最新2014年高考 物理复习资料专题十一 交变电流
高考物理真题分类难点：2014年真题 11 交变电流
专题11 交变电流1． [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，电流表的读数加倍答案: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．2．[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答案: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．3．[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∶3答案: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．4． [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，L1、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 4两端的电压答案: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．5．[2014·江苏卷] 远距离输电的原理图如图所示，升压变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2，电压分别为U 1、U 2，电流分别为I 1、I 2，输电线上的电阻为R .变压器为理想变压器，则下列关系式中正确的是( )A. I 1I 2＝n 1n 2 B ．I 2＝U 2RC ．I 1U 1＝I 22RD ．I 1U 1＝I 2U 2答案:D解析： 对理想变压器来说，输出功率决定输入功率，两者总相等，故选项D 正确；对只有一组副线圈的理想变压器来说，通过原、副线圈的电流之比等于原、副线圈的匝数之比的倒数，因此选项A 错误；输出电流决定输入电流，I 2是由用户的电流决定的，I 1是由I 2决定的，与输电线上的电阻无关，选项B 错误；输出功率决定输入功率，升压变压器的输入功率应等于用户的功率与输电线上消耗的功率之和，故选项C 错误．6． [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 V答案: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6×10－2s ，所以A 、C 正确，B 错误；由E m ＝NBS ω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．7． [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( )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 1U答案: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．8． [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答案:BD解析：由于理想变压器输入电压不变，则副线圈电压U2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I2增大，则原线圈输入电流I1也增大，故选项C错误；此时变压器输出功率P2＝U2I2将变大，故选项D正确．9． [2014·浙江卷] 如图1所示，两根光滑平行导轨水平放置，间距为L，其间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B.垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒．从t＝0时刻起，棒上有如图2所示的持续交变电流I，周期为T，最大值为I m，图1中I所示方向为电流正方向．则金属棒( )第20题图1第20题图2A．一直向右移动B．速度随时间周期性变化C．受到的安培力随时间周期性变化D．受到的安培力在一个周期内做正功答案:ABC解析： 本题考查安培力、左手定则、牛顿运动定律、功等知识．在0～T 2，导体棒受到向右的安培力，大小恒为B I m L ，向右做匀加速直线运动；在T 2～T ，导体棒受到安培力向右，大小仍为BI m L ，而此时速度仍然还是向左，做匀减速直线运动，之后不断重复该运动过程．故选项A 、B 、C 正确；安培力在一个周期内做功为0，选项D 错误．。
【新战法】届高考物理专题(复习专题(11)交变电流(21页)PPT课件
3．表征交变电流的物理量
(1) 瞬时值：是指交变电流在某一时刻所具有的数值，常用e、u、
i表示．若线圈从中性面开始转动计时，则t时刻的感应电动势瞬时值表 达式为e＝Emsinωt，感应电流瞬时值表达式为i＝Imsinωt，电路中用电 器两端的电压瞬时值表达式为u＝Umsinωt.
(1) 中性面：线圈平面和磁场方向垂直时的位置称为中性面．此时穿
过线圈的磁通量最大，但变化率为零，感应电动势为零．线圈平面与中性 面垂直时，磁通量为零，磁通量的变化率最大，电动势最大．
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考点46 交变电流
(2) 若从中性面开始计时，函数式e＝Emsin ωt(其中最大值Em＝ nBSω)，若从线圈平面和磁场方向平行时开始计时，函数式e＝Emcos ωt.3Βιβλιοθήκη 考点46 交变电流4
考点46 交变电流
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考点46 交变电流 交变电流的内容一直都是高中物理学习的一个难点．本专题考查题型通常 是选择题，重点考查交流电的产生原理、图像、表达式以及交流电的有效值．
考法1 交变电流的描述方法★★★★
1．交流电产生过程中的两个特殊位置
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考点46 交变电流
2.瞬时值表达式的书写 (1) 确定正弦式交变电流的峰值，根据已知图像或由公式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． ①线圈从中性面位置开始转动，则i－t图像为正弦函数图像，函数式 为i＝Imsinωt.
