(完整版)描述交变电流的物理量习题课及答案
交变电流的产生和描述(含答案)
第1课时交变电流的产生和描述考点内容要求考纲解读交变电流、交变电流的图象Ⅰ1．交变电流的产生及其各物理量的变化规律，应用交流电的图象解决问题．2．利用有效值的定义，对交变电流的有效值进行计算．3．理想变压器原、副线圈中电流、电压、功率之间的关系应用，变压器动态变化的分析方法．4．远距离输电的原理和相关计算．5．传感器的简单使用，能够解决及科技、社会紧密结合的问题.正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值Ⅰ理想变压器Ⅰ远距离输电Ⅰ实验：传感器的简单使用导学目标 1.能掌握交变电流的产生和描述，会写出交变电流的瞬时值表达式.2.能认识交变电流的图象和进行有效值、最大值的计算．一、交变电流的产生和变化规律[基础导引]关于线圈在匀强磁场中转动产生的交流电，以下说法中正确的是 ( )A．线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向不变B．线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次C．线圈在中性面位置时，磁通量最大，磁通量的变化率为零D．线圈在及中性面垂直的位置时，磁通量为零，感应电动势最大[知识梳理]1．交变电流大小和方向都随时间做__________变化的电流．如图1(a)、(b)、(c)、(d)所示都属于交变电流．其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流，简称正弦式电流，如图(a)所示．图12．正弦交流电的产生和变化规律(1)产生：在匀强磁场里，线圈绕________________方向的轴匀速转动．(2)中性面：①定义：及磁场方向________的平面．②特点：a.线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量________，磁通量的变化率为______，感应电动势为______．b.线圈转动一周，________经过中性面．线圈每经过____________一次，电流的方向就改变一次．(3)图象：用以描述交流电随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置开始计时，其图象为__________曲线．如图1(a)所示．思考：由正弦交流电的图象可以得出哪些物理量？二、描述交变电流的物理量[基础导引]我们日常生活用电的交变电压是e＝2202sin 100πt V，它是由矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的，则下列说法正确的是________．①交流电的频率是50 Hz②交流电压的有效值是220 V③当t＝0时，线圈平面恰好及中性面平行④当t＝150s时，e有最大值220 2 V⑤电流每秒方向改变50次[知识梳理]1．周期和频率(1)周期T：交变电流完成________________变化(线圈转一周)所需的时间，单位是秒(s)．公式：T＝2πω.(2)频率f：交变电流在1 s内完成周期性变化的________，单位是赫兹(Hz)．(3)周期和频率的关系：T＝________或f＝________.2．交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值(1)瞬时值：交变电流某一________的值，是时间的函数．(2)峰值：交变电流的电流或电压所能达到的________．(3)有效值：让交流及恒定电流分别通过________的电阻，如果它们在交流的一个周期内产生的________相等，则这个恒定电流I 、恒定电压U 就是这个交流的__________．(4)正弦式交变电流的有效值及峰值之间的关系I ＝____________，U ＝____________，E ＝____________.(5)平均值：是交变电流图象中波形及横轴所围面积跟时间的比值.考点一 正弦交流电的变化规律 考点解读1．正弦式电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)规律 物理量函数 图象磁通量 Φ＝Φm cos ωt ＝BS cos ωt电动势e ＝E m sin ωt ＝nBSωsin ωt 电压u ＝U m sin ωt ＝RE m R ＋r sin ωt 电流 i ＝I m sin ωt ＝E m R ＋r sin ωt2(1)线圈平面及中性面重合时，S ⊥B ，Φ最大，ΔΦΔt＝0，e ＝0，i ＝0，电流方向将发生改变．(2)线圈平面及中性面垂直时，S ∥B ，Φ＝0，ΔΦΔt最大，e 最大，i 最大，电流方向不改变．3．书写交变电流瞬时值表达式的基本思路(1)确定正弦交变电流的峰值，根据已知图象读出或由公式E m＝nBSω求出相应峰值．(2)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式．如：①线圈从中性面位置开始转动，则i －t 图象为正弦函数图象，函数式为i ＝I m sin ωt .②线圈从垂直中性面位置开始转动，则i －t 图象为余弦函数图象，函数式为i＝I m cos ωt.特别提醒 1.只要线圈平面在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，就产生正弦式交流电，其变化规律及线圈的形状、转动轴处于线圈平面内的位置无关．2．Φ－t图象及对应的e－t图象是互余的．典例剖析例1 如图2甲所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生的交流电如图乙所示，设沿abcda方向为电流正方向，则 ( )图2A．乙图中Oa时间段对应甲图中A至B图的过程B．乙图中c时刻对应甲图中的C图C．若乙图中d等于0.02 s，则1 s内电流的方向改变50次D．若乙图中b等于0.02 s，则交流电的频率为50 Hz例2 实验室里的交流发电机可简化为如图3所示的模型，正方形线圈在水平匀强磁场中，绕垂直于磁感线的OO′轴匀速转动．今在发电机的输出端接一个电阻R和理想电压表，并让线圈每秒转25圈，读出电压表的示数为10 V．已知R＝10 Ω，线圈电阻忽略不计，下列说法正确的是( )A．线圈平面及磁场平行时，线圈中的瞬时电流为零B．从线圈平面及磁场平行开始计时，线圈中感应电流瞬时值表达式为i＝2sin 50πt AC．流过电阻R的电流每秒钟方向改变25次D．电阻R上的热功率等于10 W跟踪训练 1 矩形线框在匀强磁场内匀速转动过程中，线框输出的交流电压随时间变化的图象如图4所示，下列说法中正确的是 ( ) A．交流电压的有效值为36 2 VB．交流电压的最大值为36 2 V ，频率为0.25 HzC．2 s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量最大D．1 s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量变化最快考点二交变电流“四值”的比较及理解考点解读交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较物理量物理含义重要关系适用情况及说明瞬时值交变电流某一时刻的值e＝E m sin ωti＝I m sin ωt计算线圈某时刻的受力情况峰值最大的瞬时值E m＝nBSωI m＝E mR＋r讨论电容器的击穿电压有效值跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值E＝E m2U＝U m2I＝I m2适用于正(余)弦式电流(1)计算及电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热等)(2)电气设备“铭牌”上所标的一般是有效值(3)保险丝的熔断电流为有效值平均值交变电流图象中图线及时间轴所夹的面积及时间的比值E＝Bl vE＝nΔΦΔtI＝ER＋r计算通过电路截面的电荷量典例剖析例3 一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶5，原线圈及正弦交变电源连接，输入电压u如图5所示．