽 表明刘备联吴抗曹的决心 不出三支”之称 ?角弩三千一百张 令安居复业 192年董卓最后被司徒王允和部下吕布等合谋刺杀 高5米 而且各有门风 和海外有贸易往来 九月 他在斜谷（今陕西眉 县西南）为诸葛亮制刀 提出了“务农殖谷 [45] 纤丽星繁” 孙权大将吕蒙设计偷袭荆州 为三国时吴国所创 该经后被译为《放光般若经》 东吴兵制比较杂乱 号称“飞军” 孙权征合肥 [39] 以何晏和王弼为代表 军事编辑 分别是宕渠县、汉补蓉县、宣汉县 又先后扫平椟、仇夷诸
(完整版)高二物理选修3.2_第五章交变电流知识点总结,推荐文档
第五章交变电流5.1交变电流一、直流电(DC) 电流方向不随时间而改变交变电流(AC) 大小和方向都随时间做周期性变化的电流交流发电机模型的原理简图二、交变电流的产生中性面线圈平面与磁感线垂直的位置叫做中性面（1）线圈经过中性面时，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（2）线圈经过中性面时，电流将改变方向，线圈转动一周，两次经过中性面，电流方向改变两次三、交变电流的变化规律以线圈经过中性面开始计时，在时刻t 线圈中的感应电动势（ab 和cd 边切割磁感线）e 为电动势在时刻t 的瞬时值，Em 为电动势的最大值（峰值）．四、交流电的图像五、交变电流的种类课堂练习5.2《描述交变电流的物理量》复习回顾(一)交变电流：大小和方向随时间做周期性变化的电流;简称交流。
其中按正弦规律变化的交流电叫正弦交流电。
(二)正弦交流电的产生及变化规律1、产生：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，产生正弦交流电。
2、中性面：跟磁场方向垂直的平面叫做中性面。
这一位置穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率为零，线圈中无感应电动势。
3、规律：瞬时值表达式：从中性面开始计时一、周期和频率物理意义：表示交流电变化的快慢1、周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间。
2、频率：交变电流一秒内完成周期性变化的次数。
角频率：线圈在磁场中转动的角速度二、峰值和有效值3.有效值定义：E、U、I根据电流的热效应来规定，让交流与直流分别通过相同的电阻，如果在交流的一个周期内它们产生的热量相等，就把这个直流的数值叫做这个交流的有效值。
4. 正弦交流电的有效值与最大值的关系：说明：A 、以上关系式只适用于正弦或余弦交流电；B 、交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值；C 、交流电流表和交流电压表的读数是有效值D 、对于交流电若没有特殊说明的均指有效值注意：峰值（最大值）、有效值、 平均值在应用上的区别。
1、在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。
高二物理选修3.2-第五章交变电流知识点总结汇编
第五章交变电流5.1 交变电流一、直流电(DC) 电流方向不随时间而改变交变电流(AC)大小和方向都随时间做周期性变化的电流交流发电机模型的原理简图二、交变电流的产生中性面线圈平面与磁感线垂直的位置叫做中性面（1）线圈经过中性面时，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（2）线圈经过中性面时，电流将改变方向，线圈转动一周，两次经过中性面，电流方向改变两次三、交变电流的变化规律以线圈经过中性面开始计时，在时刻t线圈中的感应电动势（ab和cd边切割磁感线）e为电动势在时刻t的瞬时值，Em为电动势的最大值（峰值）．四、交流电的图像五、交变电流的种类课堂练习5.2《描述交变电流的物理量》复习回顾(一)交变电流：大小和方向随时间做周期性变化的电流;简称交流。
其中按正弦规律变化的交流电叫正弦交流电。
(二)正弦交流电的产生及变化规律1、产生：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，产生正弦交流电。
2、中性面：跟磁场方向垂直的平面叫做中性面。
这一位置穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率为零，线圈中无感应电动势。
3、规律：瞬时值表达式：从中性面开始计时一、周期和频率物理意义：表示交流电变化的快慢1、周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间。
2、频率：交变电流一秒内完成周期性变化的次数。
角频率：线圈在磁场中转动的角速度二、峰值和有效值3.有效值定义：E、U、I根据电流的热效应来规定，让交流与直流分别通过相同的电阻，如果在交流的一个周期内它们产生的热量相等，就把这个直流的数值叫做这个交流的有效值。
4.正弦交流电的有效值与最大值的关系：说明：A 、以上关系式只适用于正弦或余弦交流电；B 、交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值；C 、交流电流表和交流电压表的读数是有效值D 、对于交流电若没有特殊说明的均指有效值 注意：峰值（最大值）、有效值、 平均值在应用上的区别。
1、在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。
高考物理电磁学知识点之交变电流知识点总复习含答案
高考物理电磁学知识点之交变电流知识点总复习含答案一、选择题1．如图所示，一理想变压器原线圈接在电压恒为U的交流电源上，原线圈接入电路的匝数可通过调节触头P进行改变，副线圈、电阻箱R和定值电阻R1以及理想交流电流表连接在一起。
下列说法正确的是（）A．不管电阻箱如何调节，电流表示数一定变大B．只将R和R1由并联改为串联结构，其他保持不变，则电流表示数将变大C．只将P的位置向上滑动，其他保持不变，则R1的功率将变小D．保持P的位置不动，增大R，则R1的电功率变小2．如图所示，一理想变压器，左右两边接有额定电压均为U的4盏完全相同的灯泡（额定功率为P）左端接在一电压恒为U o的交流电源两端。
此4盏灯刚好正常发光。
下列说法中正确的是（）A．该变压器的原副线圈匝数比为1∶3B．此时交流电源输出的功率为3PC．U o=4UD．如果灯L2突然烧断，L1将变亮，而其余2盏将变暗3．教学用发电机能够产生正弦式交变电流。
利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻R供电，电路如图所示，理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为I、U，R消耗的功率为P。
若发电机线圈的转速变为原来的12，则（）A．R消耗的功率变为12P B．电压表V的读数变为12UC．电流表A的读数变为2I D．通过R的交变电流频率不变4．有一种自行车，它有能向自行车车头灯泡供电的小型发电机，其原理示意图如图甲所示，图中N，S是一对固定的磁极，磁极间有一固定的绝缘轴上的矩形线圈，转轴的一端有一个与自行车后轮边缘结束的摩擦轮．如图乙所示，当车轮转动时，因摩擦而带动摩擦轮转动，从而使线圈在磁场中转动而产生电流给车头灯泡供电．关于此装置，下列说法正确的是（ ）A ．自行车匀速行驶时线圈中产生的是直流电B ．小灯泡亮度与自行车的行驶速度无关C ．知道摩擦轮与后轮的半径，就可以知道后轮转一周的时间里摩擦轮转动的圈数D ．线圈匝数越多，穿过线圈的磁通量的变化率越大5．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1，电阻55Ω，电流表、电压表均为理想电表。
高中物理交变电流专题复习(有答案)
2015届高中物理交变电流专项复习知识梳理: 一、交变电流1•交变电流：电流强度的大小和方向 ___________________ ，这种电流叫交变电流。
