2018-2019高三一轮复习 交流电
江苏省2018-2019高考物理总复习讲义：第五章 交变电流 3 Word版含答案
3电感和电容对交变电流的影响[学习目标] 1.通过演示实验，了解电感器和电容器对交变电流的阻碍作用和导通作用.2.知道感抗和容抗的物理意义以及与哪些因素有关.3.能够分析简单电路中的电容器、电感器的作用.一、电感器对交变电流的阻碍作用1.电感器的感抗是由变化的电流在线圈中产生的感应电动势引起的，与制成线圈导体的电阻无关.是表征电感器对交变电流的阻碍作用大小的物理量.2.线圈的自感系数越大，交流电的频率越高，电感线圈对交变电流的阻碍作用越大.3.电感线圈在电路中的作用：通直流，阻交流；通低频，阻高频.二、电容器对交变电流的阻碍作用1.电容器接到交流电源两端时，交替地进行充电和放电，电路中就有了电流，表现为交流“通过”了电容器.2.电容器的电容越大，交流电的频率越高，电容器对交变电流的阻碍作用越小.3.电容器在电路中的作用：通交流，隔直流；通高频，阻低频.[即学即用]1.判断下列说法的正误.(1)线圈的匝数越多，对同一个交变电流的阻碍作用就越大.(√)(2)线圈对交变电流的阻碍作用随着交变电流的频率的变大而减小.(×)(3)电流通过电容器，并不是电荷穿过电容器两极板间的绝缘层到达另一极板，而是电容器不断地充、放电的表现.(√)(4)电容器的电容越大，对同一交变电流的阻碍作用就越大.(×)2.在频率为f的交变电流电路中，如图1所示，当开关S依次分别接通R、C、L支路，这时通过各支路的电流有效值相等.若将交变电流的频率提高到2f，维持其他条件不变，则通过R 的电流有效值________，通过C的电流有效值________，通过L的电流有效值________.(选填“不变”“变大”或“变小”)图1答案不变变大变小一、电感器对交变电流的阻碍作用[导学探究]如图2所示，把带铁芯的线圈L与小灯泡串联起来，先把它们接到直流电源上，再把它们接到电压有效值等于直流电源电压的交流电源上.图2(1)两种情况下灯泡的亮度有什么不同？说明了什么？(2)乙图中换用自感系数更大的线圈或调换频率更高的交流电源，灯泡的亮度有何变化？说明了什么？答案(1)甲图中灯泡比乙图中灯泡更亮，说明电感器对交变电流有阻碍作用.(2)不论是换用自感系数更大的线圈还是调换频率更高的交流电源，灯泡均变得更暗，说明线圈的自感系数越大，交流电的频率越高，线圈对交流电的阻碍作用越大.[知识深化]交变电流通过电感器时，由于电流时刻在变化，在线圈中就会产生自感电动势，而自感电动势总是阻碍原电流的变化，故电感器对交变电流产生阻碍作用.例1(多选)如图3所示实验电路中，若直流电压和交变电压的有效值相等，S为双刀双掷开关，下面叙述正确的是()图3A.当S掷向a、b时灯较亮，掷向c、d时灯较暗B.当S掷向a、b时灯较暗，掷向c、d时灯较亮C.S掷向c、d，把电感线圈中的铁芯抽出时灯变亮D.S掷向c、d，电源电压不变，而使频率减小时，灯变暗答案AC解析线圈对直流无感抗，对交变电流有感抗，当交流电频率减小时，感抗变小，灯变亮；有铁芯时感抗更大，故铁芯抽出时灯变亮.二、电容器对交变电流的阻碍作用[导学探究]如图4甲、乙所示，把灯泡和电容器串联起来，先把它们接到直流电源上，再把它们接到交流电源上.图4(1)观察灯泡的发光情况，并分析原因.(2)若把图乙中的电容器去掉，变成图丙所示电路，会发生什么现象？说明了什么？(3)在图乙中，改变电容器的电容和电源频率，灯泡亮度会有什么变化？说明了什么？答案(1)甲图中的灯泡不亮，乙图中的灯泡亮.甲图中的电源是直流电源，电容器在电路中是断路，电路中没有电流，灯泡不亮.乙图中的电源是交流电源，把交流电源接到电容器两个极板上后，电容器交替进行充电和放电，电路中就有了电流，好像是交流“通过”了电容器，灯泡就亮了，但实际上自由电荷并没有通过电容器两极板间的绝缘介质.(2)灯泡变得比乙中亮，说明电容器对交变电流有阻碍作用.(3)电容越大，灯泡越亮；频率越高，灯泡越亮.电容器的电容和交变电流的频率都对电容器对交变电流的阻碍作用有影响.[知识深化]电容器在充、放电的过程中电容器两极板上聚集着等量异种电荷，从而在两极板存在着电场，此电场的电场力阻碍电荷的定向移动，其表现就是电容器对交流电的阻碍作用.例2如图5所示，电路由交流电源供电，最大电压保持不变，如果交变电流的频率升高，则下列说法中正确的是()图5A.电容器上的电荷量最大值增大B.电容器的容抗增大C.电路中灯泡的亮度变亮D.电路中灯泡的亮度变暗答案 C解析当交变电流的频率升高时，电容器的容抗减小，灯泡的亮度变亮，灯泡两端的电压变大，故选项C正确，选项B、D错误；由Q＝CU可知，选项A错误.交变电流不同于直流，交变电流能“通过”电容器.交变电流的频率改变，电容器的容抗改变，电容器两端的电压变化，灯泡两端的电压也随着变化.例3(多选)图6甲、乙两图是电子技术中的常用电路，a、b是各部分电路的输入端，其中输入的交流高频成分用“～～～”表示，交流低频成分用“～”表示，直流成分用“－”表示.关于两图中负载电阻R上得到的电流特征是()图6A.图甲中R得到的是交流成分B.图甲中R得到的是直流成分C.图乙中R得到的是低频成分D.图乙中R得到的是高频成分答案AC解析当交变电流加在电容器上时，电容器有“通交流、隔直流，通高频、阻低频”的特性，题图甲中电容器隔直流，R得到的是交流成分，A正确，B错误；题图乙中交流高频成分能通过电容器，电容器阻碍交流低频成分，R得到的是低频成分，C正确，D错误.三、电阻、感抗、容抗的对比1.容抗的大小除了与电容自身的性质有关外，还与交变电流的频率有关.若用X C表示容抗，则X C＝12πfC.2.感抗的大小除了与电感线圈自身的性质有关外，还与交变电流的频率有关.若用X L表示感抗，则X L＝2πfL.3.电阻无论对直流还是交流，阻碍作用相同，只取决于电阻本身.例4(多选)(2017·扬州市邗江中学高二(下)期中)如图7所示的电路中，A、B、C三灯亮度相同，电源为220 V、50 Hz的交流电源，以下叙述中正确的是()图7A.改接220 V、100 Hz的交流电源时，A灯变亮，B灯变暗，C灯亮度不变B.改接220 V、100 Hz的交流电源时，A灯变暗，B灯变亮，C灯变亮C.改接220 V的直流电源时，A灯熄灭，B灯变亮，C灯亮度不变D.改接220 V的直流电源时，A灯熄灭，B灯变亮，C灯变暗答案AC解析增加交流电源的频率时，感抗增大，容抗减小，电阻对电流的阻碍作用不变，故A 灯变亮，B灯变暗，C灯亮度不变，故A正确，B错误；改为直流电源时，电容器相当于断路，A灯熄灭，电感L无感抗，B灯更亮，电阻R对电流阻碍作用不变，C灯亮度不变，故C正确，D错误.1.电阻对交流、直流有相同的阻碍作用，交流频率变化时，阻碍作用不变.2.电感器通直流、阻交流，通低频、阻高频.3.电容器通交流、隔直流，通高频、阻低频.4.在分析电流变化时，把感抗、容抗类比于导体的电阻，再用欧姆定律分析.1.(感抗的理解)(多选)在如图8所示的电路中，L为电感线圈，灯泡的电阻值为R，电流表内阻为零，电压表内阻无限大，交流电源的电压u＝2202sin (100πt) V.若保持电压的有效值不变，只将电源频率改为100 Hz，下列说法正确的是()图8A.电流表示数增大B.电压表示数增大C.灯泡变暗D.灯泡变亮答案BC解析由u＝2202sin (100πt) V，可得电源原来的频率f＝ω2π＝100π2πHz＝50 Hz，当电源频率由原来的50 Hz增为100 Hz时，线圈的感抗增大，在电压不变的情况下，电路中的电流减小，选项A错误；灯泡的电阻值R是一定的，电流减小时，实际消耗的电功率(P＝I2R)减小，灯泡变暗，选项C正确，D错误；电压表与电感线圈并联，其示数为线圈两端的电压U L，设灯泡两端电压为U R，则电源电压的有效值为U＝U L＋U R，因U R＝IR，故电流I 减小时，U R减小，因电源电压的有效值保持不变，故U L＝U－U R增大，选项B正确.2.(容抗的理解)如图9所示的电路，F为一交流发电机，C为平行板电容器，为使电流表A 的示数增大，可行的办法是()图9A.使发电机F的转速增大B.使发电机F的转速减小C.在平行板电容器间换用相对介电常数更小的电介质D.使电容器两极板间的距离增大答案 A解析当发电机转速增大时，交变电流的频率增大，电容器容抗减小，电流表A的示数增大，A项正确，B项错误；在平行板电容器间换用相对介电常数更小的电介质时，电容器的电容减小，电容器两极板间距离增大时电容器的电容也减小，当电容减小时，容抗增大，对交变电流的阻碍作用增大，电流表A的示数减小，C、D项错误.3.(电阻、感抗、容抗的对比)(2017·无锡市第一学期期末考试)如图10所示，交流电源的电动势有效值与直流电源的电动势相等，两电源的内阻均可忽略，三个灯泡是完全相同的，分别与定值电阻、电感器和电容器相接.