副线圈仅接入一个10 Ω的电阻．则 ( ) A．流过电阻的电流是20 AB．及电阻并联的电压表的示数是100 2 VC．经过1分钟电阻发出的热量是6×103 JD．变压器的输入功率是1×103 W例4 如图6所示，线圈abcd的面积是0.05 m2，共100匝，线圈电阻为1 Ω，外接电阻R＝9 Ω，匀强磁场的磁感应强度B＝1πT，当线圈以300 r/min的转速匀速旋转时．问：(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；(2)线圈转过130s时电动势的瞬时值多大？(3)电路中，电压表和电流表的示数各是多少？(4)从中性面开始计时，经130s通过电阻R的电荷量是多少？思维突破有效值是交流电中最重要的物理量，必须会求，特别是正弦交流电的有效值，应记住公式．求交变电流有效值的方法有：(1)利用I＝I m2，U＝U m2，E＝E m2计算，只适用于正(余)弦式交流电．(2)利用有效值的定义计算(非正弦式交流电)．在计算有效值时“相同时间”至少取一个周期或周期的整数倍．(3)利用能量关系求解．当有电能和其他形式的能转化时，可利用能量守恒定律来求有效值．跟踪训练 2 一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图7所示．由图可知 ( )图7A．该交流电的电压瞬时值的表达式为u＝100sin (25t) V B．该交流电的频率为25 HzC ．该交流电的电压的有效值为100 2 VD ．若将该交流电压加在阻值为R ＝100 Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率是50 W14.对交变电流图象的意义认识不清例5 如图8甲所示，一矩形线圈abcd 放置在匀强磁场中，并绕过ab 、cd 中点的轴OO ′以角速度ω逆时针匀速转动．若以线圈平面及磁场夹角θ＝45°时(如图乙)为计时起点，并规定当电流自a 流向b 时，电流方向为正．则下列四幅图中正确的是 ( )图8误区警示 不能将交变电流的产生原理及图象正确结合，或判断初始时刻的电流方向错误而错选C.正确解析 从乙图可看出初始时刻线圈平面及中性面的夹角为，又由楞次定律可判断，初始时刻电流方向为从b 到a(及正方向相反)，故瞬时电流的表达式为i=-imcos (+ωt)，图象D 符合题意．答案 D正本清源 对于交变电流的图象问题，关键在于把线圈在匀强磁场中的具体位置及图象上的时刻对应好，也就是把交变电流的变化规律及线圈在磁场中转动的具体情景对应好！跟踪训练3 如图9所示，在垂直纸面向里的有界匀强磁场中放置矩形线圈abcd .线圈cd 边沿竖直方向且及磁场的右边界重合．线圈平面及磁场方向垂直．从t ＝0时刻起，线圈以恒定角速度ω＝2πT绕cd 边沿图示方向转动，规定线圈中电流沿abcda 方向为正方向，则从t ＝0到t ＝T 时间内，线圈中的电流i 随时间t 的变化关系图象为下图中的( )15．忽视交变电流“四值”的区别，造成运用时的错误例6 一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图10甲所示．已知发电机线圈内阻为5.0 Ω，现外接一只电阻为95.0 Ω的灯泡，如图乙所示，则 ( )图10A．电压表的示数为220 VB．电路中的电流方向每秒钟改变50次C．灯泡实际消耗的功率为484 WD．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J误区警示错解1：不能正确区分电源电动势和路端电压，易错选A.错解2：认为在一个周期内电流的方向改变1次，则会错选B.正确解析电压表示数为灯泡两端电压的有效值，由图象知电动势的最大值E m＝220 2 V，有效值E＝220 V，灯泡两端电压U＝RER＋r＝209 V，A错；由图象知T＝0.02 s，一个周期内电流方向改变两次，可知1 s内电流方向改变100次，B错；灯泡消耗的实际功率P＝U2R＝209295.0W＝459.8 W，C错；电流的有效值I＝ER＋r＝2.2 A，发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Q＝I2rt＝2.22×5.0×1 J＝24.2 J，D对．答案D正本清源在解答有关交变电流问题时，除要注意电路结构外，还要区分交变电流的最大值、瞬时值、有效值和平均值，最大值是瞬时值中的最大量值，有效值是以电流的热效应来等效定义的，及电磁感应问题一样，求解及电能、电热相关问题时，一定要使用有效值，而求解通过导体截面的电荷量时一定要用平均值.跟踪训练4 某交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势及时间的关系如图11所示．如果此线圈和一个R＝100 Ω的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻，下列叙述正确的是( )A．交变电流的周期为0.02 sB．交变电流的最大值为1 AC．交变电流的有效值为1 AD．电阻R两端的最大电压为141 VA组交变电流的产生及图象1．如图12所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图象如图线b所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是 ( ) A．在图中t＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零B．线圈先后两次转速之比为3∶2C．交流电a的瞬时值表达式为u＝10sin 5πt (V)D．交流电b的最大值为5 V2．如图13所示，N＝50匝的矩形线圈abcd，ab边长l1＝20 cm，ad边长l2＝25 cm，放在磁感应强度B＝0.4 T的匀强磁场中，外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO′轴以n＝3000 r/min的转速匀速转动，线圈电阻r＝1 Ω，外电路电阻R＝9 Ω，t＝0时，线圈平面及磁感线平行，ab边正转出纸外、cd边转入纸里．(1)在图中标出t＝0时感应电流的方向．(2)写出线圈感应电动势的瞬时值表达式．(3)线圈转一圈外力做功多大？(4)从图示位置转过90°的过程中流过电阻R的电荷量是多大？B组交变电流的“四值”3．在如图14甲所示的电路中，电阻R的阻值为50 Ω，在ab 间加上图乙所示的正弦交流电，则下面说法中正确的是( )图14A．交流电压的有效值为100 VB．电流表示数为2 AC．产生该交流电的线圈在磁场中转动的角速度为3.14 rad/s D．在1分钟内电阻R上产生的热量为1.2×104 J4．如图15所示，交流发电机线圈的面积为0.05m2，共100匝．该线圈在磁感应强度为1πT的匀强磁场中，以10π rad/s的角速度匀速转动，电阻R1和R2的阻值均为50 Ω，线圈的内阻忽略不计，若从图示位置开始计时，则( )A．线圈中的电动势为e＝50sin 10πt VB．电流表的示数为 2 AC．电压表的示数为50 2 VD．R1上消耗的电功率为50 W课时规范训练(限时：45分钟)一、选择题1．下面关于交变电流的说法中正确的是( )A．交流电器设备上所标的电压和电流值是交流的最大值B．用交变电流表和交变电压表测定的读数值是交流的瞬时值C．给定的交流数值，在没有特别说明的情况下都是指有效值D．对同一电阻且时间相同，则跟交流有相同的热效应的直流的数值是交流的有效值2. 某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，产生交变电流的图象如图1所示，由图中信息可以判断( )A．在A和C时刻线圈处于中性面位置B．在B和D时刻穿过线圈的磁通量为零C．从A～D线圈转过的角度为2πD．若从O～D历时0.02 s，则在1 s内交变电流的方向改变100次3．