2019年《南方新高考》物理人教版一轮复习训练：专题10 交变电流 第1讲 交变电流的产生和描述
高考物理一轮复习第十章交变电流第1单元交变电流教案
第十章 交变电流第1单元 交变电流一、交变电流的产生1. 正弦交流电的产生当闭合矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴线做匀角速转动时，闭合线圈中就有交流电产生．如图所示．设矩形线圈abcd 以角速度ω绕oo ' 轴、从线圈平面跟磁感线垂直的位置开始做逆时针方向转动．此时，线圈都不切割磁感线，线圈中感应电动势等于零．经过时间t 线圈转过ωt 角，这时ab 边的线速度v 方向跟磁感线方向夹角等于ωt ，设ab 边的长度为l ，bd 边的长度为l'，线圈中感应电动势为t l Bl e ωωsin 22'=，对于N 匝线圈，有t NBS e .sin .ωω=或者写成t E e m .sin .ω=（ωωm m N NBS E Φ==. 叫做电动势的最大值。
）由上式，在匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴做匀角速转动的线圈里产生的感应电动势是按正弦规律变化的．根据闭合电路欧姆定t R E R e i m ωsin == 2．中性面——线圈转动至线圈平面垂直于磁感线位置时，各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这个特定位置叫中性面．应注意：①中性面在垂直于磁场位置．②线圈通过中性面时，穿过线圈的磁通量最大．③线圈平面通过中性面时感应电动势为零．④线圈平面每转过中性面时，线圈中感应电流方向改变一次，转动一周线圈两次通过中性面，一周里线圈中电流方向改变两次．3．正弦交流电的图象矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴做匀角速转动，线圈里产生正弦交流电．当线圈从中性面开始转动，在一个周期中：在t （0，T 4）时间内，线圈中感应电动势从0达到最大值E m ．在t （T 4，T 2）时间内，线圈中感应电动势从最大值E m 减小到0．在t （T 2，3T 4）时间内，线圈中感应电动势从0增加到负的最大值-E m ．在t （3T 4，T ）时间内，线圈中感应电动势的值从负的最大值-E m 减小到0．电路中的感应电流、路端电压与感应电动势的变化规律相同，如图所示．二、描述交变电流的物理量1、瞬时值：它是反映不同时刻交流电的大小和方向，正弦交流瞬时值表达式为：t e m ωεsin =，t I i m ωsin =.应当注意必须从中性面开始。
完整word版2019年高考物理一轮复习第十一章交变电流传感器第1讲交变电流的产生和描述学案
交变电流的产生和描述第1讲微知识1 交变电流、交变电流的图象 1．交变电流 (1)定义大小和方向随时间做周期性变化的电流。
图象(2) 如图甲、乙、丙、丁所示都属于交变电流。
2．正弦交流电的产生和图象产生：在匀强磁场里，线圈绕垂直磁场方向的轴匀速转动。
(1) 图象：如图甲、乙所示。
(2)微知识2 正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值1．周期和频率T。
公式：(s)所需的时间，单位是秒)线圈转一周(：交变电流完成一次周期性变化周期(1)．2πT＝。
ωf频率1 s。
(2)内完成周期性变化的次数，单位是赫兹：交变电流在(Hz)11Tf＝。
周期和频率的关系：＝或(3)fT2．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。
(3)有效值①定义：让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值。
EUI mmm IEU。
＝＝②正弦交流电有效值和峰值的关系：＝，，222(4)平均值：交变电流图象中波形与横轴所围面积跟时间的比值。
一、思维辨析(判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
)1．交变电流的主要特征是电流的方向随时间周期性变化。
(√)2．线圈经过中性面位置时产生的感应电动势最大。
(×)3．我国使用的交流电周期是0.02 s，电流方向每秒钟改变100次。
(√)IIII。
(×) ．任何交变电流的最大值4＝与有效值2之间的关系是mm5．交流电压表及电流表的读数均为峰值。
(×)二、对点微练abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中矩形线圈交变电流的产生)如图甲所示，(1．abcda 方向为电流正方向，则下列说法正确的是( )产生的交变电流如图乙所示，设沿t时间段对应甲图中①至②图的过程．乙图中A0～1t．乙图中B时刻对应甲图中的③图3．t 50．若乙图中C次等于0.02 s，则1 s内电流的方向改变4t50 Hz ，则交流电的频率为D．若乙图中0.02 s等于2 A 答案如图所示，单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，其转动轴)2．(交变电流的瞬时值表达式2SOOB，转速0.1 T，线圈所围面积m线＝′与磁感线垂直。
高考物理一轮复习 第十章 交变电流 第1节 交变电流的产生及描述习题详解课件 新人教版
大小 方向 正弦 nBSω 热效应
微观·易错判断
(1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)× (6)× 要点一
典例：解析：根据题图(b)可知：cd 两端在时间 0～0.5 内产生
恒定的电压，根据法拉第电磁感应定律，穿过线圈的磁通量均
匀变化，即ΔΔit为恒定不变，故选项 C 正确，A、B、D 错误。 答案：C
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[针对训练]
1．解析：磁极以 OO′为轴匀速转动可等效为磁场不动线圈向相
反方向转动，在 t＝0 时刻，由右手定则可知，产生的感应电流
方向为 a→b→c→d→a，磁场的方向与线圈平行，感应电流最 大，故选项 C 正确。 答案：C
2．解析：当线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大，
磁通量变化率为零，感应电动势为零，线圈中的感应电流为零，
选项 A 正确 B 错误；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，磁通量变化率最大，感应电动势最大，
感应电流最大，选项 C 正确 D 错误。 答案：AC
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3．解析：(1)由图得 e＝Emsin ωt＝6 2sin 100πt(V) 则电流 i＝R＋e r＝0.6 2sin 100πt(A)。 (2)Em＝BSω Em＝6 2 V ω＝100πΦm＝BS＝ Eωm＝2.7×10－2 Wb。 (3)E＝Em2＝6 V，外力所做的功 W＝Q＝RE＋2 rT＝7.2×10－2J。 答案：(1)i＝ 0.6 2sin 100πt(A) (2)2.7×10－2 Wb (3)7.2×10－2 J
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要点二 典例：解析：首先从交流电图像中找出交变电流的最大值即通过 R2 的电流最大值为 0.6 2 A，由正弦式交变电流最大值与有效值 的关系 Im＝ 2I 可知其有效值为 0.6 A，由于 R1 与 R2 串联，所以 通过 R1 的电流有效值也是 0.6 A，选项 A、C 错；R1 两端电压有 效值为 U1＝IR1＝6 V，选项 B 对；R2 两端电压最大值为 U2m＝ImR2 ＝0.6 2×20 V＝12 2 V，选项 D 错。 答案：B
高考物理人教版一轮总复习配套课件 10.1 交 变 电 流
考点 1 正弦交流电的产生及变化规律
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)
规律 物理量
函数
图象
磁通量
=mcost=BScost
e=Emsint=nBSsint u=Umsint=REm/(R+r) sint i=Imsint=Em/(R+r) sint
电动势
电压
电流
2.交变电流瞬时值表达式的书写基本思路
(1)确定正弦式电流的峰值，根据已知图象或由公式Em=nBS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线圈从中性面开始转动，则i-t图象为正弦函数图象，函数式为 i=Imsint。 ②线圈从垂直中性面开始转动，则i-t图象为余弦函数图象，函数式为 i=Imcost。