当S接1时三个灯泡的亮度相同，那么S接2时()图10A.三个灯泡亮度相同B.甲灯比乙灯亮，丙灯不亮C.甲灯比乙灯暗，丙灯不亮D.甲灯和乙灯亮度相同，丙灯不亮答案 C4.(电阻、感抗、容抗的对比)(多选)如图11所示的电路中，a、b两端连接的交流电源中既含高频交流，又含低频交流，L是一个25 mH的高频扼流圈，C是一个100 pF的电容器，R 是负载电阻，下列说法正确的是()图11A.L的作用是“通低频，阻高频”B.C的作用是“通低频，隔高频”C.C的作用是“通高频，阻低频”D.通过R的电流中，低频交流所占的百分比远远大于高频交流所占的百分比答案ACD解析因为电感线圈L是一个高频扼流圈，“通低频，阻高频”，A选项正确；C是一个电容较小的电容器，所以对低频的交流容抗较大，故选项C正确，B错误；根据分析可知通过电阻R的电流中，低频交流所占百分比远远大于高频交流所占的百分比，选项D正确.考点一电感器对交变电流的阻碍作用1.一个灯泡通过一个粗导线的线圈与一交流电源相连接，如图1所示.一铁棒插进线圈后，该灯将()图1A.变亮B.变暗C.对灯的亮度没影响D.无法判断答案 B解析在线圈内由于磁场变化而产生的感应电动势总是阻碍电流变化，正是这种阻碍变化的特性，使线圈产生了感抗.加入铁芯改变了电感线圈的自感系数，使自感系数增大，感抗增大，流过灯泡的电流减小，所以灯变暗，故B项正确.2.如图2所示的电路中，正弦交流电源的电压有效值为220 V，则关于交流电压表的示数，以下说法中正确的是()图2A.等于220 VB.大于220 VC.小于220 VD.等于零答案 C3.如图3所示，交流电源的电压有效值跟直流电源的电压相等，当将双刀双掷开关接到直流电源上时，灯泡的实际功率为P1，而将双刀双掷开关接在交流电源上时，灯泡的实际功率为P2，忽略线圈的直流电阻，则()图3A.P1＝P2B.P1＞P2C.P1＜P2D.不能比较答案 B解析接在直流电源上，稳定后线圈对直流没有阻碍作用，而当接至交流电源上时，线圈对电流有阻碍作用，故P1＞P2.4.(多选)如图4所示，图甲、乙中电源为交流电源，图丙中电源为直流电源，各电路中线圈自感系数相同且直流电阻不计，各理想电压表示数相同，下列说法正确的是()图4A.灯L1比灯L2亮B.灯L3比灯L1亮C.灯L2与灯L3一样亮D.灯L1与灯L3一样亮答案BC解析题图甲中电源电压U＝U1＋U L1，线圈对交流有阻碍作用，相当于串联了一个电阻，根据电阻的分压作用可知U1≠0，灯泡两端电压U L1<U；题图乙中线圈与灯泡并联，相当于灯泡与一个电阻并联，并联电路中各支路的电压相同，灯泡电压U L2＝U；题图丙中，线圈对直流电没有阻碍作用，线圈就像一根没有电阻的导线，灯泡电压U L3＝U，故U L1<U L2＝U L3，即L2与L3一样亮且都比L1亮，B、C正确，A、D错误.考点二电容器对交变电流的阻碍作用5.有两个电容分别为C1＝5 μF和C2＝3 μF的电容器，分别加在峰值一定的交流电源上，在下列各种情况下，哪一种情况通过电容器的电流最大()A.在C1上所加交变电流的频率为50 HzB.在C2上所加交变电流的频率为50 HzC.在C1上所加交变电流的频率为100 HzD.在C2上所加交变电流的频率为100 Hz答案 C解析电容越大，电流频率越高，容抗越小，电流越容易“通过”电容器.C1>C2,100 Hz>50 Hz，所以C正确.6.在如图5所示电路中，u是有效值为220 V的交流电源，C是电容器，R是电阻.关于理想交流电压表的示数，下列说法正确的是()图5A.等于220 VB.大于220 VC.小于220 VD.等于零答案 C解析交变电流“通过”电容器，电阻R中有电流，电压表的示数不为零；电容器与电阻串联，电容器有容抗，根据串联分压原理可知电阻两端电压应小于电源电压，而电压表测量的是电阻两端的电压，故选项C正确.7.(多选)如图6所示，甲、乙两图中用交流电源，丙、丁两图中用直流电源，各电路图中灯泡、电容器、电压表示数都相同，则下列说法正确的是()图6A.灯L1比灯L2亮B.灯L3也能发光，但亮度最暗C.灯L2和L4亮度相同D.灯L4比灯L1亮答案CD解析电压表示数相同，说明交流电压的有效值和直流电压值相同.题图甲中电容器与灯L1串联，电容器对电流有阻碍作用；题图乙中电容器与灯L2并联，电压表的示数为灯L2两端的电压；题图丙中电容器与灯L3串联且是直流电源，电容器“隔直流，通交流”，所以没有电流流过灯L3，灯L3不亮；题图丁中电容器与灯L4并联，电压表的示数为灯L4两端的电压.综合以上分析，C、D两项正确.考点三电阻、感抗、容抗的对比8.如图7所示，甲、乙是规格相同的灯泡，接线柱a、b接电压为U的直流电源时，无论电源的正极与哪一个接线柱相连，甲灯均能正常发光，乙灯完全不亮.当a、b接电压的有效值为U的交流电源时，甲灯发出微弱的光，乙灯能正常发光，则下列判断正确的是()图7A.与甲灯串联的元件x是电容器，与乙灯串联的元件y是电感线圈B.与甲灯串联的元件x是电感线圈，与乙灯串联的元件y是电容器C.与甲灯串联的元件x是二极管，与乙灯串联的元件y是电容器D.与甲灯串联的元件x是电感线圈，与乙灯串联的元件y是二极管答案 B解析由a、b接直流电源时的现象可知，元件x“通直流”，元件y“隔直流”，由a、b 接交流电源时的现象可知，元件x“阻交流”，元件y“通交流”，根据电容器和电感线圈的特点可判断，元件x是电感线圈，元件y是电容器，选项B正确.9.如图8所示的电路，有直流和交流成分的电流通过，为了尽量减少R2上的交流成分，应()图8A.选用自感系数较大的线圈和电容较小的电容器B.选用自感系数较小的线圈和电容较大的电容器C.选用自感系数较小的线圈和电容较小的电容器D.选用自感系数较大的线圈和电容较大的电容器答案 D10.在收音机线路中，经天线接收到的电信号中既有高频成分又有低频成分，经放大后送给下一级，需要把低频成分和高频成分分开，只让低频成分输送给下一级，我们采用了如图9所示的装置电路，其中代号a、b应选择的元件是()图9A.a是电容较大的电容器，b是低频扼流线圈B.a是电容较大的电容器，b是高频扼流线圈C.a是电容较小的电容器，b是高频扼流线圈D.a是电容较小的电容器，b是低频扼流线圈答案 C解析电容器具有“通高频、阻低频”的作用，这样的电容器电容应较小，故a是电容较小的电容器.电感线圈在该电路中要求做到“通低频、阻高频”，所以b是一个高频扼流线圈，故C选项正确.11.(多选)(2017·扬州市邗江中学高二(下)期中)如图10所示，某电子电路的输入端输入电流既有直流成分，又有交流低频成分和交流高频成分.若通过该电路只把交流的低频成分输送到下一级，那么关于该电路中各器件的作用，下列说法中正确的有()图10A.L在此的功能为通直流，阻交流，叫高频扼流圈B.C1在此的功能为通交流，隔直流，叫隔直电容C.C2在此的功能为通高频、阻低频，叫做高频旁路电容D.上述说法都正确答案BC解析L在此的功能为通直流、阻交流，将低频的交流成分送到下一级，是低频扼流圈，自感系数很大，故A错误；C1在此的功能为通交流，隔直流，使直流不能到达下一级电路，叫隔直电容，故B正确；C2与输出电路并联，功能为通高频，阻低频，使高频成分能通过，低频成分到达下一级，C2又叫高频旁路电容，故C正确；由上分析可知，D错误.12.(多选)(2017·江苏单科·7)某音响电路的简化电路图如图11所示，输入信号既有高频成分，也有低频成分，则()图11A.电感线圈L1的作用是通高频B.电容器C2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答案BD解析在电路中电感线圈的作用是“通直流、阻交流，通低频、阻高频”，在电路中电容器的作用是“通交流、隔直流，通高频、阻低频”，所以A错误，B正确.扬声器甲输出低频成分，扬声器乙输出高频成分，故C错误，D正确.13.(多选)某一电学黑箱内可能有电容器、电感线圈、定值电阻等元件，在接线柱间以如图12所示的“Z”字形连接(两接线柱间只有一个元件).为了确定各元件种类，小华同学把DIS 计算机辅助实验系统中的电流传感器(相当于电流表)与一直流电源、滑动变阻器、开关串联后，分别将AB、BC、CD接入电路，闭合开关S，计算机显示的电流随时间变化的图象分别如图a、b、c所示，则以下判断中正确的是()图12A.AB间是电容器B.BC间是电感线圈C.CD间是电容器D.CD间是定值电阻答案ABD解析根据题图a可知，有瞬时充电电流，稳定后电路中无电流，说明AB间是电容器，充电完毕，电路为断路，故A正确.根据题图b可知，BC间的元件阻碍电流的增大，但是稳定后电流恒定，符合电感线圈的特点，所以BC间是电感线圈，故B正确.根据题图c，接通电路后，电流马上达到稳定值，说明CD间是定值电阻，故C错误，D正确.。
2019年高考一轮复习《交流电源》真题、模拟题、知识点总结分项汇编