若一段时间内电流的方向发生改变，则流过导线横截面的电荷量为两
个方向上的电荷量之差；平均值是和电荷量相关联的，所以凡涉及计
算一段时间内通过导线横截面电荷量的问题，应利用平均值处理．
2014年高考物理一轮快速提升训练专题十一交变电流(含详解)
1. （2013河南三市联考）如图所示，理想变压器与电阻R,交流电压表V、交流电流表A按图甲所示方式连接，已知变压器的原副线圈的匝数比为电阻R=10ΩD图乙是R两端电压U随时间变化的图象，U m=10V。
则下列说法中正确的是A. 通过R的电流i R随时间t变化的规律是i R= cos100πt (A)B. 电流表A的读数为C. 电压表V的读数为10VD. 变压器的输人功率为1OW答案：D解析：根据R两端电压U随时间变化的图象，电压表V的读数为10V，选项C 错误；由欧姆定律，通过R的电流i R随时间t变化的规律是i R=cos100πt (A)，选项A错误；由变压器变压公式，输入电压为100V，输入电流为0.1A，变压器的输人功率为1OW，电流表A的读数为0.1A，选项B错误D正确。
2．（2013四川自贡一诊）如右图所示，M是一个小型理想变压器，原、副线圈匝数之比n1：n2=10：1，接线柱a、b接一正弦交变电源，电压。
变压器右侧部分为一火警系统原理图，其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器（电阻随温度升高而减小），R1为一定值电阻。
下列说法正确的是（）A．当R2所在处出现火警时，电阻R1的功率变小B．当R2所在处出现火警时，电压表V2的示数变大C．当R2所在处出现火警时，电流表A的示数变小D．电压表V1示数为22V答案．D解析：当R2所在处出现火警时，阻值减小，变压器输出电流增大，输出功率增大，电阻R1两端电压增大，电阻R1的功率变大，电压表V2的示数变小，选项AB错误；由输入功率等于输出功率可知，当R2所在处出现火警时，电流表A的示数变大，选项C错误；由变压器变压公式，变压器输出电压为22V，电压表V1示数为22V，选项D正确。
3. （2013安徽皖南八校联考）某理想变压器原、副线圈的匝数比为44∶3，原线圈a.b间所接电原电压按图所示规律变化，副线圈接有负载电阻，电流表的示数为2.2 A，则下列判断正确的是A．.副线圈两端输出的电压为15VB．.原线圈中的电流为0.15 AC．变压器的输入、输出功率之比为44∶3D．原线圈两端电压的瞬时值表达式为u＝220sin100t（V）答案：B解析：原线圈电压U1=220V，由变压公式，副线圈两端输出的电压为15V，输出功率P=UI=33W，根据理想变压器输入功率和输出功率相等，可知原线圈中的电流为0.15 A，选项B正确C错误；原线圈两端电压的瞬时值表达式为u＝220sin100πt（V），选项D错误。
【含详解】2014届高考物理备考(2013年山东各地市一模精选)：交变电流.pdf
（2013·淄博市一模）17．如图所示，理想变压器原副线圈的匝数比为10:1，b是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想电表，除R以外其余电阻不计．在原线圈c、d两端加上的交变电压．则 A．若单刀双掷开关接a，则电压表示数为22V B．若单刀双掷开关接a，再将滑动变阻器触片P向下移，电压表示数变大 C．若将单刀双掷开关由a拨向b，两电流表的示数均变大 D．若将单刀双掷开关由a拨向b，输入功率变大 【答案】ACD 【解析】当单刀双掷开关与a连接时，变压器匝数之比为10：1，原线圈两端有效值为=220V，所以副线圈电压有效值为22V，即电压表示数为22V，A正确；滑动变阻器触片向下移动的过程中，电阻减小，而变压器原线圈电压、匝数比未变，故副线圈电压不变，电压表示数不变，B错误；当单刀双掷开关由a扳向b时，匝数之比为5：1，输出电压增大，电压表和电流表的示数均变大，故电流表的示数变大，输入功率变大，CD正确；故选ACD。
（2013·烟台市一模）18．如图甲所示，一理想变压器给一个小灯泡供电．当原线圈输入如图乙所示的交变电压时，额定功率10W的小灯泡恰好正常发光，已知灯泡的电阻为40Ω，图中电压表为理想电表，下列说法正确的是 A．变压器输入电压的瞬时值表达式为 B．电压表的示数为220V C．变压器原、副线圈的匝数比为11:1 D．变压器的输入功率为110W 【答案】C 【解析】对比正弦交变电压的瞬时值表达式可知变压器输入电压的瞬时值表达式为，选项A错误。
电压表测的是副线圈两端的电压，其大小等于灯泡两端的电压，由可知V，选项B错误。
由原副线圈电压比与匝数比的关系知原、副线圈的匝数比为11:1,选项C正确。
变压器的输入功率等于副线圈的输出功率，即灯泡的额定功率10W，选项D错误。
（2013·潍坊一模）6．图甲中的变压器为理想变压器，原、副线圈的匝数之比为10∶1．测得R=10的电阻两端电压随时间变化的规律如图乙所示．则原线圈中 A．电压的有效值为311OV B．电压的有效值为2200V C．电流变化的频率为25Hz D．电流的有效值为22A 【答案】BC 【解析】由图乙可得副线圈电压的最大值是311V，则其有效值是220V，电流变化的频率为25 Hz，由于电阻R=10，所以副线圈的电流（有效值）为22A，由理想变压器电压、电流与匝数的关系可得原线圈电压的有效值为2200V，电流的有效值为2.2A，选项AD错误B正确。
2014届高考物理一轮复习讲义配套课件全国课标 专题十一 交变电流
所谓成功，就是在平凡中做出不平凡的坚持。 当无事时，应该像有事那样谨慎，当有事时，应像无事时那样镇静。因为漫长的旅途中，实在难以完全避免崎岖和坎坷。 缺乏明确的目标，一生将庸庸碌碌。 永远不要试图嘲笑那些有缺陷的人。 自古皆有死，民无信不立。——《论语·颜渊》 其身正，不令而行；其身不正，虽令不从。——《论语·子路》 不可压倒一切，但你也不能被一切压倒。 严酷的纪律不应当用在与功课或文学练习有关曲事情上面，只能逢到道德问题感受危险的时候才施用。——夸美纽斯 忌妒别人，不会给自己增加任何的好处；忌妒别人，也不可能减少别人的成就。 再好的种子，不播种下去，也结不出丰硕的果实。
身体健康，学习进步！ 有时候我们要冷静问问自已，我们在追求什么？我们活着为了什么？