1.如图10-1-3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10-1-3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( )
D
图10-1-3
t＝0时线圈中感 应电流方向c→b→a→d为 负。经过T/8时，线圈平面 与磁场垂直，线圈中瞬时 电流为零，所以D正确，A、 B、C错误。
1.交变电流、交变电流的图象 Ⅰ 2.正弦交变电流的函数表达式、 峰值和有效值 Ⅰ 3.理想变压器 Ⅰ 4.远距离输电 Ⅰ 5.实验：传感器的简单使用
1.本章内容以电磁感应知识为基础，是楞次定律及法拉第电磁感应定 律的具体应用。其知识特点是了解、识记的基本概念较多，但重点内容突 出，主要围绕交变电流的产生、变化规律及表征交变电流的物理量这一中 心展开，在此基础上研究了变压器的工作原理和远距离输电。另外，本章 还介绍了传感器的原理及其应用。 2.对于交变电流产生的方法、交变电流瞬时值表达式的推导、理想变 压器的输入功率和输出功率的比较、正弦式交流电的有效值、瞬时值、峰 值和平均值的理解等内容要记清楚，明确其中的相互联系。 3.要注意和本章知识点结合的小型综合性题目的考查，以及和其他知 识点的综合性题目的考查。在本章内，可以结合远距离输电、变压器、交 变电流的产生原理考查现实生活中的变压及用电关系。对于和其他知识点 结合，例如可以和电磁感应结合起来考查电流的方向的判断方法和感应电 动势的大小和计算方法。 传感器问题是近几年高考中的新添加内容，但考查的频率却逐步提高。 这类问题单独考查的较少，多以综合题目中的一个知识点加以体现，主要 考查学生对传感器基本特点的认识。因此，在复习中要熟练掌握各类传感 器的特点及其相应的电学特性。
高三物理一轮复习必考部分第10章交变电流传感器第1节交变电流的产生及描述课时强化练
图 10-1-15lword 版本可编辑•欢迎下载支持.交变电流的产生及描述（限时：40分钟）A 级跨越本科线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10-1-13甲 所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，贝9（）【导学号：96622371]图 10-1-13A. t=0. 005 s 时线圈平面与磁场方向平行B. t=0.010 s 时线圈的磁通量变化率最大C. 线圈产生的交变电动势频率为100 HzD. 线圈产生的交变电动势的有效值为311 VA f=0. 005 s 时线圈平面与磁场方向平行，感应电动势最大，选项A 正确：t=0.010 s 时线圈的磁通量最大，变化率最小，选项B 错误：线圈产生的交变电动势周期为0.02 s, 频率为50 Hz,选项C 错误；线圈产生的交变电动势的最大值为311 V,选项D 错误.2. （多选）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10-1-14所示.此线圈与一个斤=9 Q 的电阻构成闭合电路， 线圈自身的电阻r=l Q,下列说法正确的是（）图 10-1-14A. 交变电流的周期为0.2 sB. 交变电流的频率为2.5 HzC. 发电机输出电压的有效值为9^/2 VD. 发电机输岀的电功率为18 WBCD 根据u~ t 图可知此交流电的周期为C0. 4 s,选项A 错误：交变电流的频率为f的有效值为L' ¥=9^2 V,选项C 正确：发电机输出的电功率为P=W=18 W,选项D 正确.3. 图10-1-15甲是小型交流发电机的示意图，在匀强磁场中，一只矩形金属线圈绕与 磁场方向垂直的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图乙所示.发电机 线圈内阻为10 Q,外接一只电阻为90 Q 的灯泡，不计电路的其他电阻，贝IJ （）【导 学号：96622372]=#=2.5 Hz,选项B 匸确;发电机电压的有效值为 V=l （hj2 V,输岀电压A. f=0时刻线圈平而与中性而垂直B. 每秒钟内电流方向改变100次C. 灯泡两端的电压为22 VD. 0〜0.01 s 时间内通过灯泡的电量为0B 从图象可以看出，是从金属线圈旋转至中性面时开始计时的，所以选项A 错误：交 变电动势的周期为2X10_2 s,频率是50 Hz,因一个周期内电流的方向改变两次，所以每秒内电流方向改变1。
2019年《南方新高考》物理人教版一轮复习训练：专题10 交变电流 第2讲 变压器 电能的输送
第2讲变压器电能的输送一、单项选择题1.(2019年山东卷改编)如图K10-2-1，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( )图K10-2-1A.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 2 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n1∶n2＝11∶32.(2019年广东深圳五校联考)一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶1，原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u随时间t的变化规律如图K10-2-2所示，副线圈仅接入一个R ＝10 Ω的电阻，则( )图K10-2-2A.流过电阻R的最大电流是1.0 AB.变压器的输入功率是20 WC.与电阻R并联的电压表的示数是20 VD.在1秒内电流方向改变50次3.(2019年天津卷)普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连接，图K10-2-3中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少，工作时电流为I ab，cd 一侧线圈的匝数较多，工作时电流为I cd，为了使电流表能正常工作，则( )图K10-2-3A.ab接MN、cd接PQ，I ab<I cdB.ab接MN、cd接PQ，I ab>I cdC.ab接PQ、cd接MN，I ab<I cdD.ab接PQ、cd接MN，I ab>I cd4.(2019年四川卷)用220 V的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是110 V，通过负载的电流图象如图K10-2-4所示，则( )图K10-2-4A.变压器输入功率约为3.9 WB.输出电压的最大值是110 VC.变压器原、副线圈匝数比是1∶2D.负载电流的函数表达式i ＝0.05sin ⎝⎛⎭⎫100πt ＋π2 A 5.(2019年湖北孝感联考)如图K10-2-5所示，理想变压器的原副线圈匝数比为1∶5，原线圈两端的交变电压为u ＝20 2sin 100πt (V)，氖泡在两端电压达到100 V 时开始发光，下列说法中正确的有( )图K10-2-5A.开关接通后，氖泡的发光频率为50 HzB.开关接通后，电压表的示数为100 VC.开关断开后，电压表的示数变大D.开关断开后，变压器的输出功率不变6.(2019年河南焦作联考)如图K10-2-6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 ＝220 2sin (314t ) V 的交流电源.起初开关S 处于断开状态.下列说法中错误．．的是( )图K10-2-6 A.电压表示数为22 VB.当开关S 闭合后，电压表示数变小C.当开关S 闭合后，电流表示数变大D.当开关S 闭合后，变压器的输出功率增大二、多项选择题7.(2019年云南一模)如图K10-2-7所示的电路中，理想变压器的输入电压u 不变，R 1为定值电阻，若要使电压表示数增大，可采用的办法是( )图K10-2-7A.保持其他不变，将滑动接头P 向上移B.保持其他不变，将滑动接头P 向下移C.保持其他不变，增大R 2D.保持其他不变，减小R 28.(2019年宁夏银川校级一模)如图K10-2-8所示，变压器输入有效值恒定的电压，副线圈匝数可调，输出电压通过输电线送给用户(电灯等用电器)，R 表示输电线的电阻，则( )图K10-2-8A.用电器增加时，变压器输出电压增大B.要提高用户的电压，滑动触头P 应向上滑C.用电器增加时，输电线的热损耗减少D.用电器增加时，变压器的输入功率增加三、非选择题9.