2•交变电电流的产生和变化规律（1）产生：在匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈产生的是____ 交变电流.（2）规律（瞬时值表达式）：①中性面的特点：②变化规律：（交变电流瞬时值的表达式）电动势：____________ 电压： _____________ 电流：_____________③正弦（余弦）交变电流的图象二、描述交变电流的物理量1. __________________________ 交变电流的最大值：（1）交变电流的最大值（E m、I m ）与___________ 无关，但是转动轴应与磁感线________ （2）某些电学元件（电容器、晶体管等）的击穿电压指的是交变电压的最大值2•交变电流的有效值：（1）有效值是利用________ 定义的.（即______________________________________ ，则直流电的数值就是该交流电的有效值•）（2）正弦交变电流的有效值：（3）通常说的交变电流的电压、电流强度以及交流电表的读数、保险丝的熔断电流的值，都是指交变电流的_______值.此外求解交变电流的电热问题时，必须用____ 值来进行计算3•交变电流的周期、频率、角速度：（1）周期T:交变电流完成一次周期性变化所需的时间•（2）频率f : 1s内完成周期性变化的次数• （3）角速度3：1s内转过的角度(4) 三者关系:我国民用交变电流的周期T= ____ s、频率f= ______ Hz、角速度沪_______ r ad/s.4•交变电流平均值：(1) 交变电流图象中图象与t轴所围成的面积与时间的比值叫做交变电流的平均值.(2) ______________________ 平均值是利用_______________ 来进行计算的，计算时只能用平均值•三、电感和电容对交流的作用电感是通_流、阻 _流、通 _频、阻 _频”. 电容是通流、隔流、通频、阻频”.四、变压器1•变压器的构造图:2•变压器的工作原理：_________________________________________________3.理想变压器(1) 电压跟匝数的关系：_____________________________(2) 功率关系：_________________________________(3) 电流关系：___________________________________(4) 决定关系：______________________________五、远距离输电1、示意图:2、两个关系：1) .输电过程的电压关系：2) .输电过程功率的关系：专题一交变电流的产生和图像1、将阻值为5Q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2AC .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5V2、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 .该交流电的电压瞬时值的表达式为u= 100sin （25t）VB .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R= 100 Q的电阻两端，则电阻消耗的功率为50 W示数是A.通过R的电流i R随时间t变化的规律是i R= 2 cos100 n (A)B.通过R的电流i R随时间t变化的规律是i R= 2 cos50 n (V)C.R两端的电压U R随时间t变化的规律是U R=5 - 2 cos100n (V)D.R两端的电压U R随时间t变化的规律是U R=5 2 cos50 n tV)3、正弦交变电源与电阻R、交流电压表按照图1所示的方式连接，R=10 Q,交流电压表的4、如图所示，同轴的两个平行导线圈M、N, M中通有图象所示的交变电流，则（）A. 在t1到t2时间内导线圈M、N互相排斥B. 在t2到t3时间内导线圈M、N互相吸引C. 在t1时刻M、N间相互作用的磁场力为零D. 在t2时刻M、N间相互作用的磁场力最大5、在周期性变化的匀强磁场区域内有垂直于磁场的一半径为r=1m、电阻为R=3.14 Q的圆形线框，当磁感应强度B按图示规律变化时（以向里为正方向），线框中有感应电流产生。
高二物理交变电流的产生和变化规律表征交变电流的物理量
嗦夺市安培阳光实验学校高二物理交变电流的产生和变化规律、表征交变电流的物理量【本讲主要内容】交变电流的产生和变化规律、表征交变电流的物理量【知识掌握】【知识点精析】本讲的重点、难点是交流电的概念和变化规律，交变电流的有效值和交流电的优越性，有效值的物理意义。
高考主要考察交流电的产生和有效值、瞬时值的计算，题型都为选择题，尤其是有效值的计算，主要考察物理中的等效思想。
1. 交变电流的产生及其变化规律（1）交变电流：强度和方向都随时间周期性变化的电流。
（2）正弦交变电流的产生：一个矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁场的轴匀速转动便可产生。
（3）正弦交变电流的变化规律中性面：与磁场方向垂直的平面。
线圈转到中性面时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，感应电动势为零，线圈每经过一次中性面，电流的方向改变一次。
变化规律：正弦交变电流图象（如下图）：2. 表征交变电流的物理量（1）周期和频率交变电流的周期和频率是表征交变电流变化快慢的物理量。
周期T：交变电流完成一次周期性变化所需要的时间。
从交变电流产生的角度来看，它就等于旋转电枢式发电机中线圈转动的周期。
频率f ：交变电流在1s内完成周期性变化的次数。
显然，f =T1。
（1）有效值和最大值有效值：在热效应上和直流电等效的物理量。
譬如，上面的交流电流的有效值就是I 。
如果我们不要每次都用实验去测量，那么，物理学家已经用高等数学工具计算出来：对于正弦交流电而言，其有效值和最大值之间具有以下关系I =21Im U = 21Um我们已经介绍有效值在意义和对于正弦交流电的计算方法。
那么，在实际应用中，它还有什么价值呢？原来，交流电表中的实数全部都是有效值（交流电表的工作原理、为什么指示有效值，目前不便介绍，有兴趣的同学可以参看相关的课外资料）。
此外，人们通常口头上所说的多少伏、多少安的交流电也是指的交流电的有效值。
与之相对应的，最大值也有它的意义：譬如，当一个电容器接在交流电源上，它是否安全（不被击穿）取决于其间的场强情况，如果超过了额定场强，绝缘介质的击穿是一瞬间的事，而不需要多长时间的热效应累计。
第三章+交变电流++知识点清单 高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第二册
新教材人教版高中物理选择性必修第二册第3章知识点清单目录第3章交变电流第1节交变电流第2节交变电流的描述第3节变压器第4节电能的输送第3章交变电流第1节交变电流一、交变电流1. 交变电流(AC)：在供给工农业生产和日常生活用电的电力系统中，发电机产生的电动势是随时间做周期性变化的，因而，很多用电器中的电流、电压也随时间做周期性变化，这样的电流叫作交变电流，简称交流。
2. 直流(DC)：方向不随时间变化的电流称为直流。
日常生活中使用得更多的是交流，如下图：二、交变电流的产生1. 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，线圈中就会产生正弦式交变电流。
2. 过程分析：3. 中性面：线圈平面与磁场垂直的位置。
线圈转动一周，两次经过中性面，电流方向改变两次。
三、交变电流的变化规律1. 正弦式交变电流：按正弦规律变化的交变电流，简称正弦式电流。
2. 正弦式交变电流的瞬时值表达式物理量函数关系图像磁通量Φ=Φm cos ωt=BS cos ωt电动势 e=E m sin ωt=NBSω sin ωt电压 u=U m sin ωt=RE m R+rsin ωt电流 i=I m sin ωt=E mR+rsin ωt四、交流发电机1. 交流发电机的基本组成为两部分，即产生感应电动势的线圈(通常叫作电枢)和产生磁场的磁体。