福报不够的人，就会常常听到是非；福报够的人，从来就没听到过是非。 这个世界本来就是痛苦的，没有例外的。 酒食上得来的朋友，等到酒尽樽空，转眼成为路人。 当你飞黄腾达的时候，你的朋友知道你是谁；当你穷困潦倒的时候，你才知道你的朋友是谁。 是金子，总会花光的；是镜子，总会反光的。 当无事时，应该像有事那样谨慎，当有事时，应像无事时那样镇静。因为漫长的旅途中，实在难以完全避免崎岖和坎坷。 肯承认错误则错已改了一半。 实现梦想比睡在床上的梦想更灿烂。 我们并不需要用太华丽的语言来包裹自己，因为我们要做最真实的自己。
2014届高考物理一轮复习讲义配套课件全国课标 专题十一 交变电流
专题十一 交变电流
当你劝告别人时，若不顾及别人的自尊心，那么再好的言语都没有用的。 愚痴的人，一直想要别人了解他。有智慧的人，却努力的了解自己。 把子弟的幸福奠定在德行与良好的教养上面，那才是唯一可靠的和保险的办法。——洛克 能够摄取必要营养的人要比吃得很多的人更健康，同样地，真正的学者往往不是读了很多书的人，而是读了有用的书的人。 勤奋好学会使你更优秀！——王光凤 宁可失败在你喜欢的事情上，也不要成功在你所憎恶的事情上。 没有真挚朋友的人，是真正孤独的人。——培根 时间只是过客，自己才是主人，人生的路无需苛求，只要你迈步，路就在你的脚下延伸，只要你扬帆，便会有八面来风，启程了，人的生命才 真正开始。 每天告诉自己一次：我真的很不错。 吾日三省吾身：为人谋而不忠乎？与朋友交而不信乎？传不习乎？——《论语·学而》 内外相应，言行相称。——韩非 加紧学习，抓住中心，宁精勿杂，宁专勿多。 人生的真理，只是藏在平淡无味之中。 书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯
身体健康，学习进步！ 永不言败，是成功者的最佳品格。
不管做什么都不要急于回报，因为播种和收获不在同一个季节，中间隔着的一段时间，我们叫它为坚持。 用最多的梦想面对未来。 友谊的主要效用之一就在于使人心中的愤懑抑郁得以宣泄弛放。……对一个真正的朋友，你可以传达你的忧愁欢悦恐惧希望疑忌谏诤，以及任 何压在你身上的事情。——培根 要使整个人生都过得舒适愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能够应付逆境的态度。——卢梭 松软的沙滩上最容易留下脚樱钽也最容易被潮水抹去。
2014届高考物理一轮复习讲义配套课件全国课标 专题十一 交变电流
所谓“人”，就是你在它上面再加上任何一样东西它就不再是“人”了。 今天，你们是甜美的花朵，明天，你们是尊贵的果实，而我终生的事业是做一片常青的叶！——陈青梅 你只管活你自己的，不必去介意别人的扭曲与是非。 只有承担起旅途风雨，才能最终守得住彩虹满天。 当一个人真正觉悟的一刻，他放弃追寻外在世界的财富，而开始追寻他内心世界的真正财富。 我们最值得自豪的不在于从不跌倒，而在于每次跌倒之后都爬起来。 学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
学习进步！
高考物理（湖南专用）
专题十一 交变电流
你要包容那些意见跟你不同的人，这样子日子比较好过。你要是一直想改变他，那样子你会很痛苦。要学学怎样忍受他才是，你要学学怎样包 容他才是。 是非天天有，不听自然无；是非天天有，不听还是有；是非天天有，看你怎么办？ 无所不能的人实在一无所能，无所不专的专家实在是一无所专…… 友谊也像花朵，好好地培养，可以开得心花怒放，可是一旦任性或者不幸从根本上破坏了友谊，这朵心上盛开的花，可以立刻萎颓凋谢。—— 大仲马 人生，恰似一次永远不会停止的远足，重要的是：在痛苦中学会去微笑。 只要站起的次数比跌到的次数多一次，Байду номын сангаас么你将是胜利者。——陆存学 年轻是我们唯一拥有权利去编织梦想的时光。 希望是人生的乳母。——科策布 衷心的说一句：承诺就像“操他妈”一样，经常说，却很难做得到。 一个常常看别人缺点的人，自己本身就不够好，因为他没有时间检讨他自己。 每一种创伤，都是一种成熟。 就算你的朋友再多，人脉再广，其实真正对你好的人，你一辈子也遇不到几个。
高中物理第十一章交变电流第1讲
[高考命题解读]分析 年份高考(全国卷)四年命题情况对照分析 1.考查方式从近几年命题看，高考对本章内容考查命题频率较低，主要体现在“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及远距离输电.难度不大，多以选择题的形式命题. 2.命题趋势变压器结合电路分析仍将是今后命题的热点.题 号命题点2014年Ⅱ卷21题二极管的单向导电性以及变压器电路的动态分析2015年Ⅰ卷16题变压器原、副线圈的三个基本关系以及电路的相关知识 2016年Ⅰ卷16题变压器原、副线圈的三个基本关系以及电路的相关知识(原线圈中串有电阻)Ⅲ卷19题变压器原、副线圈的三个基本关系(原线圈中串有灯泡)Ⅲ卷21题 考查交变电流的产生及描述2017年 未命题第1讲 交变电流的产生和描述一、正弦式交变电流 1.产生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.电流方向的改变一个周期内线圈中电流的方向改变两次. 4.交变电动势的最大值E m ＝nBSω，与转轴位置无关，与线圈形状无关. 5.交变电动势随时间的变化规律 e ＝nBSωsin ωt .自测1 (多选)关于中性面，下列说法正确的是( )A.线圈在转动中经中性面位置时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零B.线圈在转动中经中性面位置时，穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大C.线圈每经过一次中性面，感应电流的方向就改变一次D.线圈每转动一周经过中性面一次，所以线圈每转动一周，感应电流的方向就改变一次 答案 AC二、描述交变电流的物理量 1.周期和频率(1)周期T ：交变电流完成1次周期性变化所需要的时间，单位是秒(s).表达式为T ＝2πω＝1n (n为转速).(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.