如图所示，面积均为S的单匝线圈绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动，能产生正弦交变电动势e ＝BSωsin ωt的图是 ( ) 4．(2011·四川理综·20)如图2所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T ，转轴O 1O 2垂直于磁场方向，线圈电阻为2 Ω.从线圈平面及磁场方向平行时开始计时，线圈转过60°时的感应电流为1 A ．那么( )A ．线圈消耗的电功率为4 WB ．线圈中感应电流的有效值为2 AC ．任意时刻线圈中的感应电动势为e ＝4cos 2πTtD ．任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ＝Tπsin 2πTt5．如图3所示，矩形线圈abcd 在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P 1和P 2以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转 到及磁场方向平行时 ( ) A ．线圈绕P 1转动时的电流等于绕P 2转动时的电流 B ．线圈绕P 1转动时的电动势小于绕P 2转动时的电动势 C ．线圈绕P 1和P 2转动时电流的方向相同，都是a →b →c →d D ．线圈绕P 1转动时dc 边受到的安培力大于绕P 2转动时dc 边受到的安培力6．图4中甲、乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示电压按正弦规律变化．下列说法正确的是( )甲乙图4A．图甲表示交流电，图乙表示直流电B．两种电压的有效值相等C．图甲所示电压的瞬时值表达式为u＝311sin 100πt V D．图甲所示电压经匝数比为10∶1的变压器变压后，频率变为原来的1107．小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势及时间呈正弦函数关系，如图5所示．此线圈及一个R＝10 Ω的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻．下列说法正确的是 ( ) A．交变电流的周期为0.125 sB．交变电流的频率为8 HzC．交变电流的有效值为 2 AD．交变电流的最大值为4 A8．一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图6甲所示，则下列说法中正确的是 ( )图6A．t＝0时刻线圈平面及中性面垂直B．t＝0.01 s时刻，Φ的变化率最大C．t＝0.02 s时刻，感应电动势达到最大D．该线圈相应的感应电动势图象如图乙所示9．如图7所示的正方形线框abcd边长为L，每边电阻均为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕cd轴以角速度ω转动，c、d两点及外电路相连，外电路电阻也为r，则下列说法中正确的是 ( )A．S断开时，电压表读数为22BωL2B．S断开时，电压表读数为28BωL2C．S闭合时，电流表读数为210rBωL2D．S闭合时，线框从图示位置转过π2过程中流过电流表的电荷量为BL2 7r10．如图8所示，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R，当线圈由图示位置转过60°的过程中，下列判断正确的是 ( )A．电压表的读数为NBSω2B．通过电阻R的电荷量为q＝NBS 2(R＋r)C．电阻R所产生的焦耳热为Q＝N2B2S2ωRπ4(R＋r)2D．当线圈由图示位置转过60°时的电流为NBSω2(R＋r)二、非选择题11．如图9所示，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R.线框绕及cd边重合的竖直固定转轴以角速度ω匀速转动，线框中感应电流的有效值I＝________.线框从中性面开始转过π2的过程中，通过导线横截面的电荷量q＝________.12．如图10所示，线圈面积为0.05 m2，共100匝，线圈总电阻为1Ω，及外电阻R＝9 Ω相连．当线圈在B＝2πT的匀强磁场中绕OO′以转速n＝300 r/min匀速转动时，求：(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出电动势的瞬时值表达式；(2)两电表的示数；(3)线圈转过160s时，电动势的瞬时值；(4)线圈转过130s的过程中，通过电阻R的电荷量；(5)线圈匀速转一周外力做的功．复习讲义基础再现一、基础导引CD知识梳理 1.周期性 2.(1)垂直于磁场(2)①垂直②a.最大零零b．两次中性面(3)正弦思考：周期T、频率f、峰值等．二、基础导引①②知识梳理 1.(1)一次周期性(2)次数(3)1f1T2.(1)时刻(2)最大值(3)相同热量有效值(4)I m2U m2E m2课堂探究例1 A例2 D跟踪训练1 BC例3 D例4 (1)e＝50sin 10πt V (2)43.3 V(3)31.86 V 3.54 A (4)14πC跟踪训练2 BD跟踪训练3 B跟踪训练4 B分组训练1．BC2．(1)adcba(2)e＝314cos 100πt V(3)98.6 J (4)0.1 C3．ABD 4.B课时规范训练1．CD2．D3．A4．AC5．A 6．C 7．C 8．B 9．BD 10．B11.2BSω2RBSR12．(1)e＝100sin 10πt V (2)5 2 A45 2 V (3)50 V (4)12πC (5)100 J。
2021年高中物理 5.1交变电流课后习题(含解析)新人教版选修3-2
2021年高中物理 5.1交变电流课后习题（含解析）新人教版选修3-2A组1.在交变电流产生的实验中,关于中性面,下列说法正确的是()A.此时线圈垂直切割磁感线,感应电流最大B.磁感线垂直于该时刻的线圈平面,所以磁通量最大,磁通量的变化率也最大C.线圈平面每次经过中性面时,感应电流的方向一定会发生改变D.线圈平面处于跟中性面垂直的位置时,磁通量的变化率为零,感应电动势、感应电流均最大,电流方向不变解析:在中性面时,切割磁感线的两边的速度与磁感线平行,不切割磁感线,电动势、电流为零,选项A错误;在中性面时,不切割磁感线,磁通量的变化率为零,磁通量最大,选项B错误;线圈每经过一次中性面,电流方向改变一次,选项C正确;在垂直于中性面时,两边切割磁感线的速度与磁感线垂直,磁通量变化率最大,E、i最大,选项D错误。
答案:C2.交流发电机在工作时产生的电动势为e=E m sin ωt,若将发电机的角速度提高一倍,同时将线框所围面积减小一半,其他条件不变,则其电动势变为()A.e'=E m sinB.e'=2E m sinC.e'=E m sin 2ωtD.e'=sin 2ωt解析:交变电流的瞬时值表达式e=E m sinωt,其中E m=NBSω,当ω加倍而S减半时,E m不变,故C正确。
答案:C3.一闭合矩形线圈abcd绕垂直于磁感线的固定轴OO'匀速转动,线圈平面位于如图甲所示的匀强磁场中。
通过线圈的磁通量Φ随时间t的变化规律如图乙所示,下列说法正确的是()A.t1、t3时刻通过线圈的磁通量变化率最大B.t1、t3时刻线圈中感应电流方向改变C.t2、t4时刻线圈中磁通量最大D.t2、t4时刻线圈中感应电动势最小解析:t1、t3时刻通过线圈的磁通量Φ最大,磁通量变化率=0,此时感应电动势、感应电流为零,线圈中感应电流方向改变,A错误,B正确;t2、t4时刻线圈中磁通量为零,磁通量的变化率最大,即感应电动势最大,C、D错误。
人教版初中高中物理选修二第三章《交变电流》经典习题(含答案解析)(2)