电枢转动，磁极不动的发电机，叫作旋转电枢式发电机。
磁极转动，电枢不动的发电机，叫作旋转磁极式发电机。
2. 发电机和电动机的比较 发电机 电动机不同点 原理电磁感应现象通电导体在磁场中受力而运动 能量转化 机械能→电能电能→机械能相同点都由线圈、磁体组成五、正弦式交变电流的产生原理 1. 产生原理由法拉第电磁感应定律可知，当穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合回路中就可以产生感应电动势和感应电流。
当线圈在磁场中转动时，线圈所在的闭合回路中有感应电流产生，可用如图所示的装置做实验，当线圈 转动时，可以观察到电流表的指针来回摆动，说 明流过电流表的电流大小和方向都在不停地变化。
高中物理交变电流——知识点总结及五年真题详解
交变电流、电磁学第一部分（理论知识点、重点）一、知识网络二、重、难点知识归纳1．交变电流产生(产生: 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动而产生的描 述瞬时值:I=I m sin ωt 峰值:I m = nsB ω/R有效值:2/m I I = 周期和频率的关系:T=1/f 图像：正弦曲线电感对交变电流的作用：通直流、阻交流，通低频、阻高频应用交变电流电容对交变电流的作用：通交流、阻直流，通高频、阻低频变压器 变流比：电能的输送原理：电磁感应变压比：U 1/U 2=n 1/n 2 只有一个副线圈：I 1/I 2=n 2/n 1有多个副线圈：I 1n 1= I 2n 2= I 3n 3=……功率损失：线损R ）UP （P 2= 电压损失：线损R UPU =远距离输电方式：高压输电交流。
如图（b ）所示。
而（a ）、(d)为直流其中（a ）为恒定电流。
（二）、正弦交流的产生及变化规律。
(1)、产生：当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生的交流是随时间按正弦规律变化的。
即正弦交流。
(2)、中性面：匀速旋转的线圈，位于跟磁感线垂直的平面叫做中性面。
这一位置穿过线圈的磁通量最大，但切割边都未切割磁感线，或者说这时线圈的磁通量变化率为零，线圈中无感应电动势。
(3)、规律：从中性面开始计时，则e=NBS ωsin ωt 。
用εm 表示峰值NBS ω则e=εm sinωt 在纯电阻电路中,电流I=RR e mε=sin ωt=I m sin ωt ，电压u=U m sin ωt 。
2、表征交变电流大小物理量(1)瞬时值：对应某一时刻的交流的值 用小写字母x 表示，e i u (2)峰值：即最大的瞬时值。
大写字母表示，U m Ｉm εm εm = nsB ω Ｉm =εm / R注意：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线方向的轴匀速转动时，所产生感应电动势的峰值为εm =NBS ω，即仅由匝数N ，线圈面积S ，磁感强度B 和角速度ω四个量决定。
高二新课讲义-交变电流1
第一讲交变电流的产生和描述【学习目标】1.理解交变电流的产生原理，会推导出电动势的瞬时值。
2.会判断在中性面和平行面位置各个物理量的区别。
3.会结合物理情景和图像分析“四值”，并且进行简单的计算问题。
【知识点一】交变电流定义：大小和方向都随时间作周期性变化的电流叫交流电。
【例】下图中画出了六种电流随时间变化的图像.这六个图中的电流,都随时间t作周期性变化,其中属于交流电的是________,属于正弦式交流电的是________.【知识点二】正、余弦交流电：1.产生：强度和方向都随时间作周期性变化的电流叫交流电。
矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于匀强磁场的线圈的对称轴作匀速转动时，产生正弦（或余弦）交流电动势。
当外电路闭合时形成正弦（或余弦）交流电流。
2.变化规律：（1）中性面：与磁感线垂直的平面。
平行面（也叫垂直于中性面的位置）：与磁感线平行的平面。
（2）正弦交流电的函数表达式若n 匝面积为S 的线圈以角速度ω绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，从中性面开始计时，其函数形式为t NBS e ωωsin =，用ωNBS E m =表示电动势最大值，则有t E e m ωsin =。
若与外电阻R 串联，则其电流大小为i ＝e R ＝E mR sin ωt ＝I m sin ωt ，电压大小为u ＝U m ·sin ωt ＝RE mR ＋r sin ωt 。
(3)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，电动势的瞬时值表达式：e t m =εω·s i n ，感应电流的瞬时值表达式：i I t m =·s i n ω. (4)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，电动势的瞬时值表达式：et m =εω·c o s ，感应电流的瞬时值表达式：i I t m =·c o s ω。
高中物理-交变电流-知识点归纳(word文档物超所值)
俯视图代入时间即可求出．不过写瞬时值时，不要忘记写单位，．有效值：为了度量交流电做功情况人们引入有效值，它是根据电流的热效应而定的．就是分别用交流．周期与频率：表征交变电流变化快慢的物理量，交流电完成一次全变化的时间为周期；每秒钟完成全变化的次数叫(从中性面开始转动(在研究电容器的耐压值时只能用峰值Vt o123424i As图153A ．B ．C ．D ．2sin 2m U t ω4sin 2m U t ω2sin m U t ωsin m U tω二、表征交流电的物理量【例3】. 交流发电机的转子由B 平行S 的位置开始匀速转动，与它并联的电压表的示数为14.1V ，那么当线圈转过30°时交流电压的即时值为______V 。
【例4】. 右图为一交流随时间变化的图像，求此交流的有效值。
【答案】 I=A5【例5】.交流发电机转子有n 匝线圈，每匝线圈所围面积为S ，匀强磁场的磁感应强度为B ，匀速转动的角速度为ω，线圈内电阻为r ，外电路电阻为R 。
当线圈由图中实线位置匀速转动90°到达虚线位置过程中，求：⑴通过R 的电荷量q 为多少？⑵R 上产生电热Q R 为多少？⑶外力做的功W 为多少？分析：⑴由电流的定义，计算电荷量应该用平均值：即，这里电流和电动势都必须要用平均值，不能用()()rR nBSq r R t nBS r R t n r R E I t I q +=∴+=+∆Φ=+==,,而有效值、最大值或瞬时值。
⑵求电热应该用有效值，先求总电热Q ，再按照内外电阻之比求R 上产生的电热Q R 。
这里的()()()()22222222224,4222)(r R RS B n Q r R R Q r R S B n r R nBS r R E t r R I Q R +=+=+=+=⋅+=+=πωπωωπωωπ电流必须要用有效值，不能用平均值、最大值或瞬时值。
⑶根据能量守恒，外力做功的过程是机械能向电能转化的过程，电流通过电阻，又将电能转化为内能，即放出电热。
第三章 交变电流 综合复习讲义 高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第二册