2019年物理高考真题和模拟题 知识点分项汇编《交变电流》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 .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.三、变压器原理1．工作原理：电磁感应的互感现象． 2．理想变压器的基本关系式 (1)功率关系：P 入＝P 出．(2)电压关系：U 1U 2＝n 1n 2，若n 1>n 2，为降压变压器；若n 1<n 2，为升压变压器．(3)电流关系：只有一个副线圈时，I 1I 2＝n 2n 1；有多个副线圈时，U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3＋…＋U n I n .四、远距离输电1．输电线路(如图所示)2．输送电流(1)I ＝PU . (2)I ＝U －U ′R .3．电压损失(1)ΔU ＝U －U ′. (2)ΔU ＝IR . 4．功率损失 (1)ΔP ＝P －P ′.(2)ΔP ＝I 2R ＝⎝⎛⎭⎫P U 2R ＝ΔU 2R.【方法归纳总结】交变电流的“四值”的比较交变电流瞬时值表达式的基本思路(1)求出角速度ω，ω＝2πT＝2πf .(2)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． (3)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 远距离输电的处理思路对高压输电问题，应按“发电机→升压变压器→远距离输电线→降压变压器→用电器”这样的顺序，或从“用电器”倒推到“发电机”一步一步进行分析．远距离高压输电的几个基本关系(1)功率关系：P 1＝P 2，P 3＝P 4，P 2＝P 损＋P 3.(2)电压、电流关系：U 1U 2＝n 1n 2＝I 2I 1，U 3U 4＝n 3n 4＝I 4I 3 U 2＝ΔU ＋U 3，I 2＝I 3＝I 线．(3)输电电流：I 线＝P 2U 2＝P 3U 3＝U 2－U 3R 线. (4)输电线上损耗的电功率： P 损＝I 线ΔU ＝I 2线R 线＝⎝⎛⎭⎫P 2U 22R 线．2019年物理高考真题和模拟题相关题目1．（2019·江苏卷）某理想变压器原、副线圈的匝数之比为1：10，当输入电压增加20 V 时，输出电压A ．降低2 VB ．增加2 VC ．降低200 V．增加200 V【答案】D【解析】由理想变压器原、副线圈电压比等于匝数比即1122U n U n =，得：2211n U U n =，即副线圈两端电压与原线圈两端电压成正比，所以有：，当输入电压增加20V 时，输出电压增大200V ，故D 正确。
江苏省2018-2019高考物理总复习讲义：第五章 交变电流 2 Word版含答案
2 描述交变电流的物理量[学习目标] 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，知道有效值是与热效应有关的量.3.掌握交变电流有效值与峰值的关系，会进行有效值的计算.一、周期和频率1.(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 )：交变电流在1 s 内完成周期性变化的次数.3.T ＝1f 或f ＝1T .二、峰值和有效值1.峰值：交变电流的电压、电流能达到的最大数值叫峰值.2.有效值：让交流与恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交流的一个周期内它们产生的热量相同，则此恒定电流的数值叫做交流电的有效值.3.在正弦式交变电流中，最大值与有效值之间的关系 E ＝E m 2＝0.707E m U ＝U m 2＝0.707U m I ＝I m2＝0.707I m [即学即用]1.判断下列说法的正误.(1)正弦式交变电流的正负两部分是对称的，所以有效值为零.( × ) (2)交变电流的有效值就是一个周期内的平均值.( × )(3)一个正弦式交变电流的峰值同周期、频率一样是不变的，但有效值是随时间不断变化的.( × )(4)交流电路中，电压表、电流表的测量值都是有效值.( √ )2.我国电网中交流电的频率为50 Hz ，则我国提供市电的发电机转子的转速为________r/min. 答案 3 000一、周期和频率[导学探究] 如图1所示，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？图1答案 完成一次周期性变化需要0.02 s ；在1 s 内完成50次周期性变化. [知识深化]交变电流的周期和频率跟发电机转子的角速度ω或转速n 有关.ω(n )越大，周期越短，频率越高，其关系为T ＝2πω，ω＝2πf ＝2πn .例1 (多选)矩形金属线圈共10匝，绕垂直于磁场方向的转动轴在匀强磁场中匀速转动，线圈中产生的交流电动势e 随时间t 变化的情况如图2所示.下列说法中正确的是( )图2A.此交变电流的频率为0.2 HzB.1 s 内电流方向变化10次C.t ＝0.1 s 时，线圈平面与磁场方向平行D.1 s 内线圈转5圈 答案 BD解析 由题图知T ＝0.2 s ，故f ＝1T ＝10.2 Hz ＝5 Hz ，即1 s 内完成5个周期，线圈转5圈，每转1圈电流方向改变2次，故A 错误，B 、D 正确；在t ＝0.1 s 时，e ＝0，所以线圈平面与磁场方向垂直，故C 错误. 二、峰值和有效值 [导学探究]1.图3是通过一个R ＝1 Ω的电阻的电流i 随时间t 变化的图象.图3(1)试计算1 s 内电阻R 中产生的热量.(2)如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过这个电阻R ，也能在1 s 内产生同样的热量，这个电流是多大？答案 (1)Q ＝I 12Rt 1＋I 22Rt 2＝42×1×0.5 J ＋22×1×0.5 J ＝10 J. (2)由焦耳定律得Q ＝I 2Rt ，解得I ＝10 A.2.某交流电压的瞬时值表达式u ＝62sin (100πt ) V ，把标有“6 V 2 W ”的小灯泡接在此电源上会不会被烧坏？把标有6 V 的电容器接在此电源上会不会被击穿？答案 小灯泡不会被烧坏，交流电压的瞬时值表达式u ＝62sin (100πt ) V 中6 2 V 是最大值，其有效值为6 V ，而标有“6 V 2 W ”的小灯泡中的6 V 是有效值.电容器会被击穿. [知识深化]1.峰值和有效值的应用(1)电容器所能承受的电压应高于交流电的峰值，否则电容器可能被击穿.(2)电气设备铭牌上标注的额定电压、额定电流都是有效值.交流电压表和交流电流表测量的也是有效值.(3)保险丝的熔断电流为有效值. 2.有效值的计算(1)对于正弦式交变电流，可先根据E m ＝nBSω求出最大值，然后根据E ＝E m2求出其有效值. (2)当电流是非正弦式交变电流时，必须根据有效值的定义求解.先计算交变电流在一个周期内产生的热量Q ，再将热量Q 用相应的物理量的有效值表示，即Q ＝I 2RT 或Q ＝U 2RT ，最后代入数据求解有效值.例2 (多选)下列关于交流电的说法中正确的是( ) A.交流电气设备上所标的电压值和电流值是交流电的峰值 B.用交流电流表和电压表测定的读数值是交流电的瞬时值 C.给定的交流数值，在没有特别说明的情况下是指有效值 D.跟交变电流有相同的热效应的直流电的数值是交流电的有效值 答案 CD解析 对于交变电流，在没有特别说明的情况下指有效值，交流电流表和电压表的读数值是交流电的有效值，交流电气设备的铭牌上所标的电压值和电流值也是有效值，A 、B 错误，C 正确；根据有效值定义可知，D 正确.例3 通过一阻值R ＝100 Ω的电阻的交变电流如图4所示，其周期为1 s.电阻两端电压的有效值为( )图4A.12 VB.410 VC.15 VD.8 5 V 答案 B解析 根据电流的热效应先计算电流的有效值.由(0.1 A)2R ×0.4 s ×2＋(0.2 A)2R ×0.1 s ×2＝I 2R ×1 s ，可得流过电阻的电流的有效值I ＝1025A ，电阻两端电压的有效值为U ＝IR ＝410 V ，故B 正确.对于非正弦式交变电流的有效值，应按有效值的定义计算，计算时要紧扣电流通过电阻产生的热量进行计算，计算时间一般取一个周期，半周期对称的可取半个周期.例4 (多选)图5甲、乙分别为两种电压的波形，其中图甲所示的电压按正弦规律变化，图乙所示的电压的波形是正弦函数的一部分.下列说法正确的是( )图5A.图甲、图乙均表示交流电B.图甲所示电压的瞬时值表达式为u ＝20sin 100πt (V)C.