一个小型水力发电站，发电机输出电压U0＝250 V，内电阻可以忽略不计，最大输出功率为P m＝30 kW，它通过总电阻为R线＝2 Ω的输电线直接向远处的居民区供电.设居民区所有用电器都是额定电压为U＝220 V的白炽灯，总功率为P用＝22 kW，不计灯丝电阻随温度的变化.(1)当居民区的电灯全部使用时，电灯两端的电压是多少？发电机实际输出的电功率为多大？(2)若采用高压输电，在发电机端用升压变压器，在用户端用降压变压器，且不计变压器和用户线路的损耗.已知用户端变压器的降压比为40∶1，当全部用户电灯正常发光时，输电线上损耗的功率为多大？10.有一台内阻为1 Ω的发电机，供给一个学校照明用电，如图10-2-9所示，升压变压器匝数比为1∶4，降压变压器的匝数比为4∶1，输电线的总电阻R＝4 Ω，全校共22个班，每班有“220 V,40 W”的灯6盏，若保证全部电灯正常发光，则：图K10-2-9(1)发电机输出功率多大？(2)发电机电动势多大？(3)输电效率是多少？(4)若使用灯数减半并正常发光，则发电机输出功率是否减半？11.为了减少因火电站中煤的燃烧对大气的污染而大力发展水电站.三峡水利工程中某一水电站发电机组设计为：水以v1＝3 m/s的速度流入水轮机后以v2＝1 m/s的速度流出，流出水位比流入的水位低10 m，水流量为Q＝10 m3/s，水轮机效率为75%，发电机效率为80%，求：(1)发电机组的输出电功率是多少.(2)如果发电机输出电压为240 V，用户需电压220 V，输电线路中能量损失为5%，输电线电阻为19.5 Ω，那么所需升降变压器的原副线圈匝数比分别是多少.。
近年届高考物理一轮复习第10章交变电流传感器1第一节交变电流的产生和描述课后达标能力提升新人教版(
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1 第一节交变电流的产生和描述(建议用时：60分钟）一、单项选择题1．（2018·南通模拟)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等于错误!解析：选D．根据正弦式交变电流的产生及其变化规律，当磁通量最大时，感应电动势为零;当磁通量减小时，感应电动势在增大，磁通量减为零时,感应电动势最大，由此可知A、B 项错误；设从线框位于中性面开始计时，则有e＝E m sin ωt,式中E m＝BSω，因Φm＝BS,故角速度ω＝错误!,D项正确；设e＝0．5E m,则解出ωt＝错误!，此时Φ＝B·S cos错误!＝错误!BS ＝错误!Φm,所以C项错误．2．如图甲所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴OO′匀速转动，从图示位置开始计时，产生的感应电动势e随时间t的变化曲线如图乙所示．若线圈的转速变为原来的2倍，而其他条件保持不变，从图示位置转过90°开始计时,则能正确反映线圈中产生的电动势e随时间t的变化规律的图象是（）解析：选A．由题图乙知，周期T＝4 s，感应电动势的最大值E m＝1 V，而感应电动势的最大值的表达式E m＝NBSω＝NBS·2πT．若仅把线圈的转速变为原来的2倍,则周期T′变为原来的错误!，即T′＝2 s，而感应电动势的最大值E′m变为原来的2倍,即E′m＝2 V,所以选项B、C错误；从图示位置转过90°开始计时,也就是t＝0时线圈中产生的感应电动势应为0，所以选项A正确,D错误．3．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( )A．峰值是e0B．峰值是2e0C．有效值是错误!Ne0D．有效值是错误!Ne0解析：选D．因每匝矩形线圈ab边和cd边产生的电动势的最大值都是e0，每匝中ab和cd串联,故每匝线圈产生的电动势的最大值为2e．N匝线圈串联，整个线圈中感应电动势的最大值为2Ne0,因线圈中产生的是正弦交流电，则发电机输出电压的有效值E＝错误!Ne0，故选项D正确．4．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）为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正．则如图所示的四个选项图中正确的是( )解析:选D．矩形线圈绕垂直于匀强磁场的转轴匀速转动产生正弦式交变电流,在开始计时(t＝0)时线圈为题图乙所示的位置,据右手定则判断电流为负方向,首先排除A、B选项．若达题图甲所示的位置，感应电流为负向的峰值,可见t＝0的时刻交变电流处于负半轴且再经错误!到达中性面位置,或者φ0＝错误!，瞬时值表达式i＝I m sin(ωt－φ0)，所以0＝I m·sin错误!，t＝错误!，故D选项正确．5．(2018·宿迁质检）如图所示为一交流电压随时间变化的图象．每个周期内，前三分之一周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定．根据图中数据可得，此交流电压的有效值为（)A．7．5 V B．8 VC．2错误! V D．3错误! V解析：选C．根据电流的热效应有错误!错误!·错误!·错误!＋错误!·错误!＝错误!T，解得U2＝60 V2，所以U＝2错误! V，C项正确．6．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逆时针匀速转动．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＝错误!B．I＝错误!C．I＝0 D．I＝BLω2R解析:选B．从图示位置转过90°的过程中，即在0～错误!时间内，线框中的感应电动势为E＝错误!BL2ω，感应电流沿顺时针方向；在转过90°至180°的过程中，即在错误!～错误!时间内,线框中的感应电动势仍为E＝错误!BL2ω，感应电流沿逆时针方向；在转过180°至270°的过程中，即在错误!～错误!时间内，线框中的感应电动势仍为E＝错误!BL2ω,感应电流沿逆时针方向；在转过270°至360°的过程中，即在错误!～T时间内，线框中的感应电动势仍为E ＝错误!BL2ω，感应电流沿顺时针方向．根据有效值的定义知I＝错误!．B项正确．二、多项选择题7．(2018·南京高三适应性考试）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，磁极间有一固定在绝缘转轴上的矩形线圈，转轴的一端有一个与自行车后轮边缘接触的摩擦轮．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交流电B．小灯泡亮度与自行车的行驶速度无关C．知道摩擦轮和后轮的半径，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解析:选AC．摩擦轮带动线圈在磁场中绕垂直于磁感线的轴转动，产生交流电，故A正确；行驶速度会影响感应电动势的大小，所以影响灯泡的亮度，故B错误；摩擦轮和后轮属于皮带传动,具有相同的线速度，如果知道了半径关系，就能知道角速度关系，也就能知道转速关系，故C正确；线圈匝数不影响穿过线圈的磁通量的变化率的大小,故D错误．8．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．则（)A．两种形式的交变电流最大值相同B．两种形式的交变电流有效值之比为1∶2C．两种形式的交变电流周期之比为2∶3D．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，两电阻消耗的电能之比为1∶3解析:选AD．由题图甲和题图乙分别表示的正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系图象可知，两种形式的交变电流最大值都是1 A，选项A正确；题图甲表示的正弦脉冲波周期为0．06 s,题图乙表示的方波的周期为0．04 s,两种形式的交变电流周期之比为3∶2,选项C错误；设正弦脉冲波的电流有效值为I1,根据有效值的定义，前错误!周期和后错误!周期的有效值都为错误! A，根据有效值的定义有错误!错误!R·错误!＋错误!错误!R·错误!＝I错误!R·T，解得I1＝错误! A．题图乙表示的方波交变电流大小不变，其有效值[跟交变电流的热效应等效的恒定电流值］等于最大值,I2＝1 A．两种形式的交变电流有效值之比为I1∶I2＝1∶错误!，选项B错误;由W＝UIt＝I2Rt可知，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，两电阻消耗的电能之比W甲∶W乙＝I错误!∶I错误!＝1∶3,选项D正确．9．