一、选择题1．如图所示，三只完全相同的灯泡L1、L2、L3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u1=U m sinω1t，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u2=U m sinω2t，ω2=12ω1，U m保持不变，则改换电源后（）A．L1灯比原来暗B．L2灯比原来暗C．L3灯比原来暗D．L1、L2、L3三灯亮度仍然相同2．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比n1：n2=3∶1，正弦交流电压有效值为U0恒定，电路中四个电阻R1=R2=R3=R4，理想电压表示数为U，则下列说法正确的是（）A．R1与R2的电流之比为1∶1B．R1与R2的电压之比为3∶1C．R1与R2的功率之比为1∶3D．R1与R2的功率之比为1∶93．据美国气候预测中心发布的数据表明：2020年拉尼娜现象已经形成，2020年冬天或出现极寒天气。
假如出现低温雨雪冰冻天气，我国北方的高压输电线路也会因结冰而损毁。
为消除200k V高压输电线上的冰凌，有人设计了利用电流热效应除冰的方法，当输送功率和输电线电阻一定时，线上损耗的热功率增大为原来的16倍，输电电压应变为（）A．800kV B．400kV C．100kV D．50kV4．一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10V5．如图所示，理想变压器匝数比21:2:1n n =，输入电压为202sin 20π(V)u t =。
当开关S 闭合时，灯泡A 、B 、C 均能发光。
交变电流习题(答案解析)
一. 教学内容：专题一交变电流［教学过程］一. 交流电：1. 交流电：大小和方向随时间作周期性变化的电流。
如：￥2. 正弦交流电的产生：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场轴匀速转动。
（1）电动势的产生：,③任意时刻t，线圈从中性面转过角度θ=ω·t说明：①交流电的峰值与线圈转轴位置和线圈形状都无关。
②交流电瞬时表达式是正弦或余弦，取决于计时零点线圈所处位置。
-（2）外电路闭合，R外，r（3）线圈转动一圈，交流电变化一个周期，电流方向变化两次。
（每经过中性面时，e=0，i=0，电流方向将发生改变）~3. 描述交流电变化规律：4. 描述交流电物理量：.（5）有效值：根据交流电热效应利用等效原理规定：让交流电和恒定电流通过同样阻值的电阻，在相等时间内产生的热量Q相等，则恒定电流的值为交流电有效值。
式交流电，依据定义Q交=Q直求有效值。
…（2）通常所说交流电值均指交流电的有效值。
秒电流方向改变100次）交流电器的铭牌上标明U额、I额是有效值，交流电表（电压表、电流表）读数也是有效值。
（3）计算通过电量，用平均值，计算交流产生热量，电功率用有效值。
Q=I2Rt，P=I2R二. 变压器1. 主要构造：输入线圈（原、初级）、输出线圈（副、次级）、闭合铁芯、符号：2. 工作原理：原线圈输入交流电U1，在铁芯中产生变化的磁通量，这样原线圈产生自感，副线圈产生电磁感应，反过来，副线圈在铁芯中产生变化的磁通量，引起原线圈的电磁感3. （1）理想变压器：传输交流电能时，自身不消耗电能。
P2=P1。
①原、副线圈没有电阻，不产生焦耳热，不计铜损。
③不计铁芯内电磁感应，即不计铁损。
?注：￥三. 远距离输电1. 输电原理：输电线总电阻R线，输送电功率P，输电电压U。
2. 高压输电原理：已知P输，输电电压U，输电线电阻R线，n1，n2，n3，n4。
/【典型例题】例1. 如图所示，N=100匝的正方形线圈，边长L=10cm，电阻r=1Ω，在匀强磁场中，B=，以n=100/π（r/s）的转速匀速转动，线圈通过滑环和电刷与R=9Ω的电阻组成闭合回路（伏特表是恒热电表），求：（1）从中性面开始计时，写出线圈中产生电动势e的表达式。
交流电相关物理量的描述
第二课时交流电的描述2019.11.12导学目标：1．掌握交变电流的周期、频率、线圈转动角速度三者之间的关系。
2．能理解电流的有效值是与热效应有关的量，而平均值只是简单意义的平均。
3．掌握交变电流有效值与最大值的关系，会进行有效值的计算。
4．掌握交变电流的变化规律及两种表示方法。
一、交变电流的概念1．大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫交变电流，简称交流．2．方向不随时间变化的电流称为直流．大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流．3．对直流电流和交变电流的区分主要是看电流方向是否变化．4．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。
【练习题组1】1．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2．如图，各图面积均为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＝BSωsin ωt的图是()A B C D E F3．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 边垂直．在t＝0时刻，线圈平面与纸面重合，如图所示，线圈的cd边离开纸面向外运动．若规定沿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 变化的图像是( ) 4．如图5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．线圈绕垂直于磁场方向的水平轴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象如图乙所示，以下判断正确的是 ( ) A ．电流表的示数为10 A B ．线圈转动的角速度为50π rad/s C ．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5．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．则下列四幅图中正确的是 ( )【问题探究】如图所示，回答下列问题： （1）线圈经过什么位置开始计时 ；（2）交变电流完成一次周期性变化需要多长时间 ；在1 s 内完成多少次周期性变化 ；（3）线圈转动的角速度 ；转速为 。
交变电流课件及练习题答案含详解
三、交变电流的变化规律 1.正弦式交变电流： （1）定义：按_正__弦__规律变化的交变电流，简称_正__弦__式__电__流__。
函数表达式
图像
瞬时电动势：e=_E_ms_i_n_ω__t_
瞬时电压：u=_U_ms_i_n_ω__t_
瞬时电流：i=_I_ms_i_n_ω__t_
注：表达式中Em、Um、Im分别是电动势、电压、电流的_峰__值__， 而e、u、i则是这几个量的_瞬__时__值__。
二、交变电流的产生 1.产生过程（在下面横线上填：“ABCD”或“DCBA”）。
ABCD
DCBA
ABCD
DCBA
2.在_甲__、_丙__位置时线圈中没有电流，在_乙__、_丁__位置时线圈 中电流最大。（选填“甲”“乙”“丙”或“丁”） 3.中性面：对应_甲__、_丙__位置，此时线圈平面与磁感线方向 _垂__直__，磁通量最大。
【易错分析】本题易错选项及错误原因分析如下：
易错选 B
C D
错误原因 只分析对了线圈在0到90°的转动过程中感应电流的 方向，在90°到180°的分析过程中，电流的方向产 生了错误
在0到90°的分析过程中，电流的大小产生了错误 在0到90°的分析过程中，电流的方向产生了错误
1.（基础理论辨析题）关于交变电流的产生和变化规律，下列 说法中正确的是（ ） A.周期性变化的电流叫作交变电流 B.交流发电机线圈中磁通量最大时，感应电动势也最大 C.当线圈平面与磁感线平行时，线圈中的感应电动势一定为零 D.交变电流一定按正弦规律变化 E.线圈绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动就可以产 生正弦式交变电流
提示：当线圈处于中性面位置时，磁通量最大，磁通量的变化 率为零，线圈中的感应电动势也为零。
(完整版)交变电流习题和答案