图甲所示电压的有效值为10 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、乙均表示交流电，题图甲所示电压的瞬时值表达式为u ＝20sin 100πt (V)，选项A 、B 正确；题图甲所示电压的有效值U 甲＝U m 2＝202 V ＝10 2 V ，C 错误；根据有效值的定义得：(102)2R ·T 2＝U 乙2RT ，解得题图乙所示电压的有效值U 乙＝10 V ，选项D 正确.三、正弦式交流电有效值、最大值、平均值的对比 1.有效值(1)只有正(或余)弦式交流电的有效值根据E ＝E m2计算. (2)计算与电流热效应有关的量(如电功、电功率、热量)要用有效值.(3)交流电表的测量值，电气设备标注的额定电压、额定电流，通常提到的交流电的数值都是指有效值. 2.最大值写正弦式交流电瞬时值表达式e ＝E m sin ωt 时要用到最大值.最大值E m ＝nBSω. 3.平均值(1)求某一过程中的电动势是平均值，E ＝n ΔΦΔt.(2)计算通过线圈横截面的电荷量时用电动势的平均值，即q ＝I ·Δt ＝ER 总Δt ＝n ΔΦR 总. 例5 (2017·镇江市丹徒高级中学高二上学期期中)如图6所示，线圈abcd 的面积是0.05 m 2，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 ＝1π T ，当线圈以300 r/min 的转速绕垂直于磁场方向的轴匀速旋转时.问：图6(1)线圈中感应电动势的最大值是多少？(2)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？ (3)电路中理想电压表和理想电流表的示数各是多少？ 答案 (1)50 V (2)e ＝50sin 10πt V (3)4522 V 522A解析 (1)n ＝300 r/min ＝5 r/s ，则转动的角速度ω＝2πn ＝10π rad/s. 电动势的最大值E m ＝NBSω＝100×1π×0.05×10π V ＝50 V(2)感应电动势的瞬时值表达式为 e ＝E m sin ωt ＝50sin 10πt (V).(3)感应电动势的有效值E ＝E m 2＝502V ＝25 2 V ， 则电流表的示数为I ＝E R ＋r ＝25210 A ＝522 A ，电压表的示数U ＝IR ＝522×9 V ＝4522V1.(描述交变电流的物理量)小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴匀速转动，产生的感应电动势与时间成正弦函数关系，如图7所示，此线圈与一个R ＝10 Ω的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻.下列说法正确的是( )图7A.交变电流的频率为8 HzB.交变电流的有效值为 2 AC.交变电流的最大值为4 AD.电流的瞬时值表达式为i ＝2sin (4πt ) A 答案 B解析 由题图可知，交变电流的周期为0.25 s ，故频率为4 Hz ，选项A 错误；根据欧姆定律可知交变电流的最大值为2 A ，故有效值为 2 A ，选项B 正确，C 错误；因ω＝2πf ＝8π rad/s ，故电流的瞬时值表达式为i ＝2sin (8πt ) A ，故选项D 错误.2.(交变电流有效值的计算)如图8所示是一交变电流随时间变化的图象，求此交变电流的有效值.图8答案 5 A解析 设该交变电流的有效值为I ，让该交变电流和直流电分别通过同一电阻(阻值为R )，在一个周期(T ＝0.2 s)内，该交变电流产生的热量：Q ′＝I 12Rt 1＋I 22Rt 2 在一个周期内直流电通过该电阻产生的热量Q ＝I 2RT由Q ＝Q ′，代入数据，解得I ＝5 A.3.(有效值的应用)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9甲所示.已知发电机线圈内阻为5.0 Ω，外接一只电阻为95.0 Ω的灯泡，如图乙所示，则( )图9A.理想电压表的示数为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 答案 D解析 电压表示数为灯泡两端电压的有效值，由题图知电动势的最大值E m ＝220 2 V ，有效值E ＝220 V ，灯泡两端电压U ＝RER ＋r＝209 V ，A 错误；由题图甲知T ＝0.02 s ，一个周期内电流方向变化两次，可知1 s 内电流方向变化100次，B 错误；灯泡的实际功率P ＝U 2R ＝209295.0W ＝459.8 W ，C 错误；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 r ＝I 2rt ＝2.22×5.0×1J ＝24.2 J ，D 正确.4.(正弦式交流电有效值、最大值、平均值的对比)如图10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 ＝________.图10答案2BSω2R BSR解析 感应电动势的最大值E m ＝BSω，有效值E ＝E m 2，感应电流的有效值I ＝E R ＝2BSω2R ，电荷量q ＝I ·Δt ＝ER ·Δt ＝ΔΦR ·Δt ·Δt ＝ΔΦR ＝BSR.一、选择题考点一 对描述交变电流物理量的理解1.下列选项中提到的交流电，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 交流电压答案 C解析 电容器击穿电压指电容器两端允许加的电压的最大值.2.(多选)(2017·盐城市高二期末)在匀强磁场中，一只矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，产生的交变电动势的图象如图1所示.则( )图1A.交变电动势的频率为100 HzB.线框转动的角速度为100π rad/sC.t ＝0.01 s 时线框平面与中性面重合D.线框产生的交变电动势有效值为311 V 答案 BC解析 由题图可知该交变电流的周期为0.02 s ，故频率为f ＝10.02Hz ＝50 Hz ，A 错误；根据ω＝2πT 可得角速度ω＝2πT ＝2π0.02 rad /s ＝100π rad/s ，B 正确；0.01 s 时电流为零，即磁通量变化率为零，此时磁通量最大，故线框平面与中性面重合，C 正确；线框产生的交变电动势有效值为3112V ≈220 V ，D 错误.3.(多选)如图2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，AB边通过滑环与电刷E 相连，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( )图2A.理想电流表的示数为10 AB.线圈转动的角速度为50π rad/sC.t ＝0.01 s 时线圈平面与磁场方向平行D.t ＝0.02 s 时电阻R 中电流的方向自右向左 答案 AC4.如图3甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图乙中曲线a 、b 所示，则( )图3A.两次t ＝0时刻线圈平面均与中性面垂直B.曲线a 、b 对应的线圈转速之比为2∶3C.曲线a 表示的交变电动势频率为25 HzD.曲线b 表示的交变电动势有效值为10 V 答案 C解析 线圈位于中性面时，磁通量最大，电动势为零，A 错误；转速之比等于周期的反比，故该比值为3∶2，B 错误；频率为周期的倒数，a 的周期为0.04 s ，频率为25 Hz ，C 正确；正弦式交变电流的电动势的有效值为E ＝E m 2＝NBSω2，已知E a ＝152V ，且ωb ＝23ωa ，故可知E b ＝23×152 V ＝5 2 V ，D 错误.考点二 非正弦式交流电有效值的计算5.阻值为R 的电阻上通以如图4所示的交变电流，则此交流电的有效值为( )图4A.1 AB.2 AC.3 AD. 2 A 答案 D6.如图5甲所示，调光台灯是通过双向可控硅电子器件来实现无级调节灯的亮度的.现将某无级调光台灯接在220 V 的正弦交变电流上，经过可控硅调节后加在灯管两端的电压如图乙所示，则此时理想电压表的示数是( )图5A.220 VB.156 VC.110 VD.78 V 答案 B解析 虽然题图乙所示电流不是正弦交变电流，根据正弦式交变电流的图象对称性可知，只要有从0开始的14T 的图线就满足最大值是有效值的 2 倍，根据电流有效值定义有：U 2R T ＝⎝⎛⎭⎫U m 2R2·T2. 解得U ＝110 2 V ≈156 V ，故B 正确.7.(多选)图6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( )图6A.