交变电流的瞬时值、最大值、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)最大值：交变电流或电压所能达到的最大的值.(3)有效值：让恒定电流和交变电流分别通过阻值相等的电阻，如果在交流的一个周期内它们产生的热量相等，就可以把恒定电流的数值规定为这个交变电流的有效值. (4)正弦式交变电流的有效值与最大值之间的关系 I ＝I m 2，U ＝U m 2，E ＝E m2. (5)交变电流的平均值： E ＝n ΔΦΔt ，I ＝n ΔΦ(R ＋r )Δt.自测2 (多选)图1甲为交流发电机的原理图，正方形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO ′匀速转动，电流表为理想交流电表，线圈中产生的交变电流随时间的变化如图乙所示，则( )图1A.电流表的示数为10 AB.线圈转动的角速度为50 rad/sC.0.01 s 时线圈平面和磁场平行D.0.01 s 时通过线圈的磁通量变化率为0 答案 AD命题点一 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)规律 物理量 函数表达式图象磁通量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 mR ＋r sin ωt电流i ＝I m sin ωt ＝E mR ＋rsin ωt2.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 ＝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线圈从垂直于中性面的位置开始转动，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)(2016·全国卷Ⅲ·21)如图2，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2A.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 答案 BC解析 两导线框进入磁场过程中，匀速转动切割磁感线产生感应电动势的大小不变，选项A 错误；导线框的转动周期为T ，则感应电流的周期也为T ，选项B 正确；在t ＝T8时，切割磁感线的有效长度相同，两导线框中产生的感应电动势相等，选项C 正确；M 导线框中一直有感应电流，N 导线框中只有一半时间内有感应电流，所以两导线框的电阻相等时，感应电流的有效值不相等，选项D 错误.变式1(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3所示，则下列说法正确的是()图3A.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，则电动势也减小一半答案AB解析矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，若以线圈通过中性面时为计时起点，感应电动势瞬时值表达式为e＝E m sin ωt，由题图可知Φ＝Φm cos ωt，当Φ最大时，ΔΦΔt为最大，即e＝E m，所以A、B正＝0，即e＝0，线圈平面与中性面重合；当Φ＝0时，ΔΦΔt确，C错误；由E m＝nBSω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.变式2如图4甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其单匝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R＝10 Ω的电阻连接，与电阻R并联的交流电压表为理想电压表，示数是10 V.图乙是矩形线圈中磁通量Φ随时间t变化的图象，则()图4A.电阻R上的电功率为20 WB.t＝0.02 s时，R两端的电压瞬时值为零C.R两端的电压u随时间t变化的规律是u＝14.1cos 100πt VD.通过R的电流i随时间t变化的规律是i＝14.1cos 50πt A答案 C解析 电阻R 上的电功率为P ＝U 2R ＝10 W ，选项A 错误；由题图乙知t ＝0.02 s 时磁通量变化率最大，R 两端的电压瞬时值最大，选项B 错误；R 两端的电压u 随时间t 变化的规律是u ＝14.1cos 100πt V ，选项C 正确；通过R 的电流i 随时间t 变化的规律是i ＝uR ＝1.41cos 100πtA ，选项D 错误.命题点二 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 ，在交流的一个周期内产生的焦耳热分别为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(余)弦式交变电流. 3.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周期(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.例2 (多选)如图5所示，甲、乙为两种电压的波形，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.下列说法正确的是( )图5A.图甲、图乙均表示交变电流B.图甲所示电压的瞬时值表达式为u ＝20sin 100πt (V)C.图乙所示电压的有效值为20 VD.图乙所示电压的有效值为10 V 答案 ABD解析 根据交变电流的定义，题图甲、题图乙均表示交变电流，选项A 正确；题图甲中电压的最大值为U m ＝20 V ，周期为0.02 s ，则电压的瞬时值表达式为u ＝U m sin2πTt ＝20sin 100πt (V)，选项B 正确；根据有效值的定义有⎝⎛⎭⎫2022R·T 2＝U 2RT ，解得题图乙中电压的有效值为U ＝10 V ，选项C 错误，D 正确.变式3 电压u 随时间t 的变化情况如图6所示，皆为正弦函数图象的一部分，求电压的有效值.