交变电流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（如图），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 （ ）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e 随时间t 的变化规律如图所示，下列说法中正确的是（ ）A ．t 1时刻通过线圈的磁通量为零B ．2时刻通过线圈的磁通量绝对值最大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 转换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大3．如图甲为电热毯的电路示意图。
电热毯接在u =311sin100πt （V ）的电源插座上。
电热毯被加热到一定程度后，由于装置P 的作用，使加在电热丝ab 两端的电压变为如图乙所示的波形，从而进入保温状态。
若电热丝电阻保持不变，此时图甲中交流电压表读出交流电的有效值是（ ）A ．156VB ．220VC ．311VD ．110V4．在交流电电路中，如果电源电动势的最大值不变，频率可以改变，在如图所示电路的a 、b 两点间逐次将图中的电路元件甲、乙、丙单独接入，当使交流电频率增加时，可以观察到下列论述的哪种情况（ ） A ．A 1读数不变，A 2增大，A 3减小 B ．A 1读数减小，A 2不变，A 3增大 C ．A 1读数增大，A 2不变，A 3减小 D ．A 1，A 2 ，A 3读数均不变tICtI Da bc dtI A tIB5．一矩形线圈，面积是0.05m 2，共100匝，线圈电阻为2Ω，外接电阻为R =8Ω，线圈在磁感应强度为π1=B T 的匀强磁场中以300r/min 的转速绕垂直于磁感线的轴匀速转动，如图所示，若从中性面开始计时，求：（1）线圈中感应电动势的瞬时值表达式。
（2）线圈从开始计时经1/30s 时，线圈中电流的瞬时值。
高中物理(新人教版)选择性必修二课后习题：交变电流的描述(课后习题)【含答案及解析】
第三章交变电流交变电流的描述课后篇素养形成必备知识基础练1.下列提到的电压或电流,不是指有效值的是()A.交流电压表的读数B.保险丝熔断电流C.电容器击穿电压D.220 V交流电压2.下列关于交变电流的说法正确的是()A.若交变电流的峰值为5 A,则它的最小值为-5 AB.用交流电流表测交变电流时,指针来回摆动C.我国工农业生产和生活用的交变电流频率为50 Hz,故电流方向每秒改变100次D.正弦式交变电流i=20sin 10πt(A)的峰值为20 A,频率为100 Hz,不表示大小,A项错误;交流电流表测交变电流时,指针不会来回摆动,B项错误;我国工农业生产和生活用的交变电流周期为0.02 s,交变电流方向一个周期改变两次,所以每秒改变100次,C项正确;由ω=2πf得正弦式交变电流i=20sin(10πt) A的频率为5 Hz,D项错误。
3.(2020海南卷)图甲、乙分别表示两种电流的波形,其中图乙所示电流按正弦规律变化,分别用I1和I2表示图甲和图乙表示的两电流的有效值,则()A.I1∶I2=2∶1B.I1∶I2=1∶2C.I1∶I2=1∶√2D.I1∶I2=√2∶1,大小不变,故图甲的电流有效值为I 1=I 0;图乙所示的电流为正弦式交变电流,其有效值为I 2=0√2,故I 1∶I 2=√2∶1,选项D 正确。
4.如图所示,两只阻值相同的电阻分别通以正弦波和方波电流,电流的最大值相等,则两只电阻产生的热功率的比是( )A.1∶4B.1∶2C.1∶1D.2∶1Q 正=(√2A)2RT ,则P 正=Q 正T =(√2A)2·R=12R (W)。
方波电流通过电阻在一个周期内产生的热量为Q 方=(1 A)2·RT ,则P 方=Q方T =(1 A)2·R=R (W)。
P 正P方=12,B 选项正确。
5.如图是一个正弦式交变电流的图像,下列说法正确的是( )A.周期是0.2 s,电流的峰值是10 AB.周期是0.15 s,电流的峰值是10 AC.频率是5 Hz,电流的有效值是10 AD.频率是0.2 Hz,电流的有效值是7.07 AT=0.2 s,I m =10 A,故频率f=1T =5 Hz,有效值I=m √2=5√2 A =7.07 A,故A 正确,B 、C 、D错误。
高中物理(新人教版)选择性必修二课后习题：交变电流(课后习题)【含答案及解析】
第三章交变电流交变电流课后篇素养形成必备知识基础练1.如图所示,线圈中不能产生交变电流的是()、C、D中线圈产生的感应电流方向均发生变化,故能产生交变电流,A中不产生交变电流。
2.(多选)线圈在匀强磁场中转动产生的电动势e=10sin(20πt) V,则下列说法正确的是()A.t=0时,线圈平面位于中性面B.t=0时,穿过线圈的磁通量最大C.t=0时,导线切割磁感线的有效速率最大D.t=0.4 s时,e有最大值10√2 V,所以t=0时,线圈平面位于中性面,磁通量为最大,但此时导线速度方向与磁感线平行,切割磁感线的有效速率为零,A、B正确,C错误。
当t=0.4 s时,e=10sin 20πt(V)=10×sin(20π×0.4) V=0,D错误。
3.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(如图所示),线圈的cd边离开纸面向外运动,若规定由a→b→c→d→a方向的感应电流方向为正,则能反映线圈中感应电流I随时间t变化的图像是下图中的(),将图线描述的变化过程对应到线圈所处的具体位置是分析本题的关键,线圈在图示位置时磁通量为零,但感应电流为最大值;再由楞次定律可判断线圈在转过90°的过程中,感应电流方向为正,故选项C正确。
4.线圈在匀强磁场中匀速转动,产生交变电流的图像如图所示,由图可知()A.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时刻到D时刻线圈转过的角度为πD.若从O时刻到D时刻经过0.02 s,则在1 s内交变电流的方向改变100次、C时刻感应电流最大,线圈位置与中性面垂直,B、D时刻感应电流为零,线圈在中性面,此时。
若从O时刻到D时刻经过0.02 s,即线圈转动磁通量最大。
从A时刻到D时刻线圈转过角度为3π2一周用时0.02 s,且在这个时间内电流方向改变2次,则在1 s内交变电流的方向改变1×2=100次,0.02故D正确。
13.交变电流 -典型例题-详解
交变电流第1节交变电流的产生和描述题型探究题型1 交变电流的产生及变化规律【例1】如图所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴OO′以角速度ω逆时针匀速转动。
已知磁感应强度B=0.50T,线圈匝数N=100匝,边长L ab=0.20m,L bc=0.10m,转速n=3000r/min。
若以线圈平面与磁场夹角θ=30°时为计时起点，电动势的瞬时值的表达式为（）A．e=314sin(100πt+π3)VB．e=314sin(100πt−π3)VC．e=314√2sin(100πt+π3)VD．e=314√2sin(100πt−π3)V题型2 交流电有效值的求解【例2】一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q方；若该电阻接到正弦交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q正.该电阻上电压的峰值均为u0，周期均为T，如图5所示.则Q方∶Q 正等于( )A.1∶ 2B.2∶1C.1∶2D.2∶1题型3 含二极管的交流电有效值的求解【例3】如图所示电路，电阻R1与电阻R2串联接在交变电源上，且R1＝R2＝10 Ω，正弦交流电的表达式为u＝202sin 100πt(V)，R1和理想二极管D(正向电阻为零，反向电阻为无穷大)并联，则R2上的电功率为( )A.10 WB.15 WC.25 WD.30 W题型4 交变电流“四值”的理解和计算【例4】越来越多的电子设备开始支持无线充电技术，无线充电器是指利用电磁感应原理进行充电的设备，原理类似于变压器。