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 ) VD.两种电压的周期相同答案 CD解析 题图甲、乙都表示交流电，题图甲中有效值U ＝3112V ≈220 V ，而题图乙中的有效值不存在这一关系，所以它们的有效值不相同，故A 、B 错误；由题图甲看出T ＝2×10－2s ，ω＝2πT＝100π rad/s ，所以u ＝311sin (100πt ) V ，由题图可知两种电压的周期都是2×10－2 s ，C 、D 正确.考点三 正弦式交流电有效值的理解和应用8.在图7所示电路中，A 是熔断电流为I 0＝2 A 的保险丝，电阻可不计，R 是可变电阻，是交流电源.交流电源的内电阻不计，其电动势随时间变化的规律是e ＝2202sin (314t ) V.为了不使保险丝熔断，可变电阻的阻值应该大于( )图7A.110 2 ΩB.110 ΩC.220 ΩD.220 2 Ω 答案 B解析 电源电动势的有效值为U ＝220 V ，R min ＝U I 0＝2202Ω＝110 Ω，故B 项正确. 9.一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P 2.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 V 答案 C解析 设电热器电阻为R ，正弦交流电源的电压有效值为U 有效，接10 V 直流电源时，P ＝U 2R；接交流电源时P 2＝U 有效 2R ，联立得U 有效＝5 2 V ，故输出电压的最大值U m ＝2U 有效＝10 V ，选项C 正确.10.(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8所示正弦规律变化.设线圈总电阻为2 Ω，则( )图8A.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 由题图可知，t ＝0时，磁通量为0，线圈平面平行于磁感线，A 正确；t ＝1 s 时，由法拉第电磁感应定律和图线切线的斜率可知，线圈中的电流方向不变，B 错误；t ＝1.5 s 时磁通量的变化率为0，感应电动势为0，C 错误；由题图知，交变电流的周期T ＝2 s ，线圈转动的角速度ω＝2πT ，交变电流的电动势最大值E m ＝nΦm ω，所以电流的有效值I ＝E m 2R，根据焦耳定律Q ＝I 2RT ，联立解得Q ＝8π2 J ，D 正确.11.电阻R 1、R 2与交流电源按照图9甲所示的方式连接，R 1＝10 Ω，R 2＝20 Ω.合上开关S 后，通过电阻R 2的正弦交变电流i 随时间t 变化的情况如图乙所示，则( )图9A.通过R 1的电流有效值是1.2 AB.R 1两端的电压有效值是6 VC.通过R 2的电流最大值是625A D.R 2两端的电压最大值是6 2 V答案 B解析 R 1与R 2串联，R 1与R 2中的电流变化情况应相同，电流有效值I 1＝I 2＝0.6 A ，电流最大值I 1m ＝I 2m ＝325A ，电压有效值U 1＝I 1R 1＝6 V ，U 2＝I 2R 2＝12 V ，电压最大值U 1m ＝2U 1＝6 2 V ，U 2m ＝2U 2＝12 2 V .综上所述，B 项正确.二、非选择题12.(正弦式交流电有效值、最大值、平均值的对比)(2017·如东中学阶段性测试)如图10所示，N ＝50匝的矩形线圈abcd ，ab 边长l 1＝20 cm ，ad 边长l 2＝25 cm ，放在磁感应强度B ＝0.4 T 的匀强磁场中，外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO ′轴以n ＝3 000 r/min 的转速匀速转动，线圈电阻r ＝1 Ω，外电路电阻R ＝9 Ω，t ＝0时刻线圈平面与磁感线平行，ab 边正转出纸外、cd 边转入纸里.求：图10(1)t ＝0时刻感应电流的方向；(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)沿adcba 方向 (2)e ＝314cos (100πt ) V (3)98.6 J (4)0.1 C解析 (1)根据右手定则，线圈感应电流沿adcba 方向.(2)n ＝3 000 r/min ＝50 r/s ，线圈的角速度ω＝2πn ＝100π rad/s题图所示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e ＝E m cos ωt ＝314cos (100πt ) V .(3)电动势的有效值E ＝E m 2，线圈匀速转动的周期T ＝2πω＝0.02 s 线圈匀速转动一圈，外力做功大小等于闭合回路中产生的热量大小，即W ＝I 2(R ＋r )T ＝E 2(R ＋r )T代入数据得W ≈98.6 J.(4)从题图位置起转过90°过程中，流过电阻R 的电荷量：q ＝I Δt ＝N ΔΦR ＋r代入数据得q ＝0.1 C.13.(正弦式交流电有效值、最大值、平均值的对比)如图11所示，在匀强磁场中有一个内阻r ＝3 Ω、面积S ＝0.02 m 2的半圆形单匝导线框可绕垂直磁场方向的OO ′轴旋转.已知匀强磁场的磁感应强度B ＝52πT.若线框以ω＝100π rad/s 的角速度匀速转动，且通过电刷给“6 V ，12 W ”的小灯泡供电(可认为小灯泡内阻不变)，则：图11(1)若从图示位置开始计时，求线框中感应电动势的瞬时值表达式；(2)由题中所给已知条件，外电路所接小灯泡能否正常发光？如不能，则小灯泡实际功率为多大？答案 (1)e ＝102cos (100πt ) V (2)不能 253W 解析 (1)线框转动时产生感应电动势的最大值E m ＝BSω＝52π×0.02×100π V ＝10 2 V 因线框转动从平行于磁感线位置开始计时，则感应电动势的瞬时值表达式e ＝E m cos ωt ＝102cos (100πt )V .(2)由题意知灯泡的电阻R ＝3 Ω线框产生的电动势的有效值E ＝E m 2＝10 V ，灯泡两端电压U ＝E R ＋r R ＝5 V<6 V ，故灯泡不能正常发光，其实际功率P ＝U 2R ＝523 W ＝253W.。
高三物理高考第一轮复习课件：交变电流的产生和描述
通量的变化率最大,产生的感应电动势也最大,原因是 此时线圈的两边框垂直切割磁感线,产生的感应电动 势为最大值.
热点二 对交变电流有效值的理解 1.交变电流的“四值”的比较
物理量 瞬时值
物理 含义
重要 关系
交变电流 某一时刻 的值
e=Emsin ωt i=Imsin ωt
=0.02 s
线圈匀速转动一周,外力做功大小等于电功的大小,即
W=I2(R+r)T=( E )2(R+r)T Rr
代入数据得W=98.6 J
(4)从t=0起转过90°的过程中,Δt内流过R的电荷量 q= NΦtNBS N1 B l2 l
(Rr)t Rr Rr 代入数据得q=0.1 C.
答案 (1)adcba (2)e=314cos 100πt V
第十章 交变电流 传感器
第1课时 交变电流的产生和描述 变压器 考点自清
一、交变电流的产生和变化规律 1.交变电流
大小和 方向都随时间做 周期性 变化的电流,叫做 交变电流,简称交流（AC）.
2.正弦式交变电流（如图1所示）
图1
（1）定义:按 正弦规律 变化的交变电流.
（2）产生:将闭合矩形线圈置于匀强 磁场中,并绕 垂
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) En Φ t nπB2 / (a) b2nπBab
(4)i=
e
nBasbinπ
3
3nBab
Rr Rr
2(Rr)
答案 (1)自下而上 (2)e=nBabωsin ωt
(3) 2nBab
高考物理一轮复习 10-1 交流电的产生及描述全程
走 向 高 考
》
都不切割磁感线，线圈中感应电动势等于零．经过时间t
高 考
总
题
线圈转过ωt角，这时ab边的线速度v方向跟磁感线方向夹
·
复 习
型 设 计
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e＝2Bl
ωsinωt
＝
人 教 版 物
理
Bsωsinωt.
课 后 强 化 作 业
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第10章 交流电及传感器
当线圈平面转到跟磁感线平行的位置时，线圈转过
考
《
点 体 验
时间，ωt＝ ，ab边和cd边都垂直切割磁感线， sinωt＝1，线圈中感应电动势最大，用Em来表示，Em＝
走 向 高 考 》
BSω，则e＝Emsinωt.