图6答案 5510 V解析 由有效值的定义式得：⎝ ⎛⎭⎪⎫110222R·T 2＋⎝ ⎛⎭⎪⎫220222R·T 2＝U 2RT ，解得U ＝5510 V. 变式4 (多选)(2017·天津理综·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7所示正弦规律变化.设线圈总电阻为 2 Ω，则( )图7A.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 J 答案 AD解析 t ＝0时，穿过线圈的磁通量为零，线圈平面平行于磁感线，故A 正确；每经过一次中性面(线圈平面垂直于磁感线，磁通量有最大值)电流的方向改变一次，t ＝1 s 时，磁通量为零，线圈平面平行于磁感线，故B 错误；t ＝1.5 s 时，磁通量有最大值，但磁通量的变化率为零⎝⎛⎭⎫ΔΦΔt ＝0，根据法拉第电磁感应定律可知线圈中的感应电动势为零，故C 错误；感应电动势最大值E m ＝NBSω＝N ·Φm ·2πT ＝4π V ，有效值E ＝E m2＝22π V ，一个周期内线圈产生的热量Q ＝E 2RT ＝8π2 J ，故D 正确.拓展点 含二极管的交流电有效值的求解例3 如图8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8A.10 WB.15 WC.25 WD.30 W 答案 C解析 由题图可知，当A 端输出电流为正时，R 1被短路，则此时R 2上电压有效值为：U 2＝U m 2＝20 V ，当B 端输出电流为正时，R 1、R 2串联，则R 2两端电压有效值为U 2′＝U 22＝10 V ，在一个周期内R 2两端的电压有效值为U ，则U 2′2R 2×T 2＋U 22R 2×T 2＝U 2R 2×T ，解得：U ＝510 V ，则有：P 2′＝U 2R 2＝25010W ＝25 W.变式5 在如图9甲所示的电路中，D 为理想二极管(正向电阻为零，反向电阻为无穷大).R 1＝30 Ω，R 2＝60 Ω，R 3＝10 Ω.在MN 间加上如图乙所示的交变电压时，R 3两端电压表的读数大约是( )图9A.3 VB.3.5 VC.4 VD.5 V 答案 B命题点三交变电流“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)弦式交变电流(1)计算与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与时间轴所夹的面积与时间的比值E＝Bl vE＝nΔΦΔtI＝ER＋r计算通过电路横截面的电荷量例4如图10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＝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：(π≈3.14)图10(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. 答案 (1)感应电流方向沿adcba(2)e ＝314cos (100πt ) V (3)98.6 J (4)0.1 C解析 (1)根据右手定则，线圈感应电流方向为adcba . (2)线圈的角速度 ω＝2πn ＝100π rad/s题图位置的感应电动势最大，其大小为 E m ＝NBl 1l 2ω代入数据得E m ＝314 V 感应电动势的瞬时值表达式为 e ＝E m cos ωt ＝314cos (100πt ) V . (3)电动势的有效值 E ＝E m2线圈匀速转动的周期 T ＝2πω＝0.02 s线圈匀速转动一圈，外力做功大小等于电功的大小，即 W ＝I 2(R ＋r )T ＝E 2R ＋r·T 代入数据得W ≈98.6 J.(4)从t ＝0时起线圈转过90°的过程中，Δt 内流过电阻R 的电荷量： q ＝I ·Δt ＝N ΔΦ(R ＋r )Δt Δt ＝NB ΔS R ＋r ＝NBl 1l 2R ＋r代入数据得q ＝0.1 C.变式6 (多选)如图11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11A.图示位置线圈中的感应电动势最大为E m ＝BL 2ωB.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 ＝2BL 2R ＋rD.线圈转动一周的过程中，电阻R 上产生的热量为Q ＝πB 2ωL 4R4(R ＋r )2答案 BD解析 题图位置线圈中的感应电动势最小，为零，A 错误.若线圈从题图位置开始转动，闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式e ＝12BL 2ωsin ωt ，B 正确.线圈从题图位置转过180°的过程中，流过电阻R 的电荷量为q ＝I ·Δt ＝ΔΦR 总＝BL 2R ＋r，C 错误.线圈转动一周的过程中，电阻R上产生的热量为Q ＝⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫E m 2R ＋r 2·R ·2πω＝πB 2ωL 4R 4(R ＋r )2，D 正确.1.(多选)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值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数值是交变电流的瞬时值 C.给定的交变电流数值，在没有特别说明的情况下都是指有效值 D.和交变电流有相同热效应的直流电流的数值是交变电流的有效值 答案 CD2.一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场方向的轴匀速转动，当线圈通过中性面时，以下说法错误的是( )A.线圈中的感应电动势为零B.线圈平面与磁感线方向垂直C.通过线圈的磁通量达到最大值D.通过线圈的磁通量变化率达到最大值 答案 D解析 在中性面时，线圈与磁场垂直，磁通量最大.通过线圈的磁通量变化率为零，感应电动势为零，故A 、B 、C 正确，D 错误.3.(多选)交变电动势瞬时值表达式e ＝102sin 4πt V ，下列说法正确的是( ) A.