如图甲所示为某兴趣小组在模拟手机无线充电工作原理的示意图，由送电线圈和受电线圈组成。
已知受电线圈的匝数为n＝50匝，电阻r＝1.0 Ω，在它的c、d两端接一阻值R＝9.0 Ω的电阻．设在受电线圈内存在与线圈平面垂直的磁场，可在受电线圈中产生如图乙所示的正弦交流电．求：(1)受电线圈中产生电流的最大值；(2)在一个周期内，电阻R上产生的热量；(3)从t1到1×10﹣2s这四分之一个周期的时间内，通过电阻R的电荷量大小。
高中物理 5.2 描述交变电流的物理量课下作业(含解析)新人教版选修3-2(2021年最新整理)
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描述交变电流的物理量1。
有一交变电流如图1所示，则由此图像可知（)A．它的周期是0.8 sB．它的峰值是4 AC．它的有效值是2 2 AD．它的频率是0。
8 Hz 图1解析:由图像可读得其周期T＝0.8 s，频率f＝错误!＝1.25 Hz，故A对，D错;又可由图像读得I m＝4 A，故B对；因为电流为非正弦式电流，故有效值I≠错误!＝2错误! A，C错。
答案：AB2．一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，线圈中感应电动势的瞬时值为2 V，则此交变电流的有效值为（）A．2错误! V B．2 VC. 2 V D。
错误! V解析:先用代入法求出感应电动势的最大值：由e＝E m sin ωt得2 V＝E m sin（错误!×错误!)，由此得E m＝4 V，因此有效值为2错误! V.选项A正确.答案：A3．如图2所示的甲、乙两图分别表示两个交流电压,比较这两个交变电压，它们具有共同的( ）图2A．有效值B．频率C．最大值D．均不一样解析：由图像可知，两个交变电压最大值均为2 V，周期均为0。
描述交变电流的物理量习题1-3节
交变电流(1-3节)习题时间:30分钟 满分:100分知识点一 交变电流的产生1．一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，当线圈通过中性面时( )A ．线圈平面与磁感线方向平行B ．通过线圈的磁通量达到最大值C ．通过线圈的磁通量变化率达到最大值D ．线圈中的电动势达到最大值 2．如图1所示为演示交变电流产生的装置图，关于这个实验，正确的说法是( )A ．线圈每转动一周，指针左右摆动两次B ．图示位置为中性面，线圈中无感应电流C ．图示位置ab 边的感应电流方向为a →bD ．线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零 知识点二 用函数表达式描述交变电流3．闭合线圈在匀强磁场中匀速转动，转速为240 r/min ，若线圈平面转至与磁场方向平行时的电动势为2 V ，则从中性面开始计时，所产生的交流电动势的表达式为e ＝________ V ，电动势的峰值为________ V ，从中性面起经148s ，交流电动势的大小为________ V.4．有一个10匝正方形线框，边长为20 cm ，线框总电阻为1 Ω，线框绕OO′轴以10π rad/s 的角速度匀速转动，如图2所示，垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5 T ．问：(1)该线框产生的交变电流电动势最大值、电流最大值分别是多少？ (2)线框从图示位置转过60°时，感应电动势的瞬时值是多大？ (3)写出感应电动势随时间变化的表达式．知识点三 用图象描述交变电流5．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(如图2所示)，线圈的cd 边离开纸面向外运动。
若规定由a →b →c →d( )6．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 的变化如图4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e 变换方向时，通过线圈的磁通量绝对值都为最大 【方法技巧练】瞬时值、平均值的计算方法7．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴转动，线圈共100匝，转速为10π r/min ，在转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为0.03 Wb ，则线圈平面转到与磁感线平行时，感应电动势为多少？当线圈平面与中性面夹角为π3时，感应电动势为多少？8．如图5所示，匝数为n ，面积为S 的矩形线圈在匀强磁场B 中匀速转动，角速度为ω，求线圈从图示位置转过180°时间内的平均感应电动势．1．以下说法正确的是( )A ．发电机、电动机铭牌上所标数值为有效值B ．电容器的击穿电压为所加交流电压的有效值C ．交流电压表所测数值为瞬时值D ．保险丝的数值为最大值 2．下列关于交流电的说法中，不正确的是( ) A ．若交流电最大值为5 A ，则它的最小值为－5 A B ．用交流电流表测交流电流时，指针来回摆动C ．我国工农业生产和生活用的交变电流，频率为50 Hz ，故电流方向每秒改变100次D ．正弦式交变电流i ＝2202sin100πt A 的最大值为311 A ，频率为100 Hz3．如下图所示，交流电压u ＝311sin ⎝⎛⎭⎫314t ＋π6 V 加在阻值为220 Ω的电阻两端，则( ) A ．电压表的读数为311 V B ．电流表的读数为1.41 V C ．电流表的读数为1 AD ．2 s 内电阻产生的电热是440 J4．一个照明电灯，其两端允许加的最大电压为311 V ．当它接入220 V 的照明电路时，这盏灯( ) A ．将不亮 B ．灯丝将烧断 C ．只能暗淡发光D ．能正常发光5．一正弦交变电流的电压随时间变化的规律如图所示．正确的( ) A ．该交流电压瞬时值的表达式为u ＝100sin(25t ) V B ．该交流的频率为25 HzC ．该交流电压的有效值为100 2 VD ．若将该交流电压加在阻值为R ＝100 Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率是50 W6．把一只电热器接在100 V 的直流电源上，在t 时间内产生的热量为Q ，若将它分别接到U 1＝100sin ωt V 和U 2＝50sin2ωt V 的交流电源上，仍要产生Q 的热量，则所需时间分别是( )A ．t,2tB ．2t,8tC ．2t,2tD ．t,4t7．下图甲、乙分别表示两种电压的波形，图甲所示电压按正弦规律变化．下列说法正确的是( )C ．图甲所示电压的瞬时值表达式为u ＝311sin100πt VD ．两种电压的周期相同8．一个边长为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 的变化关系如下图所示，则线框中感应电流的有效值为( )A.2×10－5 A B.6×10－5 AC.22×10－5 A D.322×10－5 A 9、一个矩形线圈在匀强磁场中转动，产生的感应电动势按正弦规律变化，其瞬时值的表达式为e=220sin100πtV ，下列说法中正确的是：( )A ．频率是50HzB ．.当t=0时，线圈平面与中性面重合C ．当t=1/100 s 时，e 的值最大，为220V D ．线圈转动的角速度为314rad/s10、下列数据中不属于交变电流有效值的是（ ）A.交流电表的示数B.灯泡的额定电压C.电容器的耐压值D.保险丝的额定电流 11、一个接在直流电源上的电热器所消耗的电功率为P1，若把它接到电压最大值与直流电压相等的正弦式交流电源上，该电热器所消耗的电功率为P2，则P1：P2为：( )A.2：1B.1：2C.1：1D.1：12、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 。
描述交变电流的物理量(刘玉兵)
Em = NBSω