(2018·扬州中学高三考试)如图所示，边长为L的正方形单匝线圈abcd，其电阻为r，外电路的电阻为R,ab的中点和cd的中点的连线O′O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绕轴O′O匀速转动，则以下判断正确的是（）A．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＝错误!BL2ωsin 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＝错误!D．线圈转动一周的过程中，电阻R上产生的热量为Q＝错误!解析：选BD．题图所示位置，线圈中通过的磁通量最大，但感应电动势为零，A错误；线圈所围成的闭合电路中产生的感应电动势最大值为E m＝错误!BL2ω，故对应的瞬时值表达式为e ＝错误!BL2ωsin ωt，B正确；由q＝错误!可得线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R 的电荷量q ＝错误!，C 错误;电阻R 上产生的热量应利用有效值求解，即转动一周的过程中产生的热量：Q ＝［⎦⎥⎤E m 2(R ＋r )2R ×错误!＝错误!，D 正确． 10．面积为S 、阻值为R 的金属框放置在匀强磁场中，磁场方向与金属框平面垂直,磁感应强度随时间的变化规律B ＝B 0sin ωt ，则（ ）A ．金属框中产生的电动势的最大值为B 0S ωB ．金属框中电流的有效值为B 0S ωRC ．在一个周期内金属框产生的焦耳热为错误!D ．在第一个错误!周期内流过某截面的电荷量为错误!解析：选AD ．金属框中的磁通量变化与该框在磁感应强度恒为B 0的磁场中以ω匀速转动的情况相同．因此最大电动势为E m ＝B 0S ω，A 正确；电流的有效值为I ＝错误!＝错误!,B 错误;在一个周期内金属框产生的焦耳热为：Q ＝I 2RT ＝错误!错误!·R ·错误!＝错误!，C 错误；在第1个T4内，ΔΦ＝B 0S ，则q ＝错误!·Δt ＝错误!·Δt ＝错误!，D 正确． 三、非选择题11．电压u ＝1202sin ωt V 、频率为50 Hz 的交变电流,把它加在激发电压和熄灭电压均为u 0＝60错误! V 的霓虹灯的两端．(1)求在一个小时内,霓虹灯发光时间有多长？(2）试分析为什么人眼不能感到这种忽明忽暗的现象．错误!解析：（1)如图所示，画出一个周期内交变电流的u －t 图象，其中阴影部分对应的时间t 1表示霓虹灯不能发光的时间，根据对称性，一个周期内霓虹灯不能发光的时间为4t 1当u ＝u 0＝60错误! V 时，由u ＝120错误!sin ωt V 求得：t 1＝错误! s再由对称性知一个周期内能发光的时间为：t＝T－4t＝错误! s－4×错误! s＝错误! s1再由比例关系求得一个小时内霓虹灯发光的时间为：t＝错误!×错误! s＝2 400 s．(2）很明显霓虹灯在工作过程中是忽明忽暗的，而熄灭的时间只有错误! s(如图中t2～t3那段时间）,由于人的眼睛具有视觉暂留现象,而这个视觉暂留时间约为错误! s远大于错误! s，因此经过灯光刺激的人眼不会因为短暂的熄灭而有所感觉．答案：(1）2 400 s (2)见解析12．(2018·泰州高港区检测)如图甲所示是某同学设计的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，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布（其右视图如图乙所示）．在线圈所在位置磁感应强度B的大小均为B＝0．20 T，线圈的电阻为R1＝0．50 Ω，它的引出线接有R2＝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，便有电流通过电珠．当线圈向右的位移x随时间t变化的规律如图丙所示时（x取向右为正）．求：(1)线圈运动时产生的感应电动势E的大小；（2)线圈运动时产生的感应电流I的大小；(3）每一次推动线圈运动过程中作用力F的大小；(4)该发电机的输出功率P．解析：（1）由x－t图,可得线圈的切割速度v＝错误!＝0．80 m/s．线圈做切割磁感线运动产生的感应电动势E＝n·2πrBv＝20×2×3．14×0．10×0．20×0．80 V≈2．0 V．(2）由闭合电路的欧姆定律,感应电流I＝错误!＝错误! A＝0．20 A．（3)由于线圈每次运动都是匀速直线运动,由平衡条件F推＝F安,即F推＝nBI·2πr＝20×0．20×0．20×2×3．14×0．10 N≈0．50 N．(4)发电机的输出功率即小电珠的电功率P＝I2R＝0．202×9．5 W＝0．38 W．2答案：(1)2．0 V （2）0．20 A （3)0．50 N （4）0．38 W。
2019年高考物理一轮复习第11章交变电流传感器第1讲交变电流的产生及描述习题新人教版.docx
第十一章第1讲交变电流的产生及描述2年高考模拟M•2-NIAN-GA0-KA0-M0-NI (4]1.(2017 •天津卷)(多选)在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线乖直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示止弦规律变化。
设线圈总电阻为2 Q,则导学号21992728 ( AD )A.才=0时，线圈平面平行于磁感线B.Z=1 s时，线圈中的电流改变方向C.1=1. 5 s时，线圈屮的感应电动势最大D.—个周期内，线圈产生的热量为8TI2J［解析］Z = 0时，磁通量为零，磁感线与线圈平面平行，A正确；当磁感线与线圈平面平行时, 磁通量变化率最人，感应电动势最人，画出感应电动势随时间变化的图象如图，由图可知, t=l s时，感应电流没有改变方向，B错误；f=l. 5 s时，感应电动势为0, C错误；感应电动势最大值氏=/V〃S G =A®A》=100X0.04X^(V),有效值(V) =2^2n (V), 6?=-7=8n2(J), D 正确。
2.(2017 •江苏卷)(多选)某音响电路的简化电路图如图所示，输入信号既冇高频成分,也有低频成分，则导学号21992729 ( BD )A.电感厶的作用是通髙频B.电容G的作用是通高频C.扬声器甲用于输出高频成分D.扬声器乙用于输出高频成分［解析］电感线圈有通低频、阻高频的作用，因此A项错误；电容器有通高频、阻低频的作用，因此B项正确；由此可以判断，扬声器甲主要用于输出低频成分，扬声器乙用于输出高频成分，C项错误，D项正确。
3.（2016 •全国卷III）（多选）如图，於为半圆形导线框，圆心为如N是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为&两导线框在同一竖直面（纸而）内；两圆弧半径相等；过直线OA 的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面。
现使线框从N在方=0时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面、且过0“和0的轴，以相同的周期7逆时针匀速转动，则导学号21992730(BC )X X X X X X XX X X X X X Xx x Xd nA.两导线框屮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=^i,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［解析］当导线框"完全进入磁场后，通过线框的磁通量将不变，故无感应电流产生, 因此它不会产生正弦式交流电，A项错误；导线框每转动一圈，产生的感应电流的变化为一个周期，B项正确；在戸右时，导线框转过角度为45。
高考物理一轮复习 第十四单元 交变电流 第1讲 交变电流的产生和描述练习(含解析)新人教版-新人教版
交变电流的产生和描述《交变电流》一章是电磁感应内容的延续,从近几年命题看,高考对本章内容的考查频率一般,主要表现在“三突出〞:一是突出考查交变电流的产生过程;二是突出考查交变电流的图象和交变电流的“四值〞;三是突出考查变压器与远距离输电。
整体考查难度不大,多以选择题的形式出现。
预计2020年高考对本专题内容的考查仍将通过交变电流的图象考查交变电流的四值、变压器等问题,可能加强对实际问题处理能力的考查,以分值为6分的选择题为主。
第1讲交变电流的产生和描述1 正弦式交变电流的产生与变化规律(1)交变电流的产生①交变电流:电流的大小和方向都做周期性的变化,这种电流叫交变电流,简称交流。
如下图为几种交变电流的电流随时间变化的图象。
②正弦式交变电流产生原理:将闭合线圈置于匀强磁场中,并绕垂直于磁场方向的轴做匀速转动,线圈中将产生按正弦规律变化的交变电流。