此交变电流的频率是4π Hz B.该交变电流的周期是0.5 sC.当t ＝0时，产生此交变电流的线圈与中性面重合D.当t ＝0.5 s 时，此交变电动势有最大值 答案 BC解析 由表达式可知ω＝4π rad/s ＝2πf ，f ＝2 Hz ，故选项A 错误；由T ＝1f ＝0.5 s ，可知选项B 正确；当t ＝0时，由e ＝102sin 4πt V ＝0可知此时线圈与中性面重合，故选项C 正确；当t ＝0.5 s 时，由e ＝102sin 4πt V ＝0可知交变电动势最小，故选项D 错误. 4.标有“220 V 100 W ”的一灯泡接在u ＝311sin 314t V 的正弦交变电流上，则( ) A.产生该交变电流的发电机转速为每分钟50转 B.与该灯泡串联的理想电流表读数为0.64 A C.与该灯泡并联的理想电压表读数为311 V D.通过该灯泡的电流i ＝0.64sin 314t A 答案 D解析 灯泡接在u ＝311sin 314t V 的正弦交变电流上，ω＝314 rad/s ，由ω＝2πn 知产生该交变电流的发电机转速为每秒50转，故A 错误；由交变电流u ＝311sin 314t V 可知，电压的最大值U m ＝311 V ，有效值U ＝22U m≈220 V ，可以使“220 V 100 W ”的灯泡正常发光，电流表的示数I ＝PU ≈0.45 A ，故B 错误；与灯泡并联的理想电压表读数为220 V ，故C 错误；灯泡的最大电流为I m ＝2I ≈0.64 A ，因此通过该灯泡的电流i ＝0.64sin 314t A ，故D 正确. 5.一交流电压为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50 V答案B解析电压有效值为100 V，故用电压表测该电压其示数为100 V，A项错误；ω＝100π rad/s，则周期T＝2πω＝0.02 s，B项正确；将该电压加在“100 V100 W”的灯泡两端，灯泡恰好正常工作，实际功率等于100 W，C项错；将t＝1400s代入瞬时值表达式得电压的瞬时值为100 V，D项错.6.如图1所示，表示一交流电的电流随时间变化的图象，此交流电的有效值是( )图1A.52 2 A C.3.5 A D.5 A 答案 D7.(2018·辽宁大连质检)A 、B 是两个完全相同的电热器，A 通以图2甲所示的方波交变电流，B 通以图乙所示的正弦式交变电流，则两电热器的电功率P A ∶P B 等于( )图2A.5∶4B.3∶2C.2∶1D.2∶1 答案 A解析 根据电流有效值的定义可知I 02R T 2＋(I 02)2R T2＝I A 2RT ，解得有效值I A ＝58I 0，而I B ＝I 02，根据功率的计算公式P ＝I 2R 可得P A ∶P B ＝I A 2∶I B 2＝5∶4，故A 正确. 8.一正弦交变电流的电压随时间变化的规律如图3所示，由图可知( )图3A.该交变电流的电压的瞬时值表达式为u ＝100sin 25t (V)B.该交变电流的频率为4 HzC.该交变电流的电压的有效值为100 VD.若将该交变电压加在阻值为R ＝100 Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率是50 W 答案 D解析 由题图可知，该交变电压的周期T ＝4×10－2 s ，则频率f ＝1T＝25 Hz ，电压的最大值U m＝100 V，则有效值U＝U m2＝50 2 V，瞬时值表达式u＝U m sin 2πT t＝100sin 50πt (V)，选项A、B、C错误；将该交变电压加在R＝100 Ω的电阻两端时，电阻消耗的功率P＝U2R＝50 W，选项D正确.9.(多选)(2017·山西五校四联)如图4甲所示，一台线圈内阻为2 Ω的小型发电机外接一只电阻为10 Ω的灯泡，发电机内匀强磁场的磁感应强度为2πT，线圈的面积为0.01 m2，发电机正常工作时灯泡的电流i随时间t变化的正弦规律图象如图乙所示.下列说法正确的是()图4A.t＝0.05 s时，穿过线圈的磁通量为零B.t＝0.05 s时，理想交流电压表的示数为30 VC.发电机内线圈的匝数为240D.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为9 J答案AB解析由题图乙可知t＝0.05 s时，发电机的输出电流为最大值，此时线圈平面与中性面垂直，穿过线圈的磁通量为零，A项正确.由题图乙可知电流的有效值I＝3 A，理想交流电压表的示数U＝3×10 V＝30 V，B项正确.电流最大值为3 2 A，则发电机产生的感应电动势的最大值E m＝(2 Ω＋10 Ω)×3 2 A＝36 2 V＝nBSω，又B＝2πT，S＝0.01 m2，ω＝2πT＝10π rad/s，解得n＝360匝，C项错误.Q＝32×2×1 J＝18 J，D项错误.10.(2018·四川成都调研)如图5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5A.从图示时刻起，线框产生的瞬时电动势为e ＝NBωS sin ωtB.电流表的示数I ＝2ω4RNBS C.R 两端电压的有效值U ＝ω2NBSD.一个周期内R 上产生的热量Q ＝πω(NBS )2R答案 B解析 从图示时刻起，线框的瞬时电动势为e ＝NBSω2sin ωt ，A 错误.R 两端电压的有效值为U ＝2ω4NBS ，电流表示数I ＝U R ＝2ω4R NBS ，故C 错误，B 正确.Q ＝U 2R T ＝πω(NBS )24R ，D 错误.11.如图6甲所示，理想变压器的原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝10∶1，L 1和L 2是相同型号的白炽灯，L 1与电容器C 串联，L 2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，电路稳定后，两只灯泡的亮度相同，则( )图6A.与副线圈并联的电压表在t ＝1×10－2 s 时的示数为0 B.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L 1变亮，灯泡L 2变暗D.