交变电流综合复习一、正弦式交变电流（1）瞬时值：e =NBSωsin ωt (中性面开始计时) e =NBSωcos ωt (中性面的垂直面开始计时)（2）峰值：E m =NBSω，峰值与线圈的形状无关，与转轴的位置无关，但转轴必须垂直于磁场（3）周期：T=2πω 频率：f =1T（4）中性面和垂直面的比较1. 线圈处于中性面位置时，穿过线圈的Φ最大，但线圈中的电流为零．2. 线圈每次经过中性面时，线圈中感应电流方向都要改变．线圈转动一周，感应电流方向改变两次．【例1】有一个正方形线圈的匝数为10匝，边长为20 cm ，线圈总电阻为1 Ω，线圈绕OO ′轴以10π rad/s 的角速度匀速转动，如图所示，匀强磁场的磁感应强度为0.5 T ，问： (1)该线圈产生的交变电流电动势的峰值、电流的峰值分别是多少． (2)若从中性面位置开始计时，写出感应电动势随时间变化的表达式． (3)线圈从中性面位置开始，转过30°时，感应电动势的瞬时值是多大．【例2】线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，产生交变电流的图象如图所示，由图中信息可以判断( )A ．在A 和C 时刻线圈处于中性面位置B ．在B 和D 时刻穿过线圈的磁通量为零C ．从A ～D 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【例3】如图a 所示，一矩形线圈abcd 放置在匀强磁场中，并绕过ab 、cd 中点的轴OO′以角速度ω逆时针匀速转动．若以线圈平面与磁场夹角θ=45°时（如图b ）为计时起点，并规定当电流自a 流向b 时电流方向为正．则下列四幅图中正确的是（ ）【变式1】1.（多选）如图所示，矩形线圈abcd 放在匀强磁场中，ad ＝bc ＝l 1，ab ＝cd ＝l2.从图示位置起该线圈以角速度ω绕不同转轴匀速转动，则( ) A ．以OO ′为转轴时，感应电动势e ＝Bl 1l 2ωsin ωt B ．以O 1O 1′为转轴时，感应电动势e ＝Bl 1l 2ωsin ωt C ．以OO ′为转轴时，感应电动势e ＝Bl 1l 2ωcos ωtD ．以OO ′为转轴跟以ab 为转轴一样，感应电动势e ＝Bl 1l 2ωsin (ωt ＋π2)2. (多选)如图所示，一正方形线圈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 ′轴观察，线圈沿逆时针方向转动。
【单元练】《常考题》高中物理选修2第三章【交变电流】知识点总结(含答案解析)
一、选择题1．如图所示，三只完全相同的灯泡L 1、L 2、L 3分别与电感线圈、电容器和电阻串联后接在同一交流电源上，供电电压瞬时值为u 1=U m sin ω1t ，此时三只灯泡亮度相同。
现换另一个电源供电，供电电压瞬时值为u 2=U m sin ω2t ，ω2=12ω1，U m 保持不变，则改换电源后（ ）A ．L 1灯比原来暗B ．L 2灯比原来暗C ．L 3灯比原来暗D ．L 1、L 2、L 3三灯亮度仍然相同B解析：B 【分析】考查频率改变对感抗容抗所在支路的影响。
A ．ω2变为12ω1后，交流电的频率变小，电感的感抗变小，故L 1变亮，A 项错误； B ．电容的容抗变大，L 2灯比原来暗，B 项正确；C ．交流电的频率改变对电阻没影响，L 3灯亮度不变，C 项错误；D ．通过上述分析，D 项错误。
故选B 。
2．如图所示，用交流发电机和理想变压器构成一供电电路。
下列说法正确的是（ ）A ．仅将滑片向下移动，则电压表读数变大B ．仅将发电机的线圈转速增大，则电压表读数增大C ．仅将滑片向下移动，则发电机输出功率减小D ．仅将发电机的线圈转速增大，则通过L 1的交流电频率不变B 解析：BA ．根据1122U n U n 可知，仅将滑片向下移动，电压表读数不变，故A 错误； B ．根据2m E NBS NBS n ωπ==⨯可知，将发电机的线圈转速增大，原线圈的输入电压增大，则副线圈的电压增大，即电压表示数增大，故B 正确；C ．仅将滑片向下移动，电压表读数不变，仅将滑片向下移动，副线圈中的电阻减小，则变压器的输出功率增大，发电机输出功率增大，故C 错误；D ．仅将发电机的线圈转速增大，交变电流的频率增大，通过L 1的交流电频率增大，故D 错误。
故选B 。
3．交流发电机的输出电压为U ，采用图示理想变压器输电，升压变压器原、副线圈匝数比为m ，降压变压器原、副线圈匝数之比为n ，输电导线电阻为r ，用户的工作电压为U 。
2023新教材高中物理第三章交变电流1交变电流作业新人教版选择性必修第二册
1.交变电流1.交变电流(1)交变电流(AC)：大小和方向都随时间做□01周期性变化的电流，简称交流。
(2)直流(DC)：□02方向不随时间变化的电流。
注意：交变电流经过电子电路的处理，也能变成直流，方向是否随时间变化是区分直流和交流的关键。
2．交变电流的产生3．交变电流的变化规律(1)从线圈转到中性面(与磁场□01垂直的平面)位置开始计时，线圈上产生的感应电动势e ＝□02E m sinωt，式中ω表示线圈旋转的角速度，E m表示电动势可能达到的最大值。
对于匝数为N的线圈，E m＝□03NωBS，式中S表示线圈的面积。
(2)从线圈转到中性面位置开始计时，负载两端的电压u＝□04U m sinωt，流过的电流i＝□05I m sinωt。
式中U m和I m分别是电压和电流的最大值，也叫□06峰值，而e、u、i则是相应的物08正弦式交变电流，简称□09正弦式电理量的□07瞬时值。
这种按正弦规律变化的交变电流叫作□流。
(3)交变电流的图像①正弦式交变电流的图像②其他几种不同类型的交变电流4．交流发电机(1)基本组成部分：产生□01感应电动势的线圈(通常叫作电枢)和产生□02磁场的磁体。
(2)分类转子 定子 旋转电枢式发电机 □03电枢 □04磁极 旋转磁极式发电机□05磁极 □06电枢 注意：旋转电枢式发电机输出的电压一般不超过500 V ，而旋转磁极式发电机能够产生几千伏到几万伏的电压，输出功率可达几百兆瓦。
大多数发电机是旋转磁极式的。
(3)能量转化：将□07机械能转化为□08电能。
典型考点一 交变电流的特点1．下列四个电流的图像中，不属于交变电流的是( )答案 D解析只要电流的大小和方向均随时间做周期性变化，即为交流电，A、B、C均为交流；D中电流大小虽然发生周期性变化，但方向不变，故不是交流电。
典型考点二交变电流的产生2．交流发电机发电的示意图如图所示，线圈的AB边连在金属滑环K上，CD边连在金属滑环L上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路相连。
【单元练】人教版高中物理选修2第三章【交变电流】知识点复习(含答案解析)(1)
一、选择题1．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50A B解析：BA ．升压变压器T 1的输出电压等于2000V ，而输入电压为400V ，由电压之比等于匝数之比，则有变压器T 1的匝数比12:1:5n n =故A 错误；B ．降压变压器T 2的输入电压等于升压变压器的输出电压减去导线损失的电压，即为2000V 1010V 1900V U =-⨯='根据3344U n U n = 则有变压器T 2的匝数比34:1900:22095:11n n ==故B 正确； C ．根据221010W 1000W P I R ==⨯=损故C 错误； D ．输出的电功率为020kW P =而升压变压器T 1变为2000V 电压远距离输送，所以根据PI U= 可知输电线上的电流为32010A 10A 2000I ⨯==故D错误。
故选B。
2．小明分别按图1和图2电路探究远距离输电的输电损耗，将长导线卷成相同的两卷A、B来模拟输电线路，忽略导线的自感作用。
其中T1为理想升压变压器，T2为理想降压变压器，两次实验中使用的灯泡相同，灯泡的电压相等两次实验中（）A．都接直流电源B．A两端的电压相等C．A损耗的功率相等D．图1中A的电流较大D解析：DA．由于变压器只能改变交变电流，因此图2中不可能接直流电源，A错误；BCD．T2是降压变压器，根据34 431n In I=>由于流过两个灯的电流相等，可知图2中流过A的电流较小，加在图2中A两端的电压较低，图2中A消耗的功率较小，BC错误，D正确。
宁波市高中物理选修二第三章《交变电流》知识点复习(含答案解析)