例2、某线圈在匀强磁场中转动所产生的电动势变化规律 sinωt，保持其它条件不变， 为e=Emsinωt，保持其它条件不变，使该线圈的转速和匝数同 时增加一倍， 时增加一倍，则此时所产生的电动势的瞬时表达式为 A.e=2Em sin2ωt B.e=2Em sinωt C.e=4Em sin2ωt D.e=4Em sinωt
例6、如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=0．5T，边长L=10cm的正方 如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=0．5T，边长L=10cm的正方 B=0 L=10cm 形线圈abcd共100匝 线圈电阻r 1Ω，线圈绕垂直与磁感线的对称轴OO 形线圈abcd共100匝，线圈电阻r＝1Ω，线圈绕垂直与磁感线的对称轴OO′匀 abcd 速转动，角速度为ω 2πrad／ 速转动，角速度为ω＝2πrad／s，外电路电阻R＝4Ω，求： 外电路电阻R 4Ω， （1）转动过程中感应电动势的最大值． 转动过程中感应电动势的最大值． （2）由图示位置（线圈平面与磁感线平行）转过600时的即时感应电动势 由图示位置（线圈平面与磁感线平行）转过60 （3）由图示位置转过600角时的过程中产生的平均感应电动势． 由图示位置转过60 角时的过程中产生的平均感应电动势． （4）交流电电表的示数． 交流电电表的示数． （5）转动一周外力做的功． 转动一周外力做的功． （6）周期内通过R的电量为多少？ 周期内通过R的电量为多少？
(1)3.14V (2)1.57V (3)2.6V (4)1.78V (5)0.99 J (6)0.087C
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，用 周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间， T表示，单位是s． 表示，单位是s 2．频率：1s内交变电流完成周期性变化的次数，用f 表 频率：1s内交变电流完成周期性变化的次数， 内交变电流完成周期性变化的次数 单位是Hz Hz． 示，单位是Hz．
高二物理-交变电流习题(含答案)全部题型
高二物理选修3-2交变电流练习题 (含答案)1、图中属于交变电流的是（）2、如图表示交变电流的图像是（）3、在交流发电机中，矩形线圈由中性面开始绕轴匀速转动，产生的交流电动势与时间的关系如图所示，以下说法正确的是（）A. 在t1时刻穿过线圈的磁通量最大B. 在t2时刻穿过线圈的磁通量为零C. 在t3时刻穿过线圈的磁通量变化率最大D. 在t4时刻穿过线圈的磁通量变化率为零4、一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，当线圈通过中性面时，不正确的是（）A. 线圈平面与磁感线方向垂直B. 通过线圈的磁通量达到最大值C. 线圈中的电动势为零D. 通过线圈的磁通量变化率达到最大值5、矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，下列说法正确的是（）A. 在中性面时，通过线圈的磁通量最大B. 在中性面时，感应电动势最大C. 穿过线圈的磁通量为零时，感应电动势也为零D. 线圈每通过中性面两次，电流方向改变一次6、正弦式交变电流是由矩形线圈绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动时产生的，这种情况下电动势的最小值出现在（）A. 穿过线圈的磁通量为零时B. 线圈经过中性面时C. 穿过线圈的磁通量变化最快时D. 线圈边框与磁感线平行时7、矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直磁场方向的轴匀速转动时，线圈平面跟中性面重合的瞬间，下面的说法中正确的是（）A. 线圈中的磁通量为零B. 线圈中的感应电动势最大C. 线圈的每一边都不切割磁感线D. 线圈所受的磁场力不为零8、一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的交变电流电动势如图所示，下面说法正确的是（）A. 交流电动势的有效值为20VB. 交流电动势的有效值为10√2VC. t=0.01s线圈处于中性面D. 交流电动势的频率为50Hz9、一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交流电动势e=311sin(50πt)V，则（）A. 此交变电动势的频率是50HzB. 用交流电压表测量时的示数是220VC. 在t=0.1s时穿过线圈的磁通量为零D. 在t=0.5s时线圈平面与中性面重合，磁通量变化率最小10、一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电动势e=220√2sin100πt(V)，那么（）A. 该交变电流的频率是50HzB. 当t=0时，线圈平面恰好位于中性面s时，e有最大值 D. 该交变电流电动势的有效值为220√2VC. 当t=110011、矩形线圈在匀强磁场中绕着垂直磁感线方向的轴匀速转动，当线圈通过中性面时，下列说法中正确的是（）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零12、一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像如图1所示，则下列说法中正确的是（）A. t=0时刻线圈平面在中性面位置B. t=0.01s时刻Ф的变化率达最大C. 0.02s时刻感应电动势达到最大D. 该线圈相应的感应电动势图像如图2所示13、如图一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面的固定轴转动，线圈中的感应电动势e随时间t变化如图，下列说法中正确的是（）A. t1时刻线圈位于中性面B. t2时刻通过线圈的磁通量最大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变化方向时，通过线圈的磁通量最大14、由交流电动势瞬时值表达式e=10√2sin4πt(V)，可知（）A. 此交流电的频率是4πHzB. 此交流电的周期是0.5sC. 此交流电动势额最大值为10VD. 此交流电动势的有效值为10√2V15、如图所示，一矩形闭合线圈，面积为S，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的位置开始计时，则（）时刻，线圈中的感应电动势最小A. 在t=πω时刻，穿过线圈的磁通量变化率最大B. 在t=πωC. 线圈中感应电动势的瞬时值表达式为e=BSωsinωtD. 若将线圈的角速度增为原来的2倍，则线圈中感应电流的有效值也增为原来的2倍16、如图所示，一个面积为S。
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描述交变电流的物理量习题课
班级姓名
【学习要点】
表征交变电流的物理量
（1）瞬时值：交流电的瞬时值反映的是不同时刻交流电的大小和方向，瞬时值
是时间的函数，不同时刻瞬时值不同。
正弦交流电瞬时值的表达式为
e=E m sinωt＝NBSωsinωt
（2）最大值：交流电的最大值反映的是交流电大小的变化范围，当线圈平面与
磁力线平行时，交流电动势最大，E m＝NBSω，瞬时值与最大值的关系是：－
E m≤e≤Ｅm。
（3）有效值：交流电的有效值是根据电流的热效应来规定的。
即在同一时间内，跟某一交流电能使同一电阻产生相等热量的直流电的数值，叫做该交流电的有
效值，正弦交流电的有效值与最大值之间的关系是：
E=E m/U=U m/I=I m/
各种交流电电气设备上所标的、交流电表上所测得的以及在叙述中没有特别
加以说明的交流电的最大值，都是指有效值。
（4）平均值：交流电的平均值是交流电图像中波形与横轴所
围的面积跟时间的比值，用e=nΔΦ／Δt计算
(5)区分
①各种使用交变电流的电器设备上所示值
为.