当原线圈所接正弦交变电压的频率变为100 Hz 时，灯泡L 1变暗，灯泡L 2变亮 答案 C解析 与副线圈并联的电压表的示数为副线圈两端电压的有效值，在不改变其他条件时，其示数不变，为U ＝220 V 10＝22 V ，A 、B 错；正弦交变电压原频率为f ＝1T ＝50 Hz ，当频率变为100 Hz 时，容抗X C ＝12πfC 减小，L 1中电流增大，功率增大，灯泡变亮，感抗X L ＝2πfL 增大，L 2中电流减小，功率减小，灯泡变暗，C 对，D 错.12.(多选)(2017·辽宁沈阳二中月考)如图7甲所示，将阻值为R ＝5 Ω的电阻接到内阻不计的正弦交变电源上，电流随时间变化的规律如图乙所示，理想电流表串联在电路中测量电流的大小.对此，下列说法正确的是( )图7A.电阻R 两端电压变化规律的函数表达式为u ＝2.5sin (200πt ) VB.电阻R 消耗的电功率为1.25 WC.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 AD.这一交变电流与图丁所示电流比较，其有效值之比为1∶2 答案 AD解析 题图乙所示电流的最大值为I m ＝0.5 A ，周期为T ＝0.01 s ，其角速度为ω＝2πT ＝200πrad/s ，由欧姆定律得U m ＝I m R ＝2.5 V .所以电阻R 两端电压的表达式为u ＝2.5sin (200πt ) V ，选项A 正确.该电流的有效值为I ＝I m2，电阻R 消耗的电功率为P ＝I 2R ，解得P ＝0.625 W ，B 选项错误.电流表的示数为有效值，若该交变电流由题图丙所示矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生，当转速提升一倍时，电动势的最大值E m ＝nBSω变为原来的2倍，电路中电流的有效值也是原来的2倍，为2×0.52A ≠1 A ，选项C 错误.题图乙中的正弦交变电流的有效值为0.52A，题图丁所示的交变电流虽然方向发生变化，但大小恒为0.5 A，可知选项D正确. 13.(2017·甘肃兰州一中期中)如图8甲所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的左端接一只小灯泡，线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直且均匀分布的磁场.已知线圈的匝数n＝100匝、总电阻r＝1.0 Ω、所围成矩形的面积S＝0.040 m2，小灯泡的电阻R＝9.0 Ω，磁感应强度随时间按如图乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为e＝nB m S 2πT cos2πT 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：图8(1)线圈中产生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～T4时间内，通过小灯泡的电荷量.答案(1)8.0 V(2)2.88 W(3)4.0×10－3 C解析(1)由题图乙知，线圈中产生的交变电流的周期T＝π×10－2 s，所以E m＝nB m S 2πT＝8.0 V.(2)电流的最大值I m＝E mR＋r＝0.80 A，有效值I＝I m2＝225A，小灯泡消耗的电功率P＝I2R＝2.88 W.(3)在0～T4时间内，电动势的平均值E＝ΔΦΔt＝nSΔBΔt，平均电流I＝ER＋r＝nS·ΔB(R＋r)·Δt，流过灯泡的电荷量Q＝IΔt＝nSΔBR＋r＝4.0×10－3 C.。
2014高考物理一轮复习 第11讲恒定电流和交变电流课件.ppt
t
_____________
3.变压器的四个基本关系: (1)功率关系:_P_入_=_P_出_。
(2)电压关系: U 1 n 1 。
U2 n2
(3)电流关系: I 1 n 2 。
I2 n1
(4)频率关系:_f_1_=_f_2 。
1.(2019·新课标全国卷)自耦变压器铁芯上
相关物理量 滑动变阻器电阻R
电路总电阻R总 干路总电流I
路端电压U
变化情况 _增__大__
_增__大__ _减__小__ _增__大__
【解析】选A。法一 程序法： 触头由中点滑向b端时,外电路总电阻增大,干路电流减小,由 U=E-Ir知路端电压U增大,故 示数增大;由U1=IR1知定值电阻R1 上的电压U1减小,电阻R2两端的电压U2=U-U1将增大,则流过R2的 电流增大,故 的示数增大,选项A正确。 法二 结论法： 滑片向b端滑动,R增大,与之并联的支路中 示数将增大;R增大, 总电阻增大,干路电流减小,路端电压增大,则 示数增大,故A正 确。
的功率也最大，为2.0 kW，则U 2n n1 2U 11 11 9 0 0 0 02 2 0V 3 8 0V ， I1U P212.02 20 103故A选项9.1BA 正， 确。
2.(2019·天津高考)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,图中电流互感器ab一侧线 圈的匝数较少,工作时电流为Iab,cd一侧线圈的匝数较多,工作 时电流为Icd,为了使电流表能正常工作,则( ) A.ab接MN、cd接PQ,Iab<Icd B.ab接MN、cd接PQ,Iab>Icd C.ab接PQ、cd接MN,Iab<Icd D.ab接PQ、cd接MN,Iab>Icd
高中物理交变电流知识点总结.doc
交变电流知识点总结一、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，称为交变电流，简称交流，用符号“~”表示。
2特点：电流方向随时间做周期性变化，是交流电最主要的特征，也是交流电与直流电最主要的区别。