高 考 总
复
题
·
习
型 设 计
人
教
路 端 电 压 u ＝ iR ＝ ImRsinωt ， 令 Um ＝ ImR ， 则 u ＝
走 向 高 考
》
均值是根据法拉第电磁感应定律中的平均感应电动势计算
高 考
总
的．
题
·
复 习
型 设 计
(2)在进行具体的计算，如求电路中的电功率、产生 的热量或保险丝的熔断电流时，应该使用有效值；求通过
人 教 版 物
理
某导体横截面的电荷量时应该用电流的平均值；在纯电阻
课 电路中运用欧姆定律时，可使用有效值或瞬时值．
高 考
总
题 型 设 计
向． 2．有效值：根据电流的 热效应 来规定的，即在
同一周期内，跟某一交流电使用同一电阻产生相等热量的
【物理】2019届一轮复习教科版交流电学案
【本讲教育信息】一、教学内容：高考第一轮复习——交流电问题二、学习目标：1、掌握交流发电机及其产生正弦式电流的原理、正弦交流电的图象及变化规律。
2、理解描述交变电流的物理量及交流电的最大值与有效值、瞬时值、平均值的区别。
3、理解变压器的工作原理及远距离输电的原理及其应用。
4、重点掌握与交流电问题相关的重要的习题类型及其解法。
考点地位：交流电的产生、描述交流电的物理量内容重点考查交流电的产生原理、交流电有效值与瞬时值的计算、正弦交流电的函数表达式、图象及利用函数关系式或图象求解涉及交流电的“四值”问题，出题形式多以选择题形式为主，如09年四川卷第17题、08年宁夏理综卷第19题、广东卷第5题、山东卷第20题，07年宁夏卷第17题、四川卷第15题，变压器原理、电能输送问题内容充分体现物理知识与日常生产生活实际的紧密结合，考题的形式主要是以选择题的形式出现，也可以通过计算题的形式考查，突出考查理解、推理能力，如09年广东卷第9题、山东卷第19题、08年北京理综卷第18题、天津卷第17题、07年广东卷第7题、山东卷第18题。
三、重难点解析：（一）交变电流1. 交变电流的概念（1）交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流电。
（2）正弦式电流：随时间按正弦规律变化的电流叫做正弦式电流，正弦式电流的图象是正弦曲线，我国使用的交变电流都是正弦式电流。
2. 正弦交变电流的产生及变化规律（1）正弦式电流的产生①产生方法：如图所示，将一个平面线圈置于匀强磁场中，并使它绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈中就会产生正弦式电流。
②中性面：中性面的特点是，线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零；线圈经过中性面时，内部的电流方向要发生改变。
（2）规律：N 匝面积为S 的线圈以角速率ω转动，从某次经过中性面开始计时，则t sin NBS e ωω=，用max E 表示峰值ωNBS ，则t sin E e max ω=，电流t sin RE R e i maxω==。
江苏省2018-2019高考物理总复习讲义：第五章交变电流微型专题4Word版含答案
＝ r
Em ＝ NBL 2ω ＝ 2NBL 2ω 2 R＋ r 2 R＋ r 2 R＋ r
理想电压表的示数
2
2NBL ωＲ U＝ IR＝ 2 R＋ r .
3
I
2
RT＝
I
12RT2＋
I
2T 2 R2
＝
I0 2
2T R2
＋
I
2T 0 R2
，解得
I＝
3 2I
0，故选项
C 正确 .
三、交变电流 “ 四值 ” 的比较
交变电流的四值，即峰值、有效值、瞬时值、平均值，在不同情况下的应用：
2
(1) 在研究电容器的耐压值时，只能用峰值 .
(2) 在研究交变电流做功、 电功率及产生的热量时， 只能用有效值， 交流电表显示的也是有效值 .
(3) 在研究交变电流通过导体横截面的电荷量时，只能用平均值
.
(4) 在研究某一时刻线圈受到的安培力时，只能用瞬时值
.
例 4 一个电阻为 r、边长为 L 的正方形线圈 abcd 共 N 匝，线圈在磁感应强度为
B 的匀强
磁场中绕垂直于磁感线的轴 OO′以如图 3 所示的角速度 ω匀速转动，外电路电阻为 R.
1
二、交变电流有效值的求解和应用 对于交变电流有效值的计算一般有以下两种情况：
(1) 对于按正 (余 )弦规律变化的电流， 可先根据 Em＝ nBSω 求出其最大值， 然后根据 E＝ Em 求 2
出其有效值 .有关电功、电功率的计算，各种交流仪表读数都要用有效值
.
(2) 当电流按非正 (余 )弦规律变化时， 必须根据有效值的定义求解， 在计算有效值时要注意三 同：相同电阻、相同时间 (一般要取一个周期 ) 、产生相同热量 .
高三一轮复习专题交流电 复习
交流电考点1 正弦交变电流的产生及变化规律1．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磁通量：Φ＝Φm cos ωt；电动势：e＝E m sin ωt；电流：i＝I m sin ωt。
1．[交变电流的产生]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P1和P2以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时( )A．线圈绕P1转动时的电流等于绕P2转动时的电流B．线圈绕P1转动时的电动势小于绕P2转动时的电动势C．线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同，都是a→b→c→d→aD．线圈绕P1转动时dc边受到的安培力大于绕P2转动时dc边受到的安培力2．[交变电流的图象](多选)如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 ra d/s C．0.01 s时线圈平面与磁场方向平行D．0.02 s时电阻R中电流的方向自右向左3．[交变电流的瞬时表达式]边长为a的N匝正方形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线且与线圈在同一平面内的对称轴匀速转动，转速为n，线圈所围面积内的磁通量Φ随时间t变化的规律如图所示，图象中Φ0为已知。
则下列说法正确的是( )A．t1时刻线圈中感应电动势最大B．t2时刻线圈中感应电流为零C．匀强磁场的磁感应强度大小为Φ0Na2D．线圈中瞬时感应电动势的表达式为e＝2NπΦ0ncos 2πnt考点2 有效值的理解与计算1．公式法利用E＝E m2、U＝U m2、I＝I m2计算，只适用于正(余)弦式交变电流。
(新课标Ⅲ)2019版高考物理一轮复习专题十二交变电流课件
A.2 B.3 C.4 D.5
答案 B 设原、副线圈匝数比为n,根据能量守恒,当S断开时,UI=I2R1+(nI)2(R2+R3);当S闭合
时,4UI=(4I)2R1+(4nI)2R2,联立解得n=3,所以B正确。 考查点 变压器、能量守恒 解题关键 能量守恒思想、变压器的输入功率等于输出功率。 一题多解 设原、副线圈匝数比为n
专题十二 交变电流
五年高考
A组 统一命题·课标卷题组
考点一 交变电流的产生和描述
1.(2018课标Ⅲ,16,6分)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,如图所示。则Q方∶Q正等于 ( )
Φ t
1 1
B.U=22 V,k= 9 D.U=22 V,k= 3
1
1
1 2 答案 A 设原线圈中电流为I,由 = 知副线圈中的电流I2=3I,由题意知副线圈中电阻两端
I I2
n n1
的电压U=3IR,则原线圈回路中R两端的电压U'=IR= ,原线圈两端的电压U1=3U,由闭合电路 中电压关系可知U1+U'=220 V,即 +3U=220 V,U=66 V,原线圈回路中电阻消耗的功率P1=I2R,
S断开时,原线圈电压U1=U-3I
副线圈电压U2=5nI
1 1 n= = =
n n2
U U2
U 3I U 3I ⇒n2= 5nI 5I
S闭合时,原线圈电压U1'=U-12I 副线圈电压U2'=4nI
1 n= =
n n2
U 12 I U 12 I ⇒n2= 4nI 4I
江苏省2018-2019高考物理总复习讲义：第五章交变电流章末总结Word版含答案
电流表 A 2 示数变小，原线圈中的电流变大，电流表
A 1 示数变大，选项 D 错误 .
例 3 (多选 )调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如图
3 所示 .线圈 AB 绕在一个圆环
形的铁芯上， CD 之间加上输入电压，转动滑动触头 P 就可以调节输出电压，图中 为交流
电流表， 为交流电压表， R1、R2 为定值电阻， R3 为滑动变阻器， CD 两端接恒压交流电源，
B.当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，电压表 V 示数变大
C.当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，电流表 A 1 示数变大 D.若闭合开关 S，则电流表 A 1 示数变大， A 2 示数变大
答案 B
解析 当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，变压器
副线圈两端电压不变，副线圈中的电流变小，则
电流的有效值 I ＝ 2nBL 1L2ω， 2 R＋ r
线圈转动一个周期内电阻 R 上产生的热量
2
n2B2L12L 22ωＲπ
Q＝ I RT＝
R＋ r 2 .
2
二、含变压器电路的动态分析 解答这类问题首先是分清变量和不变量，
然后结合变压器的基本规律和欧姆定律分析相关量
的变化情况 .
(1) 理想变压器将电能由原线圈传给副线圈时总是“量出而入”，即输出功率决定输入功率
关系是
E＝
E
m
.
2
4.平均值： 指在一段时间内产生的电压 (电流 )的平均值， 其数值由法拉第电磁感应定律求出，
1
即 E ＝ nΔΔΦt .