注意:正弦式交变电流的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。
③正弦式交变电流产生过程中的两个特殊位置。
图示概念中性面位置与中性面垂直的位置特点B⊥S B∥SΦ=BS,最大Φ=0,最小e=nΔΦΔt=0,最小e=nΔΦΔt=nBSω,最大感应电流为零,方向改变感应电流最大,方向不变(2)正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时) 规律物理量函数表达式图象磁通量Φ=Φm cos ωt=BS cos ωt注意:Φ与线圈匝数无关电动势e=E m sinωt=nBSωsinωt电压u=U m sinωt=REΔR +rsin ωt电流i=I m sinωt=EΔR +rsin ωt宜昌质检)关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流,如下说法中正确的答案是()。
A.线圈平面每经过中性面一次,感应电流的方向就改变一次,感应电动势的方向不变B.线圈每转动一周,感应电流的方向改变一次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改变一次D.线圈每转动一周,感应电动势和感应电流的方向都改变一次【答案】C福州质检)如下列图是某发电机的结构示意图,其中N 、S 是永磁铁的两个磁极,它们的外表呈半圆柱面形状。
2019版高考物理一轮复习 专题十 交变电流 第1讲 交变电流的产生和描述学案(无答案)
第1讲 交变电流的产生和描述一、单项选择题1．关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流，下列说法正确的是( )A ．线圈平面每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次，感应电动势的方向不变B ．线圈平面每转动一周，感应电流的方向改变一次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改变一次D ．线圈平面每转动一周，感应电动势和感应电流的方向都改变一次2．如下列各图所示，面积均为S 的单匝线圈绕其对称轴或中心轴在磁感应强度为B 的匀强磁场中以角速度ω匀速转动，能产生正弦交变电动势e ＝BS ωsin ωt 的图是( )A B C D3．图K1011所示为一交变电流的电压随时间变化的图象，正半轴是正弦曲线的一个部分，则此交变电流的电压的有效值是( )图K1011 A.34 V B ．5 VC.5 22V D ．3 V 4．在如图K1012所示电路中，电源电压U ＝311sin 100πt (V)，A 、B 间接有“220 V440 W”的电暖宝、“220 V 220 W”的抽油烟机、交流电压表及保险丝．下列说法正确的是( )图K1012A ．交流电压表的示数为311 VB ．电路要正常工作，保险丝的额定电流不能小于3 2 AC ．电暖宝发热功率是抽油烟机发热功率的2倍D ．抽油烟机1分钟内消耗的电能为1.32×104 J5．(2017年四川凉山州高三三诊)图K1013甲为一台小型发电机示意图，产生的感应电动势随时间变化如图乙所示．已知发电机线圈的匝数为100匝，电阻r ＝2 Ω，外电路的小灯泡电阻恒为R ＝6 Ω，电压表、电流表均为理想电表．下列说法正确的是( )甲 乙图K1013A ．电压表的读数为4 VB ．电流表读数为0.5 AC ．1秒内流过小灯泡的电流方向改变25次D ．线圈在转动过程中，磁通量最大为0.08 2πWb 二、多项选择题6．(2017年天津卷)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如图K1014所示的正弦规律变化．设线圈总电阻为2 Ω，则( )图K1014A ．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8π2 J7．如图K1015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平面(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向里．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K1015A ．两导线框中均会产生正弦式交变电流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8．(2016年江苏调研)图K1016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永磁铁转动，转速与风速成正比．某一风速时，线圈中产生的正弦式电流如图乙所示，则( )甲 乙图K1016A ．电流的表达式为i ＝0.6sin 10πt (A)B ．磁铁的转速为10 r/sC ．风速加倍时电流的表达式为i ＝1.2sin 10πt (A)D ．风速加倍时线圈中电流的有效值为0.6 2 A三、非选择题9．如图K1017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：(1)感应电动势的最大值．(2)从图示位置起转过14转的时间内，负载电阻R 上产生的热量． (3)从图示位置起转过14转的时间内，通过负载电阻R 的电荷量． (4)电流表的示数．图K101710．(2017年北京海淀区高三期末)如图K1018所示，位于竖直平面内的矩形金属线圈，边长L 1＝0.40 m 、L 2＝0.25 m ，其匝数n ＝100匝，总电阻r ＝1.0 Ω，线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C 、D (集流环)焊接在一起，并通过电刷和R ＝3.0 Ω的定值电阻相连接．线圈所在空间存在水平向右的匀强磁场，磁感应强度B ＝1.0 T ，在外力驱动下线圈绕竖直固定中心轴O 1O 2匀速转动，角速度ω＝2.0 rad/s.求：(1)电阻R 两端电压的最大值．(2)从线圈通过中性面(即线圈平面与磁场方向垂直的位置)开始计时，经过14周期通过电阻R 的电荷量．(3)在线圈转动一周的过程中，整个电路产生的焦耳热．图K101811．图K1019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．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 如图丙所示按正弦规律变化时(摩擦等损耗不计)，求：甲 乙丙图K1019(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．。
南方新高考高考物理大一轮复习专题十交变电流第1讲交变电流的产生和描述课时作业
南方新高考高考物理大一轮复习专题十交变电流第1讲交变电流的产生和描述课时作业0803251第1讲 交变电流的产生和描述一、单项选择题1．某交流电压为u ＝6 2sin 314t V ，则以下说法正确的是( )①用此交流电作打点计时器的电源时，打点周期为0.02 s ；②把额定电压为6 V 的小灯泡接到此电源上，小灯泡正常发光；③把额定电压为6 V 的小灯泡接到此电源上，小灯泡将被烧毁；④耐压6 V 的电容器不能直接用在此电源上A ．①② B．①③ C．①④ D．①②④2．(2015年陕西宝鸡质检)如图K1011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象，调整线圈转速后，所产生的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( )图K1011A ．线圈先后两次转速之比为1∶2B ．交流电a 的电压瞬时值u ＝10sin 0.4πt (V)C ．交流电b 的电压峰值为203VD ．在t ＝0时刻穿过线圈的磁通量为零3．如图K1012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 后，两电阻消耗的电功之比W 甲∶W 乙为( )图K1012A ．1∶ 2B ．1∶2 C．1∶3 D ．1∶64．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K1013甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则( )甲 乙图K1013A ．t ＝0.005 s 时线框的磁通量变化率为零B ．t ＝0.01 s 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311 VD ．