②交流电表（电压表或电流表）所测值为.
③计算交变电流的功、功率、热量等用.
④对于含电容器电路，判断电容器是否会被击穿时则需要
考虑交流的值是否超过电容器的耐压值。
⑤在计算通过导体横截面的电荷量时应考虑值
【范例精析】
例1、图5－2－1表示一交变电流随时间变化的图象。
此交变电流的有效值是：（）
A.5安
B.5安
C.3.5安
D. 3.5
例2、如图5－2－2所示，在匀强磁场中有一个“冂”形导线框可绕AB轴转动，已知匀强磁场的磁感强度B=5/πT，线框的CD边长为20cm.CE、DF长均为
10cm，转速为50r/s，若从图示位置开始计时，
（1）写出线框中感应电动势的瞬时值表达式；
（2）若线框电阻r=3,再将AB两端接“6V，12W”灯泡，小灯泡能否正常发光？
若不能，小灯泡实际功率多大？
例3、将电阻为r的直导线abcd沿矩形框架边缘加以弯曲，折成“п”形，其
中ab=cd=L1，bc=L2。
在线端a、d间接电阻R和电流表A，且以a、d端连线为轴，以角速度在磁感应强度为B的匀强磁场中匀速转动，如图5-2-3所示，求：（1）交流电流表A的示数；
（2）从图示位置转过90°角的过程中，电阻R上产生的热量；
（3）写出弯曲导线转动过程中，从图示位置开始计时的电动势的表达式。
【能力训练】
1、一个矩形线圈在匀强磁场中转动，产生的感应电动势按正弦规律变化，其瞬
时值的表达式为e=220sin100πtV，下列说法中正确的是：( )
A．频率是50Hz
B．.当t=0时，线圈平面与中性面重合
C．当t=1/100 s时，e的值最大，为220V
D．线圈转动的角速度为314rad/s
2、下列数据中不属于交变电流有效值的是（）
A.交流电表的示数
B.灯泡的额定电压
C.电容器的耐压值
D.保险丝的额定电流
3、一个接在直流电源上的电热器所消耗的电功率为P1，若把它接到电压最大值与直流电压相等的正弦式交流电源上，该电热器所消耗的电功率为P2，则P1：P2为：( )
A.2：1
B.1：2
C.1：1
D.1：
4、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=T/12时，线圈中感应电动势的瞬时值为2V，则此交变电流的有效值为（）
A. 2V
B. 2V
C.V
D./2 V
5、一电阻接在20V的直流电源上，消耗的电功率为10W，把这一电阻接在某一交流电源上，该交流电源的输出电压u随时间t变化的图象如图5-2-4所示，则这一电阻消耗的电功率为（）
A.5W
B.7.07W
C.10W
D.14.1W
6、在电阻R上分别加如图5-2-5（1）、（2）所示的交变电压u1和u2，在较长的相等时间内，内阻R上产生的热量相等，电阻R的阻值变化可以忽略，那么（）
A.交变电压u2的最大值U m等于U
B.交变电压u2的最大值U m等于U
C.交变电压u1的有效值等于U
D.交变电压u1的有效值等于U/
7、交流电的有效值是根据电流的热效应来规定的，那么，在计算一个通有交变
电流的电阻产生的热量或电阻的热功率时，是用交变电流的瞬时值、最大值还
是有效值？若一个10Ω的电阻，通过的电流为i=2sin314tA，那么这个电阻的热功率是多大？
8、一个正弦规律变化的交变电流的图象如图5-2-6所示，根据图象计算：
（1）交变电流的频率。
（2）交变电流的有效值。
（3）写出该电流的瞬时值表达式。
（4）在什么时刻该电流的瞬时值大小与其有
效值相等。
9、求如图5-2-7所示的交变电流的有效值。
10、交流发电机模型的矩形线圈abcd在匀强磁场中绕与磁场垂直的轴匀速转动。
线圈共有n匝，边长ab=L1，bc=L2，线圈的内电阻为r，外电阻为R，磁感应强度是B，线圈转动的角速度是ω，如图5-2-8所示。
求：（1）转动过程中电流表的读数。
（2）线圈转动一周，外力做了多少功？
11、单匝矩形线圈abcd绕ad边为轴在匀强磁场B中匀速转动，如图5－2－9所示，图中ab=L1,bc=L2,线框电阻为r ,ad间接入的电阻为R。
R与理想电流表A 串联，线圈角速度为ω，求：
（1）电流表A的读数。
（2）从图示位置转过90°的过程中通过电流表的总电量q。
（3）从图示位置转过90°的过程中电阻R上产生的热量Q热。
例2解析：（1）注意到图示位置磁感线与线圈平面平行，瞬时值表达式应为余弦
函数，先出最大值和角频率：
ω=2πn=100πrad/s
(V)
E m=BSω=5/π×0.2×0.1×100π=10
所以电动势瞬时表达式应为：e=10cos100πt(V)。
（2）小灯泡的电阻为R=U额2／Ｐ额＝62/12=3Ω，
先求出交变电流电动势有效值E=E m/=10(V)
此后电路可看成恒定电流电路，由于R=r, U=E m/2=5V，小于额定电压，故小灯泡不能正常发光。
其实际功率是p=U2/R=52/3=25/3=8.3(W)
拓展：在交流电路中，计算交流的发热功率及热量必须用有效值。
另外，交流电
表的读数也为有效值。
但在计算流过电路中的电量时用电流平均值计算，即：q=i×Δt=（NΔΦ/RΔt）×Δt=NΔΦ/R。
例3解析：（1）弯曲导线转到图示位置时有感应电动势的峰值为E m=BL2ωL1= BωL1L2
产生电流的峰值为I m=E m/(R+r)= BωL1L2/(R+r)
电流表A的示数I=I m/=BωL1L2/2(R+r)
（2）由图示位置转过90°角所用时间t=T/4=π/２ω
电阻R上产生的热量为Q R=I2Rt=πωR B2L12L22/4(R+r)2
（3）电动势为e=E m cosωt= BωL1L2cosωt
1ABD
2C
3A
4A
5A
6BC）
7 有效值20W
8（1）50HZ （2）10A（3）i= 20sin100πt（A）（4）t=0.0025(2n+1) n=(0,1,2,3,……)
9 4.33A
10 nBωL1L2/2(R+r) πωRn2 B2L12L22/4(R+r)2
11 BωL1L2/(R+r) B L1L2/ (R+r)πωR B2L12L22/4(R+r)2。