例 1 图 1 为一个小型旋转电枢式交流发电机结构示意图，
其矩形线圈的长度为 L1，宽度为
全程训练2018届高考物理一轮总复习 课练32 交流电的产生和描述
课练32 交流电的产生和描述如图所示为一交变电流随时间变化的图象，则此交变电流的有效值为已知交流电源的电动势瞬时值表达式为e＝10的灯泡，则( )的示数为20 V．电路中的电流方向每秒改变5次．灯泡实际消耗的功率为36 W．电动势随时间变化的瞬时表达式为e＝20cos5πt(V)如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图乙中曲线a、时刻线圈平面均与中性面重合对应的线圈转速之比为2∶3表示的交变电动势频率为25 Hz表示的交变电动势有效值为10 V矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，时间成正弦函数关系，如图所示．此线圈与一个R＝9 Ω的电阻构成闭合电路，线圈自身的的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以某一角速度时，线圈平面与磁场垂直，各电表均为理想交流电表，则时，线圈中的感应电动势最大内电路中的电流方向改变了ω2π次向下滑动时，电压表的读数不变变大时，电流表的读数也变大甲为一台小型发电机构造示意图，线圈逆时针转动，图象如图乙所示．发电机线圈电阻为1 Ω，4 W时刻，穿过线圈的磁通量最大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，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中1∶210sin0.4πt(V)155.5 V220 V消耗的功率小于50 W后电容器不被击穿，该电容器的耐压值不得小于的矩形线圈共N匝，线圈总电阻为OO′为轴，以角速度ω45°角．线圈从位置A转过90°到达位置虚线两侧有垂直线框平面磁感应强度均为绕垂直于线框平面的轴O以角速度开始转动一周的过程中，线框内感应电流的有效值是(入保温状态．不计电阻丝阻值的变化，则下列说法正确的是( )启动后，电阻丝的功率变为原来的一半启动后，电阻丝所接电压的频率变为原来的一半启动后，电压表的读数大约是原来的0.5倍D．P启动后，电压表的读数大约是原来的0.7倍练高考——找规律1．(多选)(2016·课标Ⅲ)如图，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( )A ．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2.(2015·四川理综)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e 0，不计线圈电阻，则发电机输出电压( )A ．峰值是e 0B ．峰值是2e 0C ．有效值是22Ne 0 D ．有效值是2Ne 0练模拟——明趋势3．(多选)(2017·湖南衡阳联考)如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势如图乙中曲线a 、b 所示，则下列说法正确的是( )A ．曲线a 表示的交变电动势瞬时值e a ＝36 sin 25πt VB ．曲线b 表示的交变电动势最大值为28.8 VC ．t ＝5×10－2 s 时，曲线a 、b 对应的感应电动势大小之比为32∶2D ．t ＝6×10－2 s 时，曲线a 对应线框的磁通量最大，曲线b 对应线框的磁通量为04．(2017·福建福州质检)某交流电源电动势随时间变化的规律如图所示，现用该电源对标称为“5电动机供电；电源内阻不计，下列说法正确的是( )W将硬导线中间一段折成半圆形，使其半径为，方向如图所示的匀强磁场中绕轴MN匀速转动．导线在、电阻为r的小灯泡并正常发光．电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，则下列说法中正确的是( )2rP2R2BrP出电压，副线圈接有可调电阻R，下列判断正确的是( )．矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e＝NBSωcos．矩形线圈从图示位置经过π2ω时间内，通过电流表的电荷量为零增大时，电压表读数也增大R不变时，电流表读数变大如图所示，匀强磁场的磁感应强度，电阻不计，绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动．线圈通过电刷与理想变压器原为交流电流表．调整副线圈的触头P ，当变压器原、副线圈的匝数比为”的灯泡正常发光，以下判断正确的是．矩形线圈产生电动势的有效值为18 V变化的图象，下列说法正确的是( )时间内，穿过线圈平面的磁通量的变化量为BS时间内，通过电阻R 的电荷量为BS R时刻穿过线圈平面的磁通量的变化率为2BS ω时刻电流表的示数为BS ω2＋多选)(2017·安徽“江南十校”联考)如图所示，处在垂直纸面向外、磁感应强度大小为B 的匀强磁场中的矩形线框转动．已知MN 长为l 1，NP 长为时刻线框平面与纸面重合，下列说法正确的是( )．矩形线框产生的感应电动势有效值为2Bl l ω的正弦式电流如图乙所示，则( )0.6sin 10πt(A ) r /s．风速加倍时电流的表达式i′＝1.2sin 10πt(A ) ．风速加倍时线圈中电流的有效值为325A ．(2017·东北三省四市模拟)某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如图所示，则下列说法正确的是时刻发电机的转动线圈位于中性面 内发电机的线圈绕轴转动50圈1∶10的升压变压器上，副线圈的电压为＝22484W ＝正确；根据电源电压图象可知，电源的电压最大值为311 V ，所以D 正确．线圈从位置＝22R ＝311′2有T ，得P ＝12·2Ne 0，A 、B 错误；有效值是36 V ，ωa ＝2πT a ＝2π8×10－2rad/s ωa t ＝36sin25πt V ，故A 正确；由图乙知曲线＝(8×10－2)∶(12×10－2)＝2∶t R＋rΔtΔΦΔt可知，则穿过线圈的磁通量变化率为变电流的有效值，则有2R＋r ＝2R＋r，故矩形线框产生正弦式交变电流，则产生的感应电动势最大值正确；当矩形线框转过半周时，线框平面与磁场垂直，磁通量最。
高三物理一轮复习 专题11 交变电流(含2014年高考真题)(2021年整理)
2018版高三物理一轮复习专题11 交变电流（含2014年高考真题）编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（2018版高三物理一轮复习专题11 交变电流（含2014年高考真题））的内容能够给您的工作和学习带来便利。
同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。
本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为2018版高三物理一轮复习专题11 交变电流（含2014年高考真题）的全部内容。
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n1、n2.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＝n1∶n2B．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，根据变压器公式错误!＝错误!得到输出电压，而输出电压U2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＝2U22＝错误!，则U ab∶U cd＝错误!n1∶n2，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＝错误!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＝U2，输出功率P′出＝错误!＝错误!＝2P出，故输入功率P1也加倍，而输入电压U1不变，根据P1＝U1I1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。
五年高考三年模拟2018届高三物理新课标一轮复习课件：专题十一 交变电流
用户得到的功率为P'=U'I1=36 kW。
解析 由图乙知,交流电的周期为0.02 s,所以频率f= 1 =50 Hz,A错误。发电机输出交流电的电
T
压最大值为Um=500 V,故有效值U= Um =250 2 V,B错误。输电线电流I线= PC错误。当用户用电器总电阻增大时,P用减小,I用减小,I线减小,输电线上损失的
电功率P损=
I
2 线
R线减小,D正确。
答案 D
3-1 发电机的端电压为220 V,输出电功率为44 kW,输电导线的电阻为0.2 Ω,如果用原、副线圈
匝数之比为1∶10 的升压变压器升压,经输电线路后,再用原、副线圈匝数比为10∶1的降压变
压器降压供给用户。
(1)画出全过程的线路图。
(2)求用户得到的电压和功率。 (3)若不经过变压而直接送到用户,求用户得到的功率和电压。 答案 见解析 解析 该题是输电线路的分析和计算问题,结合电路结构和输电过程中的电压关系和电流关系 可解此题。 (1)线路图如图所示:
电压U1不变,闭合电键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
解析 对于理想变压器U2= n2 U1,U1不变则U2不变,与调节P无关,故B正确。又UL=U2,所以灯的亮
方法三 远距离输电的分析技巧
远距离输电时,由于输电线路上存在电阻,根据电流热效应Q=I2Rt,总有一部分电能损失在输 电线路上,减小线路上的电能损失,有两种方法:一是减小导线上的电阻;二是减小输电线路上通 过的电流。 根据P=UI可知,通过提高输电电压,可减小输电线路上的电流,从而减少输电线路的能量损失,即 采用高压输电是减少线路电能损失的有效方法(如图)。
2019版高三物理一轮复习专题13交流电含2012年高考真题