线框产生的交变电动势频率为100 Hz5．一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 VB ．5 2 VC ．10 VD ．10 2 V6．面积为S 的两个电阻相同的线圈，分别放在如图K1014所示的磁场中，图甲中是磁感应强度为B 0的匀强磁场，线圈在磁场中以周期T 绕OO ′轴匀速转动，图乙中磁场的变化规律为B ＝B 0cos 2πtT，从图示位置开始计时，则( )图K1014A ．两线圈的磁通量变化规律不同B ．两线圈中感应电动势达到最大值的时刻不同C ．经相同的时间t (t ＞T )，两线圈产生的热量不相同D ．从此时刻起，经T4时间，流过两线圈横截面的电荷量相同二、多项选择题7．如图K1015甲所示，一单匝圆形闭合导线框半径为r ，线框电阻为R ，连接一交流电流表(内阻不计)．线框内充满匀强磁场，已知该磁场磁感应强度B 随时间按正弦规律变化，如图乙所示(规定向下为B 的正方向)，则下列说法正确的是( )甲 乙图K1015A ．0.005 s 时线框中的感应电流最大B ．0.01 s 时线框中感应电流方向从上往下看为顺时针方向C ．0.015 s 时电流表的示数为零D ．0～0.02 s 内闭合导线框上产生的热量为π4r4R8．如图K1016所示为交变电流产生的示意图，在磁感应强度为B 的匀强磁场中线圈绕OO ′轴以角速度ω匀速转动，线圈匝数为N ，线圈总电阻为r ，线圈面积为S ，外电路电阻为R .在线圈由图示位置转过90°的过程中，下列说法正确的是( )图K1016A ．磁通量的变化量ΔΦ＝NBSB ．平均感应电动势E ＝2NBSωπC ．电阻R 产生的焦耳热Q ＝BNSω22RD ．电阻R 产生的焦耳热Q ＝ωR π·NBS24R ＋r2三、非选择题9．均匀导线弯成的正方形闭合线框abcd 边长为10 cm ，每边的电阻值为0.1 Ω.把线框放在磁感应强度为B ＝0.1 T 的匀强磁场中，使它绕轴O 1O 2以ω＝100 rad/s 的角速度旋转，旋转方向如图K1017所示(沿O 2O 1由O 2向O 1看为顺时针方向)．已知O 1、O 2两点分别在ad 和bc 上，轴O 1O 2在线框平面内，并且垂直于B ，O 1d ＝3O 1a ，O 2c ＝3O 2b .(1)当线框平面转至和B 平行的瞬间：①每边产生的感应电动势的大小各是多少？ ②线框内感应电流的大小是多少，方向如何？(2)求线框由图所示位置旋转π3的过程中，产生的平均电动势的大小．(3)线框旋转一周内产生的热量为多少？图K101710．如图K1018所示，一交流发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动，线圈匝数N＝100，线圈电阻r＝3 Ω，ab＝cd＝0.5 m，bc＝ad＝0.4 m，磁感应强度B＝0.5 T，电阻R＝311 Ω，当线圈以n＝300 r/min的转速匀速转动时，求：(1)感应电动势的最大值．(2)t＝0时刻，线圈在图示位置，写出此交变电流电动势的瞬时值表达式．(3)此电压表的示数．图K101811．图K1019甲是交流发电机模型示意图．在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO′转动，由线圈引出的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕OO′转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路．图乙是线圈的主视图，导线ab和cd分别用它们的横截面来表示．已知ab长度为L1，bc长度为L2，线圈以恒定角速度ω逆时针转动．(只考虑单匝线圈)甲乙丙图K1019(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t 时刻整个线圈中的感应电动势e 1的表达式．(2)线圈平面处于与中性面成φ0夹角位置时开始计时，如图丙所示，试写出t 时刻整个线圈中的感应电动势e 2的表达式．(3)若线圈电阻为r ，求线圈每转动一周电阻R 上产生的焦耳热．(其他电阻均不计) 专题十 交变电流第1讲 交变电流的产生和描述1．D 解析：据2πT＝ω＝314 rad/s ，可知此交流电的周期为T ＝0.02 s ，小灯泡的额定电压指的是交流电压的有效值，而电容器的耐压值指的是交流电压的最大值．2．C3．C 解析：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 21R ×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＝I 21∶I 22＝1∶3，C 正确．4．B 解析：本题考查正弦交流电的图象，意在考查考生根据正弦交流电的图象获取交流电特征信息的能力．t ＝0.005 s 时感应电动势最大，线框的磁通量变化率也最大，A 错误． t ＝0.01 s 时感应电动势为零，穿过线框磁通量最大，线框平面与中性面重合，B 正确．感应电动势的最大值为311 V ，有效值则为3112V ，C 错误．所产生电动势的周期为0.02 s ，频率等于周期的倒数，为50 Hz ，D 错误．5．C 解析：设该电热器的电阻为R ，题中正弦交流电源输出电压的有效值为U ，则P2＝U 2R ；加直流电时，P ＝10 V 2R；又由最大值U m ＝2U ，可解出U m ＝10 V ．故选项C 正确．6．D 解析：图甲中线圈的磁通量变化规律为Φ甲＝B 0S cos 2πTt ，图乙中的磁通量变化规律为Φ乙＝B 0S cos 2πTt .由于两线圈的磁通量变化规律相同，则两线圈中感应电动势的变化规律也相同，达到最大值的时刻和有效值E 也相同．又因两线圈电阻相同，所以Q ＝E 2Rt也相同，经过T4时间，流过两线圈横截面的电荷量也相同，故D 项正确．7．BD 解析：线圈中的感应电动势为E ＝πr 2ΔB Δt ，感应电流为i ＝πr 2R ·ΔB Δt，在0.005s ， ΔBΔt＝0，则i ＝0，A 项错；由楞次定律知在0.01 s 时感应电流方向为顺时针方向(从上往下看)，B 项正确；交流电流表测量的是交变电流的有效值，C 项错；感应电动势的峰值为E m ＝B m πr 22πT，一个周期导线框上产生的热量为Q ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫E m 22RT ＝π4r 4R，D 项正确．8．BD 解析：穿过某个面的磁通量与线圈匝数无关，线圈在题设的条件下，其磁通量的变化量ΔΦ＝BS ，选项A 错；线圈转过90°的时间Δt ＝T 4＝π2ω，所以平均电动势E ＝N ΔΦΔt ＝N BS π2ω＝2NBSωπ，选项B 正确；线圈产生的感应电动势的有效值为E ＝E max 2＝NBSω2，回路中电流的有效值为I ＝ER ＋r＝NBSω2R ＋r.所以，电阻R 上产生的热量为Q ＝I 2Rt ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫E R ＋r 2R T 4＝N 2B 2S 2ωR π4R ＋r2，选项D 正确，答案为BD. 9．解：(1)①令L 表示正方形线框的边长，R 表示其每边的电阻值，则L ＝0.1 m ，R ＝0.1 Ω，设此时cd 段感应电动势的大小为E 1，ab 段感应电动势的大小为E 2，则E 1＝BLv 1＝34BL 2ω＝0.075 VE 2＝BLv 2＝14BL 2ω＝0.025 Vda 段和bc 段不切割磁感线，所以它们的电动势都是零． ②线框中的感应电动势E ＝E 1＋E 2＝0.1 V线框中的感应电流为I ＝E4R＝0.25 A根据楞次定律可判断电流方向沿dcbad .(2)根据法拉第电磁感应定律，线框由图所示位置旋转π3的过程中，产生的平均电动势的大小E ＝ΔΦΔt ＝B ΔS T 6＝3BSωsin 60°π＝3 320πV≈0.083 V. (3)线框旋转一周产生的热量为 Q ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫I m 22R 总T ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫I 224R 2πω＝7.85×10－4 J. 10．解：(1)根据角速度与转速的关系得ω＝2πn ＝10π rad/s感应电动势的最大值为E m ＝NBSω＝100×0.5×0.5×0.4×10π V＝100π V≈314 V. (2)在图示的位置，导线切割磁感线的有效速度最大，瞬时电压也最大，故此交变电流电动势的瞬时值表达式为e ＝314 cos 10πt .(3)电动势的有效值E ＝E m2由闭合电路的欧姆定律I ＝ER ＋r部分闭合电路的欧姆定律I ＝U R代入数据，求得U ＝220 V.11．解：(1)矩形线圈abcd 转动过程中，只有ab 和cd 切割磁感线，设ab 和cd 的转动速度为v ，则v ＝ω·L 22在t 时刻，导线ab 和cd 因切割磁感线而产生的感应电动势均为 E 1＝BL 1v ⊥由图可知v ⊥＝v sin ωt 则整个线圈的感应电动势为 e 1＝2E 1＝BL 1L 2ωsin ωt .(2)当线圈由题图丙位置开始运动时，在t 时刻整个线圈的感应电动势为 e 2＝BL 1L 2ωsin (ωt ＋φ0)． (3)由闭合电路欧姆定律可知I ＝E R ＋r这里E 为线圈产生的电动势的有效值E ＝E m 2＝BL 1L 2ω2则线圈转动一周在R 上产生的焦耳热为 Q R ＝I 2RT其中T ＝2πω于是Q R ＝πRω⎝ ⎛⎭⎪⎫BL 1L 2R ＋r 2.。