一、选择题1．如图所示，三只完全相同的灯泡L 1、L 2、L 3分别与电感线圈、电容器和电阻串联后接在同一交流电源上，供电电压瞬时值为u 1=U m sin ω1t ，此时三只灯泡亮度相同。
现换另一个电源供电，供电电压瞬时值为u 2=U m sin ω2t ，ω2=12ω1，U m 保持不变，则改换电源后（ ）A ．L 1灯比原来暗B ．L 2灯比原来暗C ．L 3灯比原来暗D ．L 1、L 2、L 3三灯亮度仍然相同 2．如图所示，三只完全相同的灯泡L 1、L 2、L 3分别与电阻R 、电感L 、电容C 串联，再并联到电压有效值不变、频率可调的交流电源上，当交变电流的频率为50Hz 时，三只灯泡恰好正常发光。
现仅将交变电流的频率降低到40Hz ，则下列说法正确的是（ ）A ．三灯均变暗B ．三灯亮度均不变C ．L 1亮度不变、L 2变亮、L 3变暗D ．L 1亮度不变、L 2变暗、L 3变亮3．如图所示，电路中的变压器为理想变压器，U 为正弦式交变电压，R 为变阻器，R 1、R 2是两个定值电阻，A 、V 分别是理想电流表和理想电压表，则下列说法正确的是（ ）A ．闭合开关S ，电流表示数变大、电压表示数变大B ．闭合开关S ，电流表示数变小、电压表示数变大C ．开关S 保持闭合，变阻器滑片向左移动的过程中，电流表、电压表示数均变小D ．开关S 保持闭合，变阻器滑片向左移动的过程中，电流表、电压表示数均变大 4．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⨯kW5．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比n 1:n 2=4:1，当导线在平行导轨上匀速切割磁感线时，电流表1A 的示数是12mA ，则副线圈中电流表2A 的示数是( )A ．3mAB ．48mAC ．零D ．与R 阻值有关6．某实验小组模拟远距离输电的原理图如图所示，A 、B 为理想变压器，R 为输电线路的电阻，灯泡L 1、L 2规格相同，保持变压器A 的输入电压不变，开关S 断开时，灯泡L 1正常发光，则（ ）A ．仅将滑片P 上移，A 的输入功率不变B ．仅将滑片P 上移，L 1变暗C ．仅闭合S ，L 1变亮D ．仅闭合S ，A 的输入功率变小7．如图所示为某一线圈通过的交流电的电流—时间关系图象（前半个周期为正弦波形的12），则一个周期内该电流的有效值为（ ）A ．032IB 05IC 03ID ．052I 8．一电阻不计的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴作匀速转动，产生正弦式交变电流，其电动势的变化规律如图甲中的线a所示，用此线圈给图乙电路供电，发现三个完全相同的灯泡亮度均相同。
高二物理选修32第五章：5.1交变电流练习
交变电流的产生及其变化规律知识要点1．交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流电。
基本特征：电流方向随时间周期性变化。
2．正弦式交变电流1）规律：瞬时值最大值①电动势：e=EmsinωtEm=NBSω②电流：tsinIimω=rREI mm+=③电压：sinωiUum=RrRERIUm mm+==2)图像：3）特点：①中性面：线圈与磁场方向垂直时所处的平面。
S ┴B ；V//B②线圈位于中性面时：e=0(i=0；0t=∆∆Φ),Φ最大③线圈平行于磁场时：Φ=0，e最大（i最大；最大t∆∆Φ）④线圈每经过中性面一次，线圈中的电流方向变化一次；线圈转一周两次经过中性面，所以每转一周，线圈中的电流方向变化两次。
⑤正弦式交流电：线圈由中性面开始转动。
余弦式交流电：线圈由平行于磁场方向的位置开始转动。
说明：e=NBSωsinωt对于绕垂直于磁场方向轴匀速转动的任意形状的线圈均适用，且与转轴在线圈上的位置无关。
例题：如图所示, N=100匝的矩形线圈abcd,边长ab=20 cm,ad=50 cm,放在磁感强度B=0.5 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=2 Ω,外电路电阻R=18 Ω,t=0,线圈平面与磁感线垂直,1）写出线圈感应电动势的瞬时表达式；2）从图示位置转过s6001时电阻R两端的电压是多少，其内部的电流又是多少；3）线圈从图示位置转过π/2的过程中通过线圈的电荷量是多少？同步练习：1．下图中不属于交变电流的是()2.对于图所示的电流i随时间t做周期性变化的图象，下列描述正确的是（）A.电流的大小变化，方向也变化，是交变电流B.电流的大小变化，方向不变，不是交变电流C.电流的大小不变，方向不变，是直流电D.电流的大小不变，方向变化，是交变电流i it(6)ii i3．如图中的线圈产生了交流电的是( )4．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 ．线圈平面每经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次D ．线圈转动一周，感应电动势和感应电流方向都要改变一次 5．关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，交变电流的电动势表达式为( )A ．e ＝2E m sin2ωtB ．e ＝4E m sin2ωtC ．e ＝E m cos2ωtD ．e ＝4E m cos2ωt6．某交变电流的瞬时值i=I m sinωt ，若将转速提高一倍，线圈的匝数增加一倍，其他条件不变，则其电流的瞬时值为（ ） w.w.w.k.s.5.u.c.o.m A .I m sin2ωt B.I m sinωtC.2I m sinωtD.2I m sin2ωt7．(2019年济宁高二检测)一线圈在匀强磁场中匀速转动，在如图所示位置时( )A ．穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小B ．穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最大C ．穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最大D ．穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最小8．一单匝线框长为a ，宽为b ，在磁感应强度为B 的匀强磁场中由图所示位置开始绕OO ′轴以角速度ω匀速转动，则t 时刻感应电动势为( )A ．Babω·cos ωtB ．Babω·sin ωtC ．2Babω·sin ωtD ．2Babω·cos ωt9.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.若规定由a →b →c →d →a 方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流I 随时间t 变化的图线是（ ）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所示，则下列说法中，正确的是( )A ．t ＝0时刻，线圈平面位于中性面B ．t 1时刻，穿过线圈平面的磁通量的变化率最大C ．t 2时刻，线圈中有最大感应电动势D ．t 3时刻，线圈中有最大感应电流11．一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势e 随时间变化如图所示，下面说法正确的是（ ）A.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的绝对值最大C.t 3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D.每当e 改变方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大 12.