3、正弦式交变电流交流电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B S B P S特BS，最大0，最小k e n 0 ，最小 e n nBS ，最大t t感应电流为零，方向改变感应电流最大，方向不变变化规律（线圈从中性面开始计时）物理量函数图像磁通量m cos t BScos t电动势 e E m sin t nBS sin t电压u U m sinRE m sin t tR r电流i I m sinE mt t sinR r4、描述交变电流的物理量周期和频率（1）周期：交变电流完成一次周期性变化所需要的时间叫做交变电流的周期，用符号T 表示，其单位是秒（ 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，用符号 f 表示，其单位是赫兹（ Hz）。
描述交变电流的四值物理含义重要关系适用情况瞬时交变电流某一时e E m sin t计算线圈某一时刻的受值刻的值i I m sin t力情况最大E m nBS确定用电器的耐压值（如最大的瞬时值电容器等）值I m E m R rE m ①计算与电流热效应相E 0.707E m 关的量（如功率、热量）2有效值平均值跟交变电流的热效应等效的恒定电流值交变电流图像中图线与时间轴所夹面积和时间的比值U m②交流电表的测量值0.707U mU2 ③电器设备标注的额定I m 电压、额定电流I 0.707I m2④保险丝的熔断电流E nt 计算通过电路横截面的E 电荷量IR r5、解题方法及技巧正弦交变电流图像的信息获取直接读取：最大值、周期最大值有效值图像信息间接获取周期频率、角速度、转速瞬时值线圈的位置交变电流有效值的求解方法（1）对于按正（余）弦规律变化的电流，可利用交变电流的有效值与峰值的关系求解，即E E m、U U m、I I m。
高考物理复习考点知识与命题趋势专题讲解11---交变电流(解析版)
【例 1】(2020·江苏南京、盐城模拟)图甲是小型交流发电机的示意图，在匀强磁场中， 一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 Ω，外接一只电阻为 90 Ω 的灯泡，不计电 路的其他电阻，则( )
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A．t＝0 时刻线圈平面与中性面垂直
＝2π＝ 2π Hz＝50 Hz，A 错误；在 t＝0 时，电动势瞬时值为 0，线圈平面恰好在中
1 性面处，B 错误；当 t＝200 s 时，e 达到峰值 Em＝200 2 V，C 正确；该交变电流的电
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动势的有效值 E＝Em2＝200 V，D 错误． 【例 3】(2020·贵州贵阳高三适应性考试)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 ( )
秒钟内电流方向改变 100 次，B 正确；由图象可知：电动势的有效值为 22 V，所以灯 90
泡两端的电压为 U＝100×22 V＝19.8 V，C 错误；0～0.01 s 时间内通过灯泡的电流均
为正方向，所以电荷量不为 0，D 错误．
【例 2】(2020·陕西渭南教学质量检测)一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生的电动势
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断是否应用了等效法，并不能真正考查是否理解并能应用等效法，而交流电有效值的
计算则可以结合不同类型的交流电，检测考生是否理解其等效的含义。
【要点概述】求解交变电流有效值的三种方法
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专题十一交变电流
考点一交变电流的产生及描述
1.(2013福建理综,15,6分)如图,实验室一台手摇交流发电机,内阻r=1.0Ω,外接R=9.0Ω
的电阻。
闭合开关S,当发电机转子以某一转速匀速转动时,产生的电动势e=10sin
10πt(V),则()
A.该交变电流的频率为10Hz
B.该电动势的有效值为10V
C.外接电阻R所消耗的电功率为10W
D.电路中理想交流电流表的示数为1.0A
答案D
2.(2013山东理综,17,5分)(多选)图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,从图示位置开始计时,产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。
以下判断正确的是()
A.电流表的示数为10A
B.线圈转动的角速度为50πrad/s
C.0.01s时线圈平面与磁场方向平行
D.0.02s时电阻R中电流的方向自右向左
答案AC
考点二变压器电能的输送
3.(2013四川理综,2,6分)用220V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110V,通过负载的电流图像如图所示,则()
A.变压器输入功率约为3.9W
B.输出电压的最大值是110V
C.变压器原、副线圈匝数比是1∶2
D.负载电流的函数表达式i=0.05sin(100πt+)A
答案A
4.(2013天津理综,4,6分)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()
A.ab接MN、cd接PQ,I ab<I cd
B.ab接MN、cd接PQ,I ab>I cd
C.ab接PQ、cd接MN,I ab<I cd
D.ab接PQ、cd接MN,I ab>I cd
答案B
5.(2013广东理综,16,4分)如图,理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=2∶1,和均为理想电表,灯泡电阻=6Ω,AB端电压u1=12sin100πt(V)。
下列说法正确的是()
R
A.电流频率为100Hz
B.的读数为24V
C.的读数为0.5A
D.变压器输入功率为6W
答案D
6.(2013江苏单科,8,4分)(多选)如图所示,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P B.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。