南方新高考高考物理一轮总复习专题十第1讲交变电流的产生和描述课件新人教版
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3．两个(liǎnɡ ɡè)重要位置
1．周期和频率
(1)周期：交变(jiāo biàn)电流完成一次________变周化期所需性的时间，通
常用 T 表示，单位是________．
秒
单位时间
数，通常用 f 表示，单位(dānwèi)是赫__兹______．
(2) 频率：交变(jiāo biàn)电流在__________ 内完成周期性变化的次
化的规律如图 10-1-5 所示，下列说法正确的有(
)
C．电动势的有效值为
Em 2
D．一个周期内交变电流(dià图nl1iú0)-的1-5方向改变一次 A答．案t1：时A刻C 线圈(xiànquān)位于中性面
B．t2 时刻通过线圈(xiànquān)的磁通量最大
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》》》考点2 正弦交变电流的四值问题 ⊙重点(zhòngdiǎn)归纳
所示，则(
)
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
图10-1-6
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A．两次 t＝0 时刻线圈平面均与中性面重合
B．曲线(qūxiàn) a、b 对应的线圈转速之比为 2∶3
C．曲线(qūxiàn) a 表示的交变电动势频率为 25 Hz
思维点拨：由图乙可以看出，a、b 均为正弦(zhèngxián)式交变电流，
答案(dá àn)：BC
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高三一轮物理：《交变电流》第一讲
(本栏目内容，在学生用书中以活页形式分册装订！)一、选择题1.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(如右图所示)，线圈的cd边离开纸面向外运动．假设规定由a→b→c→d→a方向的感应电流为正，则以下列图中能反映线圈中感应电流I随时间t变化的图线是()解析：线框在图示位置磁通量为零，但感应电流为最大值；再由楞次定律可推断线框在转过90°的过程中，感应电流为正，应选项C正确．答案： C2.如右图所示，三个灯泡是相同的，而且耐压足够，电源内阻忽略．当单刀双掷开关S接A时，三个灯亮度相同，那S接B时()A．三个灯亮度相同C．甲灯和乙灯亮度相同，丙灯不亮D．只有丙灯不亮，乙灯最亮解析：开关S接A时，甲、乙、丙三个支路均有交流电通过，开关S接B时，电路处于直流工作状态，电容C“隔直、通交〞；电感L“阻交、通直〞；R对交、直流有相同的阻抗．可推断此时电路中I丙＝0，I甲不变，I乙增大；又因为灯泡亮度与热功率(P＝I2R)成正比，所以只有丙灯不亮，乙灯最亮，应选D项．答案： D3．三个相同的电阻分别接入电压为U的恒压电路，电压峰值为U、频率为f的交流电路，电压峰值为U、频率为2f的交流电路中，在相同时间内三个电阻上产生的热量之比为() A．1∶1∶1B．1∶1∶2C．2∶1∶1 D．4∶2∶1答案： C4．如以下列图甲所示，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，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解析：注意线圈转动过程中通过两个特别位置(平行于磁感线和垂直于磁感线)时的特点；磁通量、磁通量的变化、磁通量的变化率不同；t＝π2ω＝T4，线圈转过90°，此题应选C项．答案： C5.实验室里的交流发电机可简化为如右图所示的模型，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．R＝10 Ω，线圈电阻忽略不计，以下说法正确的选项是()A．线圈位于图中位置时，线圈中的瞬时电流为零B．从中性面开始计时，线圈中电流瞬时值表达式为C ．流过电阻R 的电流每秒钟方向改变100次D ．电阻R 上的热功率等于20 W解析： 此题考查了交流电的相关知识．从图中可以看出线圈从垂直中性面位置开始转动，所以此时刻线圈中电流最大，选项A 错误；由Im ＝2U R 及ω＝2πn 可以求得线圈从中性面位置开始计时时瞬时表达式，选项B 正确；每个周期内电流方向改变两次，所以每秒交流电的方向改变50次，选项C 错误；电阻消耗的功率应该用到交流电的有效值，应选项D 错误．题目难度较低．答案： B6．电阻R1、R2和交流电源按照图甲所示方法连接，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的电流的有效值是1.2 AB ．R1两端的电压有效值是6 VC ．通过R2的电流的有效值是1.2 2 AD ．R2两端的电压有效值是6 2 V解析： 由题图知流过R2交流电电流的最大值I2m ＝0.6 2 A ，应选项C 错误；由U2m ＝I2mR2＝12 2 V 知，选项D 错误；因串联电路电流处处相同，则I1m ＝0.6 2 A ，电流的有效值I1＝I1m 2＝0.6 A ，故A 错误；由U1＝I1R1＝6 V ，应选项B 正确． 答案： B7．一个边长为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 的变化关系如下列图，则线框中感应电流的有效值为( )A.2×10－5 AB.6×10－5 AC.22×10－5 AD.322×10－5 A解析： 由法拉第电磁感应定律和欧姆定律E ＝ΔΦΔt ＝S·ΔB Δt ，I ＝E R ＝S R ·ΔB Δt可得0～3 s 内，I1＝6×10－220.36×6×10－33 A ＝2×10－5 A 3～5 s 内，I2＝6×10－220.36×0－6×10－32A ＝－3×10－5 A. 于是可作出i 随时间变化的图象如右图所示．由有效值的定义Q 直＝Q 交，I21Rt1＋I22Rt2＝I2Rt12×10－10R ＋18×10－10R ＝5RI2I ＝6×10－5 A ，故B 选项正确．答案： B8．某同学学了电学以后，为了了解调光灯的调光原理，将调光灯拆卸开，觉察并没有电阻的串并联现象．实际调光灯是用可控硅电子元件来完成的．一般调光灯有四个挡，调光灯上的旋钮可以操作截去多少，每个挡截去电流的四分之一周期．在第三挡时，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，从而改变电灯的功率．如果调光灯最亮时功率为Pm ，那么现在电灯的功率为( )A ．Pm B.2Pm 2 C.Pm 2 D.Pm 4解析： 依据每个二分之一周期中，前四分之一周期被截去，则在一个周期中有二分之一周期被截去，由有效值的定义可知，PmT ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫Um 224T ＝U′2R ·2T ＝P·2T ，即P ＝Pm 2，故C 正确．答案： C9.如右图所示，在两平行金属板中央有一个静止的电子(不计重力)，当两板间加上交变电压后，能使电子不做往返运动的电压是( )解析： 对A 图象可知，电子先做加速度减小的加速运动，14T 时刻速度最大，由14T 到12T 做加速度增加的减速运动，12T 时刻速度为零．从12T 到34T 电子反向做加速度减小的加速运动，34T 时刻速度最大，由34T 到T 做加速度增大的减速运动，T 时刻速度为零，回到原位置，即电子能做往复运动．同样的方法可得B 、C 也能使电子往复运动．D 图中电子朝一个方向运动．答案： D10.