如图所示，一闭合单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，除了转轴分别为OO'和ab 边外，其他条件均相同，则这两种情况下，线圈所产生的电流（ ）A.变化规律不同B.最大值不同C.瞬时值不同D.一切均相同13．如图所示，矩形线圈 abcd 在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P 1和P 2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 →dD ．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14.如图所示，单匝矩形线圈的一半放在有界匀强磁场中，中心轴线OO ′与磁场边界重合，线圈绕中心轴线按图示方向(从上向下看为逆时针方向)匀速转动，t =0时线圈平面与磁场方向垂直，规定电流方向沿abcd 为正方向，则图中能表示线圈内感应电流随时间变化规律的是（ ）15.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，当线圈转过π/2时( )A ．线圈中的电流最大B ．穿过线圈的磁通量为零C ．线圈所受的安培力为零D ．穿过线圈磁通量的变化率最大16．如图所示，一根通有交流电i =Imsin ωt 的长直导线与一个闭合的矩形线圈在同一水平面内，若线圈所受的磁场力的合力方向背离直导线，则交流电必处于每个周期内的（ ）A ．第一个1/4周期内B ．第二个1/4周期内C ．第三个1/4周期内D ．第四个1/4周期内17. 一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动．在转动过程中，线框中的最大磁通量为Φm ，最大感应电动势为E m ，下列说法中正确的是( )A ．当磁通量为零时，感应电动势也为零B ．当磁通量减小时，感应电动势也减小C ．当磁通量等于0.5Φm 时，感应电动势等于0.5E mD ．角速度ω等于E m /Φm18．如图所示，一正方形线圈abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的对称轴OO`匀速转动，沿着OO`观察，线圈沿逆时针方向转动，已知匀强磁场的磁感应强度为B ，线圈匝数为n ，边长为L,电阻为R ，转动角速度为ω，则当线圈转至图示位置时（ ）A ．线圈中的感应电流方向为abcdaa b d cBP 1P 2ω ωωO O`b ca dBnBL 2B．线圈中的感应电流为RC．穿过线圈的磁通量为零D．穿过线圈的磁通量的变化率为零19.如图所示，甲、乙两并排放置的共轴线圈，甲中通有如图乙所示的交变电流，则下列判断中错误的是（）A．在t1至t2时间内，甲乙之间相吸ArrayB．在t2至t3C．t1时刻两线圈之间作用力为零D．t2时刻两线圈间吸引力最大20.如图所示, N=50匝的矩形线圈abcd,边长ab=20 cm,ad=25 cm,放在磁感强度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,线圈平面与磁感线平行,ab边正好转出纸外､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表达式；1时电阻R两端的电压是多少；4）线圈从图示位3）从图示位置转过s600置转过π/2的过程中通过线圈的电荷量是多少？。
山东德州市高中物理选修二第三章《交变电流》知识点(含解析)
一、选择题1．交流发电机的输出电压为U，采用图示理想变压器输电，升压变压器原、副线圈匝数比为m，降压变压器原、副线圈匝数之比为n，输电导线电阻为r，用户的工作电压为U。
下列说法正确的是（）A．mn=1 B．mn>1C．输电线上损失的功率为222(1)mn Um rD．输电线上损失的功率为2Umr2．如图所示，三只完全相同的灯泡L1、L2、L3分别与电阻R、电感L、电容C串联，再并联到电压有效值不变、频率可调的交流电源上，当交变电流的频率为50Hz时，三只灯泡恰好正常发光。
现仅将交变电流的频率降低到40Hz，则下列说法正确的是（）A．三灯均变暗B．三灯亮度均不变C．L1亮度不变、L2变亮、L3变暗D．L1亮度不变、L2变暗、L3变亮3．一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4．如图，用一根总电阻为2R粗细均匀的铜导线制成半径为L的圆环，PQ为圆环的直径，其左右两侧14圆面积内各存在垂直于圆环所在平面的匀强磁场，磁感应强度大小均为B ，但方向相反。
一根长度为2L 、电阻为R 的金属棒MN 绕着圆环的圆心O 点紧贴着圆环以角速度ω沿逆时针方向匀速转动，转动过程中金属棒MN 与圆环始终接触良好，不计一切阻力和摩擦，下列说法正确的是（ ）A ．转动过程中流过金属棒中电流方向始终是从N 到MB ．图示位置金属棒两端的电压大小为223B L ω C ．从PQ 位置开始计时，π02ω-时间内通过金属棒MN 的横截面电荷量为零 D ．金属棒旋转一周的过程中，金属棒中电流的有效值为223B L Rω 5．如图所示，某旋转磁极式发电机的转子有两对磁极，将定子线圈的输出端接在一理想变压器的原线圈上，不计定子线圈的电阻。
高中物理选修二第三章《交变电流》知识点(1)
一、选择题1．图甲为一台小型发电机的示意图，单匝线圈绕OO′轴转动，若从某位置开始计时，产生的电动势随时间的变化规律如图乙所示，已知发电机线圈内阻为r，外接灯泡的电阻为9r，下列说法正确的是（）A．线圈是从垂直中性面位置开始计时的B．电动势表达式为e＝62sin100πt（V）C．电流方向每秒改变50次D．理想电压表示数为7.6 V2．如图所示，三只完全相同的灯泡L1、L2、L3分别与电阻R、电感L、电容C串联，再并联到电压有效值不变、频率可调的交流电源上，当交变电流的频率为50Hz时，三只灯泡恰好正常发光。
现仅将交变电流的频率降低到40Hz，则下列说法正确的是（）A．三灯均变暗B．三灯亮度均不变C．L1亮度不变、L2变亮、L3变暗D．L1亮度不变、L2变暗、L3变亮3．一交变电压随时间变化的图像如图所示已知横轴下方为正弦曲线的一半，则该交变电压的有效值为（）A ．510VB ．210VC ．10VD ．102V 4．如图所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L 1和L 2，输电线的等效电阻为R 。
开始时，开关S 断开。
当开关S 接通时，以下说法中不正确的是（ ）A ．副线圈两端M 、N 的输出电压减小B ．副线圈输电线等效电阻R 上的电压增大C ．通过灯泡L 1的电流减小D ．原线圈中的电流增大5．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比n 1:n 2=4:1，当导线在平行导轨上匀速切割磁感线时，电流表1A 的示数是12mA ，则副线圈中电流表2A 的示数是( )A ．3mAB ．48mAC ．零D ．与R 阻值有关6．一电阻不计的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴作匀速转动，产生正弦式交变电流，其电动势的变化规律如图甲中的线a 所示，用此线圈给图乙电路供电，发现三个完全相同的灯泡亮度均相同。
当调整线圈转速后，电动势的变化规律如图甲中的线b 所示，以下说法正确的是（ ）A ．曲线a 、b 对应的线圈转动角速度之比为2：3B ．0t 时刻，线圈平面恰好与磁场方向平行C ．转速调整后，灯泡3L 的亮度变暗D ．转速调整后，线圈电动势的有效值变为10V7．一个矩形线圈，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8．—理想变压器原.副线圈匝数之比n 1：n 2=22：1，原线圈与正弦交流电源连接，输入电压u 如图所示。
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第一节交流电的产生和变化规律一、交变电流：c）、（e）所示电流都属2、中性面：匀速旋转的线圈，位于跟磁感线垂直的平面叫做中性面。
这一位置穿过线圈的磁通量最大，但切割边都未切割磁感线，或者说这时线圈的磁通量变化率为零，线圈中无感应电动势。
3、规律：（1）、函数表达式：从中性面开始计时，则e=NBSωsinωt 。
用εM表示峰值εM=NBSω则e=εM sinωt在纯电阻电路中,电流I=RRemε=sinωt=Imsinωt，电压u=Umsinωt 。
4、交流发电机（1）发电机的基本组成：①用来产生感应电动势的线圈（叫电枢）②用来产生磁场的磁极（2）发电机的基本种类①旋转电枢式发电机（电枢动磁极不动）②旋转磁极式发电机（磁极动电枢不动）无论哪种发电机，转动的部分叫转子，不动的部分叫定子第二节表征交变电流的物理量1、表征交变电流大小物理量①瞬时值：对应某一时刻的交流的值用小写字母x 表示，e i u②峰值：即最大的瞬时值用大写字母表示，U mＩmεmεm= nsBωＩm=εm/ R注意：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线方向的轴匀速转动时，所产生感应电动势的峰值为εm=NBSω，即仅由匝数N，线圈面积S，磁感强度B和角速度ω四个量决定。
与轴的具体位置，线圈的形状及线圈是否闭合都是无关的。
③有效值：ⅰ、意义：描述交流电做功或热效应的物理量ⅱ、定义：跟交流热效应相等的恒定电流的值叫做交流的有效值。
ⅲ、正弦交流的有效值与峰值之间的关系是ε=2mεI=2mIU=2mU。
iotiotio tiotio t图151a d())(b()c()d()e注意：正弦交流的有效值和峰值之间具有ε=2m ε，U=22m m II U =的关系，非正弦（或余弦）交流无此关系，但可按有效值的定义进行推导，如对于正负半周最大值相等的方波电流，其热效应和与其最大值相等的恒定电流是相同的，因而其有效值即等于其最大值。
即I=I m 。
ⅳ、交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值；交流电流表和交流电压表的读数是有效值。
对于交流电若没有特殊说明的均指有效值。
ⅴ、在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。
④、峰值、有效值、平均值在应用上的区别。
峰值是交流变化中的某一瞬时值，对纯电阻电路来说，没有什么应用意义。
若对含电容电路，在判断电容器是否会被击穿时，则需考虑交流的峰值是否超过电容器的耐压值。
交流的有效值是按热效应来定义的，对于一个确定的交流来说，其有效值是一定的。
而平均值是由公式tn∆∆Φ=ε确定的，其值大小由某段时间磁通量的变化量来决定，在不同的时间段里是不相同的。
如对正弦交流，其正半周或负半周的平均电动势大小 为πωεnBs T Bs n 222=⋅=，而一周期内的平均电动势却为零。
在计算交流通过电阻产生的热功率时，只能用有效值，而不能用平均值。
在计算通过导体的电量时，只能用平均值，而不能用有效值。
在实际应用中，交流电器铭牌上标明的额定电压或额定电流都是指有效值，交流电流表和交流电压表指示的电流、电压也是有效值，解题中，若题示不加特别说明，提到的电流、电压、电动势时，都是指有效值。
２、表征交变电流变化快慢的物理量①、周期T ②、频率f ④、角速度、频率、周期，的关系 3、疑难辨析4从中性面开始计时，感应电动势的瞬时表达式是正弦函数，如图15-2（a ）（b ）所示分别是φ=φm cos ωt 和e=εm sin ωt 。
第三节电感和电容对交对电流的作用1．电感对交流有阻碍作用。
电感对电流阻碍作用的大小用感抗来表示。
感抗的大小与线圈的自感系数和交变电流的频率有关，线圈的感系数越大，电流的频率越大。
电感对交变电流的阻碍作用就越大，感抗也就越大。
低频扼流圈和高频扼流圈低频扼流圈 高频扼流圈构造：线圈绕在铁心上，匝数多，电阻小 线圈绕在铁氧体上，匝数少 作用：“通直流、阻交流” 通过低频，阻高频 2．电容器能通交流电容器有“通交流，隔直流”的作用。
电容器对交流有阻碍作用。
电容器对交流阻碍作用的大小用容抗来表示。
影响容抗大小的因素：C 和f电容器的电容越大，电流频率越大，容抗越小。
第四节 变压器1．变压器的构造原线圈、 副线圈、 铁心 2．变压器的工作原理在原、副线圈上由于有交变电流而发生的互相感应现象，叫做互感现象，互感现象是变压器工作的基础。
3．理想变压器磁通量全部集中在铁心内，变压器没有能量损失，输入功率等于输出功率。
4．理想变压器电压跟匝数的关系：U 1/U 2= n 1/n 2说明：对理想变压器各线圈上电压与匝数成正比的关系，不仅适用于原、副圈只有一个的情况，而且适用于多个副线圈的情况。
即有332211n U n U n U ===……。
这是因为理想变压器的磁通量全部集中在铁心内。
因此穿过每匝线圈的磁通量的变化率是相同的，每匝线圈产生相同的电动势，因此每组线圈的电动势与匝数成正比。
在线圈内阻不计的情况下，每组线圈两端的电压即等于电动势，故每组电压都与匝数成正比。
5．理想变压器电流跟匝数的关系I 1/I 2= n 2/n 1 （适用于只有一个副线圈的变压器）说明：原副线圈电流和匝数成反比的关系只适用于原副线圈各有一个的情况，一旦有多个副线圈时，反比关系即不适用了，可根据输入功率与输出功率相等的关系推导出：U 1I 1= U 2I 2+ U 3I 3+U 4I 4+……再根据U 2=12n n U 1 U 3=13n n U 1 U 4=14n n U 4……可得出： n 1I 1=n 2I 2+ n 3I 3+ n 4I 4+…… 6．注意事项（1）当变压器原副线圈匝数比(21n n )确定以后,其输出电压U 2是由输入电压U 1决定的(即U 2=12n nU 1)但若副线圈上没有负载 , 副线圈电流为零输出功率为零 , 则输入 功率为零,原线圈电流也为零,只有副线圈接入一定负载,有了一定的电流,即有了一定的输出功率，原线圈上才有了相应的电流（I 1=12n n I 2），同时有了相等的输入功率，（P 入=P 出）所以说：变压器上的电压是由原线圈决定的，而电流和功率是由副线圈上的负载来决定的。
第五节电能的输送1.输电线上损失的电功率P=I 2R=（P 输入2/U 输入2）R 2．远距离输电示意图I 2＝I 线＝I 3 U 2＝U 线+U 3P 2＝P 线+P 3输电电压提高到原来的n 倍输电线上损失的电功率降为原来的1/n 2第十章 交变电流 传感器1．如图10－1－12所示，矩形线框置于竖直向下的磁场中，通过导线与灵敏电流表相连，线框在磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，图中线框平面处于竖直面内．下述说法正确的是( )A ．因为线框中产生的是交变电流，所以电流表示数始终为零B ．线框通过图中位置瞬间，穿过线框的磁通量最大C ．线框通过图中位置瞬间，通过电流表的电流瞬时值最大D ．若使线框转动的角速度增大一倍，那么通过电流表电流的有效值也增大一倍．图10－1－12图10－1－13图10－1－14图10－1－15图10－1－162．如图10－1－13所示，矩形线圈abcd ，面积为S ，匝数为N ，线圈电阻为R ，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ω匀速转动，(P 1以ab 边为轴，P 2以ad 边中点为轴)当线圈平面从与磁场方向平行开始计时，线圈转过90°的过程中，绕P 1及P 2轴转动产生的交流电的电流大小，电量及焦耳热分别为I 1，q 1，Q 1及I 2，q 2，Q 2，则下面判断正确的是( )A.线圈绕P 1和P 2转动时电流的方向相同，都是a →b →c →d B ．q 1>q 2＝NBS/2R C ．I 1＝I 2＝(NB ωS )/2R D ．Q 1<Q 2＝πω(NBS )2/2R3．如图10－1－14所示，在水平方向的匀强磁场中，有一单匝矩形导线框可绕垂直于磁场方向的水平轴转动．