如右图所示的正方形线框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 ，则以下说法中正确的选项是( )B ．S 断开时，电压表读数为28BωL2C ．S 闭合时，电流表读数为210r BωL2D ．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BL214r答案： B二、非选择题11.如右图所示，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 ＝________.解析： 由题意可知Emax ＝BSω，则回路中电流的有效值为I ＝Emax 2R；当线圈从中性面转过π2时，由E ＝ΔΦΔt ＝BS Δt 、I ＝E R 及q ＝IΔt 可求得q ＝BS R .答案： 2BSω2R BSR 12.如右图所示，一个小型旋转电枢式交流发电机，其矩形线圈的长度为a ，宽度为b ，共有n 匝，总电阻为r ，与线圈两端相接触的集流环上接有一个阻值为R 的定值电阻，线圈以角速度ω在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕与磁场方向垂直的对称轴OO′匀速运动，沿转轴OO′方向看去，线圈转动沿逆时针方向，t ＝0时刻线圈平面与磁感线垂直．(1)表示出线圈经过图示位置时，通过电阻R 的感应电流的方向．(2)写出线圈转动过程中感应电动势的瞬时值表达式．(3)求线圈从t ＝0位置开始到转过90°的过程中的平均电动势．(4)求线圈从t ＝0位置开始到转过60°时的瞬时电流．解析： (1)依据右手定则或楞次定律推断可知，线圈中电流方向是badcb.故流过R 的电流是自下而上．(2)从中性面开始计时，感应电动势随时间按正弦规律变化，且最大感应电动势Em ＝nBabω，所以感应电动势的瞬时值表达式为e ＝nBabωsin ωt.(3)E ＝n ΔΦΔt ＝n Bab π/2ω＝2nBabωπ.(4)i ＝e R ＋r ＝nBabω si n π3R ＋r ＝3nBabω2R ＋r. 答案： (1)自下而上 (2)e ＝nBabωsin ωt (3)2nBabωπ (4)3nBabω2R ＋r。
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第1讲 交变电流的产生和描述
一、单项选择题
1.(2019年北京丰台期末)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K10-1-1甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则( )
图K10-1-1
A.t ＝0.005 s 时线圈平面与磁场方向平行
B.t ＝0.010 s 时线圈的磁通量变化率最大
C.线圈产生的交变电动势频率为100 Hz
D.线圈产生的交变电动势有效值为311 V
2.(2019年陕西宝鸡质检)如图K10-1-2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象，调整线圈转速后，所产生的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( )
图K10-1-2 A.线圈先后两次转速之比为1∶2
B.交流电a 的电压瞬时值u ＝10sin 0.4πt (V)
C.交流电b 的电压峰值为203
V D.在t ＝0时刻穿过线圈的磁通量为零
3.如图K10-1-3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 后，两电阻消耗的电功之比W 甲∶W 乙为( )
图K10-1-3 A.1∶ 2 B.1∶2 C.1∶3 D.1∶6
4.(2019年广东韶关十校联考) 某交流电源电压的瞬时值表达式为u ＝6 2sin 100πt (V)，则下列说法中正确的是( )
A.用交流电压表测该电源电压时，示数是6 V
B.用交流电压表测该电源电压时，示数是6 2 V
C.用此电源给电磁打点计时器供电时，打点的时间间隔为0.01 s
D.把标有“6 V 3 W ”的小灯泡接在该电源上时，小灯泡将被烧坏
5.(2019年山东济宁模拟)电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器.如图K10-1-4甲所示为电吉他的拾音器的原理图，在金属弦的下方放置有一个连接到放大器的螺线管.一条形磁铁固定在管内，当拨动金属弦后，螺线管内就会产生感应电流，经一系列转化后可将电信号转为声音信号.若由于金属弦的振动，螺线管内的磁通量Φ随时间t 的变化如图乙所示，则螺线管内感应电流i 随时间t 变化的图象为( )
图K10-1-4
A B C D
6.面积为S 的两个电阻相同的线圈，分别放在如图K10-1-5所示的磁场中，图甲中是磁感应强度为B 0的匀强磁场，线圈在磁场中以周期T 绕OO ′轴匀速转动，图乙中磁场的变化规
律为B ＝B 0cos 2πt T
，从图示位置开始计时，则( )
图K10-1-5 A.两线圈的磁通量变化规律不同
B.两线圈中感应电动势达到最大值的时刻不同
C.经相同的时间t (t ＞T )，两线圈产生的热量不相同
D.从此时刻起，经T 4时间，流过两线圈横截面的电荷量相同 二、多项选择题
7.(2019年吉林模拟)如图K10-1-6所示，闭合的矩形导体线圈abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO ′匀速转动，沿着OO ′方向观察，线圈沿顺时针方向转动.已知匀强磁场的磁感应强度为B ，线圈匝数为n ，ab 边的边长为L 1，ad 边的边长为L 2，线圈电阻为R ，转动的角速度为ω，则当线圈转至图示位置时( )
图K10-1-6 A.线圈中感应电流的方向为abcda
B.线圈中的感应电动势为2nBL 2ω
C.穿过线圈的磁通量随时间的变化率最大
D.线圈ad 边所受安培力的大小为n 2B 2L 1L 2ωR
，方向垂直纸面向里 8.(2019年广东惠州模拟)边长为L 的正方形线框在匀强磁场B 中以角速度ω匀速转动，
产生的感应电流的最大值为I m ，设灯泡的电阻为R ，其他电阻不计.从如图K10-1-7位置开始计时，则( )
图K10-1-7 A.I m ＝BL 2ωR
B.电路中交流电的表达式为I m sin t
C.电流表的读数为I m 2
D.电阻R 上产生的电功率为I 2m 2
R 三、非选择题
9.均匀导线弯成的正方形闭合线框abcd 边长10 cm ，每边的电阻值为0.1 Ω.把线框放在磁感应强度为B ＝0.1 T 的匀强磁场中，使它绕轴O 1O 2以ω＝100 rad/s 的角速度旋转，旋转方向如图K10-1-8所示(沿O 2O 1由O 2向O 1看为顺时针方向).已知O 1、O 2两点分别在ad 和bc 上，轴O 1O 2在线框平面内，并且垂直于B ，O 1d ＝3O 1a ，O 2c ＝3O 2b .
(1)当线框平面转至和B 平行的瞬间：
①每边产生的感应电动势的大小各是多少？
②线框内感应电流的大小是多少，方向如何？
(2)求线框由图所示位置旋转π3
的过程中，产生的平均电动势的大小. (3)线框旋转一周内产生的热量为多少？
图K10-1-8
10.如图K10-1-9所示，一交流发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动，线圈匝数N ＝100，线圈电阻r ＝3 Ω，ab ＝cd ＝0.5 m ，bc ＝ad ＝0.4 m ，磁感应强度B ＝0.5 T ，电阻R ＝311 Ω，当线圈以n ＝300 r/min 的转速匀速转动时，求：
(1)感应电动势的最大值.
(2)t ＝0时刻，线圈在图示位置，写出此交变电流电动势的瞬时值表达式.
(3)此电压表的示数是多少.
图K10-1-9
11.如图K10-1-10甲所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场.已知线圈的匝数n ＝100匝，电阻
r ＝1.0 Ω，所围成矩形的面积S ＝0.040 m 2，小灯泡的电阻R ＝9.0 Ω，磁场的磁感应强度按如
图乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式为e ＝nB m S 2πT
cos ⎝⎛⎭⎫2πT t ，其中B m 为磁感应强度的最大值，T 为磁场变化的周期.不计灯丝电阻随温度的变化，求：
甲 乙
图K10-1-10
(1)线圈中产生的感应电动势的最大值.
(2)小灯泡消耗的电功率.
(3)在磁感应强度变化的0～T 4
的时间内，通过小灯泡的电荷量.。