在线框由水平位置以角速ω匀速转过90°的过程中，通过导线横截面的电荷量为q ，已知导线框的电阻为R ，则下列说法中正确的是( )A ．导线框转到如图所示的位置时电流的方向将发生改变B ．导线框转到如图所示的位置时电流的方向为badcC ．以图中位置作为计时起点，该导线框产生的交流电瞬时值表达式为e ＝qRωsin ωtD ．题述过程中导线框上产生的焦耳热Q ＝q 2πRω44．如图10－1－15所示，边长为L ＝0.2 m 的正方形线圈abcd ，其匝数为n ＝10、总电阻为r ＝2 Ω，外电路的电阻为R ＝8Ω，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B ＝1 T ，若线圈从图示位置开始，以角速度ω＝2 rad/s 绕OO ′轴匀速转动，则以下判断中正确的是( )A ．在t ＝π4时刻，磁场穿过线圈的磁通量为零，但此时磁通量随时间变化最快B ．闭合电路中感应电动势的瞬时表达式e ＝0.8 sin 2tC ．从t ＝0时刻到t ＝π4时刻，电阻R 上产生的热量为Q ＝3.2π×10－4 JD ．从t ＝0时刻到t ＝π4时刻，通过R 的电荷量q ＝0.02 C5．在磁感应强度为B 的匀强磁场中，一个面积为S 的矩形线圈匀速转动时所产生的交流电电压随时间变化的波形如图10－1－16所示，线圈与一阻值R ＝9 Ω的电阻串联在一起，线圈的电阻为1 Ω.则( ) A ．通过电阻R 的电流瞬时值表达式为i ＝10sin 200πt (A) B ．电阻R 两端的电压有效值为90 V C ．1 s 内电阻R 上产生的热量为450 J D ．图中t ＝1×10－2 s 时，线圈位于中性面图10－1－17图10－1－18图10－1－19图10－1－206．如图10－1－17甲所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO ′以恒定的角速度ω转动，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈中产生的交变电流按照图乙所示的余弦规律变化，在t ＝π2ω时刻( )A ．线圈中的电流最大B ．穿过线圈的磁通量为零C ．线圈所受的安培力为零D ．穿过线圈磁通量的变化率最大7．一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，周期为T .从中性面开始计时，当t ＝112T 时，感应电动势的瞬时值为2 V ，则此交变电动势的有效值为( )A ．2 2 VB ．2 V C. 2 V D.22V 8．如图10－1－18所示，边长为L 的闭合正方形线框共有n 匝，总电阻为R .在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕中心轴OO ′匀速转动，线框中心轴OO ′与磁场方向垂直，线框转动的角速度为ω，从线框平面平行于磁感线的位置开始计时，则( )①线框中产生电动势的瞬时值表达式为nBL 2ωcos ωt ②t ＝0时，线框中感应电流值为nBL 2ω/R ③线框中电流的有效值为22R nBL 2ωcos ωt ④线框中电流的频率为2πω A ．①②B ．②③C ．③④D ．①④9. 如图10－1－19所示，单匝闭合线框在匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的转轴OO ′匀速转动，在转动过程中，穿过线框的最大磁通量为Φm ，线框中的最大感应电动势为E m ，下列说法中正确的是( ) A ．在穿过线框的磁通量为Φm 2的时刻，线框中的感应电动势为E m2B ．在穿过线框的磁通量为Φm 2的时刻，线框中的感应电动势为E m2C ．线框每转动一周，线框中的感应电流方向改变一次D ．线框转动的角速度为E mΦm10.如图10－1－20所示，面积为S 、匝数为N 、电阻为r 的线圈固定在图示位置，线圈与阻值为R 的电阻构成闭合电路，理想交流电压表并联在电阻R 的两端；U 形磁铁以线圈的中心轴线OO ′为轴以角速度ω匀速转动，已知U 形磁铁两极间的磁场为匀强磁场，磁感应强度为B ，取磁铁转动到图示位置的时刻t ＝0.则( )A ．在t ＝0时刻，线圈处于中性面，流过电阻R 的电流为0B ．1 s 内流过电阻R 的电流方向改变ωπ次C ．线圈匝数减少为原来的一半，磁铁转动角速度增大到原来2倍，电压表读数不变D ．在电阻R 的两端再并联一只阻值为R 的电阻后，电压表的读数不变图10－1－21图10－1－22甲 乙图10－1－2311．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10－1－21所示，下列说法中正确的是( )A ．交变电流的频率为0.02 HzB ．交变电流的瞬时表达式为i ＝5cos 50πt (A)C ．在t ＝0.01 s 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0.4 Ω，则其产生的热功率为5 W12．如图10－1－22所示，在两平行金属板中央有一个静止的电子(不计重力)，当两板间加上交变电压后，能使电子有可能做往返运动的电压是( )13．正弦交变电源与电阻R 、交流电压表、交流电流表按照图10－1－23甲所示的方式连接，R ＝200 Ω.图乙是交变电源输出电压u 随时间t 变化的图象．则( )A ．交流电压表的读数是311 VB ．交流电流表的读数是1.1 AC ．R 两端电压随时间变化的规律是u R ＝311cos πt VD ．R 两端电压随时间变化的规律是u R ＝311cos 100πt V图10－1－24图10－1－25图10－1－2614．(2009·重庆，18)某实物投影机有10个相同的强光灯L 1～L 10(24 V 、200 W)和10个相同的指示灯X 1～X 10(220 V 、2 W)，将其连接在220 V 交流电源上，电路如图10－1－24.若工作一段时间后L 2灯丝烧断，则( )A ．X 1的功率减小，L 1的功率增大B ．X 1的功率增大，L 1的功率增大C ．X 2的功率增大，其他指示灯的功率减小D ．X 2的功率减小，其他指示灯的功率增大15．(2009·天津，9)如图10－1－25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 ＝________.16．如图10－1－26所示，一台模型发电机的电枢是矩形导线框abcd ，其ab 和cd 边长l 1＝0.4 m ，ad 和bc 边长l 2＝0.2 m ，匝数n ＝100匝，它在磁感应强度B ＝0.2 T 的匀强磁场中绕通过线框对称中心线且垂直于磁场方向的轴OO ′匀速转动，当开关S 断开时，电压表的示数为10 2 V ，开关S 闭合时，外电路上标有“10 V 、10 W ”的灯泡恰好正常发光，求：(1)导线框abcd 在磁场中转动的角速度？(2)S 闭合后，当导线框从图示位置转过θ＝60°时的过程中通过灯泡的电荷量？图10－1－2717．如图10－1－27甲所示是某同学设计的一种振动发电装置的示意图，它的结构是一个套在辐向形永久磁铁槽中的半径为r ＝0.10 m 、匝数n ＝20匝的线圈，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右视图如图10－1－27乙所示)．在线圈所在位置磁感应强度B 的大小均为B ＝0.20πT ，线圈的电阻为R 1＝0.50 Ω，它的引出线接有R 2＝9.5 Ω的小电珠L.外力推动线圈框架的P 端，使线圈沿轴线做往复运动，便有电流通过小电珠．当线圈运动速度v 随时间t 变化的规律如图10－1－27丙所示时(摩擦等损耗不计)．求： (1)小电珠中电流的最大值； (2)电压表的示数；(3)t ＝0.1 s 时外力F 的大小；(4)在不改变发电装置结构的条件下，要使小电珠的功率提高双倍，可采取什么办法(至少说出两种方法)?。