2019版高三物理一轮复习专题13交流电含2012年高考真题1．（2012福建卷）如图，理想变压器原线圈输入电压u=sin mt Uω，副线圈电路中0R 为定值电阻，R 是滑动变阻器.和是理想交流电压表，示数分别用1U 和2U表示；和是理想交流电流表，示数分别用1I和2I表示.下列说法正确的是A ．1I和2I表示电流的瞬间值 B ．1U 和2U表示电压的最大值C ．滑片P 向下滑动过程中，2U 不变、1I变大 D ．滑片P 向下滑动过程中，2U变小、1I变小答案：C解析：交流电压表和交流电流表测量的是有效值，选项A 、B 错误.滑片P 向下滑动时，接入电路中的电阻减小，副线圈负载电阻减小，因为原、副线圈的匝数比不变，所以U 1U 2不变，因I 2=U 2/R+R0，所以I 2U 1I 1=U 2I 2，所以I 1变大，故选项C 正确.2．（2012天津卷）.通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率Ｐ，原线圈的电压U 保持不变，输电线路的总电阻为Ｒ．当副线圈与原线圈的匝数比为ｋ时，线路损耗的电功率为Ｐ１，若将副线圈与原线圈的匝数比提高到ｎｋ，线路损耗的电功率为Ｐ２，则Ｐ１和12P P 分别为（ ）A ．n kU PR 1,B ．n R kU P 1,2⎪⎭⎫ ⎝⎛ C ．21,n kU PR D ．221,nR kU P ⎪⎭⎫ ⎝⎛ 答案D.解析：根据理想变压器的变压比有 U U k 1=，UUnk 2= 线路的输送功率不变有 2211I U I U P == 根据焦耳定律有 R kUPR U P R I P 221211)()(===，R I P 222=，222212122121nU U I I P P ===.3．（2012广东卷）.某小型发电机产生的交变电动势为e=50sin 100πt （V ），对此电动势，下列表述正确的有A.最大值是V B.频率是100Hz C．有效值是V D.周期是0.02s 答案：CD解析：最大值E m =50 V ，有效值为 E=Em/2=252V ，频率为50Hz ，周期为T=1/f=0.02 s,所以CD 正确.4．（2012北京高考卷）．一个小型电热器若接在输出电压为10V 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2P ．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 ．5VB ．C ．10VD ．答案：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P/2=U 2/R ；加直流电时，P=（10V ）2/R ；又由最大值U m，可解出U m =10 V.故选项C 正确.5．（2012山东卷）.图甲是某燃气炉点火装置的原理图.转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交变电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为1n 、2n .○V 为交流电压表.当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V 时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体.以下判断正确的是A ．电压表的示数等于5V BC ．实现点火的条件是211000n n >D ．实现点火的条件是211000n n <答案：BC解析：电压表示数为电压有效值，由图乙可得，选项A 错误、B 正确；副线圈电压峰值为5 000 V 时，n2/n 1=U m2/U m1=1 000压峰值大于5 000 Vn 2/n 1>1 000C 正确、D 错误.6．（2012四川卷）．如图所示，在铁芯P 上绕着两个线圈a 和b ，则A ．线圈a 输入正弦交变电流，线圈b 可输出恒定电流B ．线圈a 输入恒定电流，穿过线圈b 的磁通量一定为零C ．线圈b 输出的交变电流不对线圈a 的磁场造成影响D ．线圈a 的磁场变化时，线圈b 中一定有电场 答案：D解析：a 、b 线圈相当于变压器的原、副线圈，根据电磁感应定律可知，当线圈a 输入正弦交变电流时，线圈b 将输出正弦交变电流，故A 选项错误；当线圈a 输入恒定电流，将产生不变的磁场，则穿过线圈b 的磁通量不为零，只是磁通量的变化为零，故B 选项错误；线圈b 输出的交变电流也要产生磁场，对线圈a 的磁场也会产生影响，故C 选项错误；根据麦克斯韦电磁场理论可知，变化的磁场周围将产生电场，则线圈a 中的磁场变化时，线圈b 中一定有电场，故D 选项正确.7．(2012全国新课标).自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分，一升压式自耦调压变压器的电路如图所示，其副线圈匝数可调.已知变压器线圈总匝数为1900匝；原线圈为1100匝，接在有效值为220V 的交流电源上.当变压器输出电压调至最大时，负载R 上的功率为2.0kW.设此时原线圈中电流有效值为I 1，负载两端电压的有效值为U 2，且变压器是理想的，则U 2和I 1分别约为A.380V 和5.3AB.380V 和9.1AC.240V 和5.3AD.240V 和9.1A 答案：B解析：先判断出原副线圈的匝数，由式1212n n U U =得V U 3802=.负载R 上的功率就是变压器的输出功率，因为是理想变压器，故输入功率11I U 等于输出功率，从而求出A I 1.91=.8．（2012江苏卷）．某同学设计的家庭电路保护装置如图所示，铁芯左侧线圈L 1由火线和零线并行绕成，当右侧线圈L 2中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K ，从而切断家庭电路，仅考虑L 1在铁芯中产生的磁场，下列说法正确的有A ．家庭电路正常工作时，L 2中磁通量为零B ．家庭电路中使用的电器增多时，L 2中的磁通量不变C ．家庭电路发生短路时，开关K 将被电磁铁吸起D ．地面上的人接触火线发生触电时，开关K 将被电磁铁吸起. 答案：ABD解析：因原线圈是双线绕法，所以家庭电路正常工作时1L 、2L 磁通量为0，A 、B 正确；家庭电路短路时，1L 、2L 磁通量仍为0，C 错误；地面上的人接触火线发生触电时，两根电线电流不等且变化，开关K 被磁铁吸起，D 正确.9．（2012重庆卷）．如题图所示，理想变压器的原线圈接入t uπ100sin 211000=(V)的交变电压，副线圈通过电阻r=6Ω导线对“220V/880W ”电器R L 供电，该电器正常工作.由此可知A ． 原、副线圈的匝数比为50 : 1B ． 交变电压的频率为100H ZC ． 副线圈中电流的有效值为4AD ． 变压器的输入功率为880W 答案：C解析：根据接入电压t u π100sin 211000=，输入电压有效值为11 000V ，要使“220 V/880W ”的电器正常工作，则通过用电器的电流为A UPI 4==，副线圈输出电压为V U Ir U 244=+=出，原副线圈匝数比等于输入电压与输出电压之比，为2 750∶61，A错误，C 正确；交流电的频率Hz f 502==πω，B P 出=P RL +P r =880W+42×6 W=976 W ， D 错误.10．（2012海南卷）.如图：理想变压器原线圈与10V 的交流电源相连，副线圈并联两个小灯泡a 和b ，小灯泡a 的额定功率为0.3w ，正常发光时电阻为30Ω可，已知两灯泡均正常发光，流过原线圈的电流为0.09A ，可计算出原、副线圈的匝数比为_____，10:3流过灯泡b 的电流为___0.2A,解析：副线圈电压23a U U v ==1122103n U n U ==， 3b a U U v ==由能量守恒得： 11a b b U I p U I =+ 代人数据得：0.2b I A =11．（2012安徽卷）.图1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，有一矩形线图abcd 可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴'OO 转动，由线圈引起的导线ae 和df 分别与两个跟线圈一起绕'OO 转动的金属圈环相连接，金属圈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话电阻R 形成闭合电路.图2是线圈的住视图，导线ab 和cd 分别用它们的横截面来表示.已知ab 长度为1L , bc 长度为2L ,线圈以恒定角速度ω逆时针转动.（只考虑单匝线圈）(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1e 的表达式；(2)线圈平面处于与中性面成0ϕ夹角位置时开始计时，如图3所示，试写出t 时刻整个线圈中的感应电动势2e 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.（其它电阻均不计） 答案：(1) t l l B e ωωsin 211= (2) )sin(0211ϕωω+=t l l B e (3)222212)(r R l l RB Q +=πω解析：(1)从中性面开始计时，经过时间t ，线圈平面转过的角度t ωθ=，ab 边和cd 边的速度22l v ω=，则两边分别产生大小为t l Bl v Bl e ωωθsin 2sin 211==的电动势.且两边电动图2图1图3势串联，故线圈中产生的电动势t l Bl e ωωsin 211= (2)若线圈从与中性面夹角0ϕ位置时开始计时，其初相为0ϕ，其表达式为：)sin(0211ϕωω+=t l l B e(3)由闭合电路欧姆定律得回路中电流有效值为t r R l Bl I ωωsin )(221+=由焦耳定律得2222122)(2r R l l RB RI Q +==πωωπ。
标题-2018-2019学年高中三维设计一轮复习物理通用版：第十一单元 交变电流 传感器(1)
教材回顾(一)交变电流的产生及其描述一、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叫做交变电流。
2．图像如图(a)、(b)、(c)、(d)所示电流都属于交变电流，其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦交变电流，如图(a)所示。
[小题速验]如图甲、乙所示的电流属于交变电流吗？答案：不属于，交变电流的判断依据是电流方向是否做周期性变化，与电流大小是否变化无关。
二、正弦式交变电流的产生和变化规律1．产生在匀强磁场中，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动产生的电流是正弦式交变电流。
2．中性面线圈平面与磁感线垂直的位置称为中性面。
[深化理解]中性面与其垂面的比较3．正弦式交变电流的变化规律(从线圈在中性面开始计时)注意：在同一过程中，e 、u 、i 的变化总是同步的，且与Φ的变化总是相差T4。
[小题速验](判断正误)1．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，一定会产生正弦式交变电流。
( )2．线圈在磁场中转动的过程中穿过线圈的磁通量最大时，产生的感应电动势也最大。
( )3．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动经过中性面时，线圈中的感应电动势为零，电流方向发生改变。
( )4．线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动是产生正弦交流电的唯一方式。
( )答案：1.× 2.× 3.√ 4.×三、描述交变电流的物理量1．周期和频率(1)周期(T )：交变电流完成一次周期性变化(线圈转一周)所需要的时间，单位是秒(s)，公式T ＝2πω。
(2)频率(f )：交变电流在1 s 内完成周期性变化的次数。
单位是赫兹(Hz)。
(3)周期和频率的关系：T ＝1f 或f ＝1T。
2．交变电流的瞬时值、峰值、有效值、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：交变电流的电动势、电流或电压所能达到的最大值。
注意：电动势的峰值E m ＝nBSω＝nΦm ω，与线圈的形状及转轴位臵均无关。
三年高考2018_2019高考物理试题分项版解析专题12交流电含解析
专题12 交流电【2018高考真题】1．采用220 kV高压向远方的城市输电．当输送功率一定时，为使输电线上损耗的功率减小为原;的，输电电压应变为（）A. 55 kVB. 110 kVC. 440 kVD. 880 kV【;;】2018年全国普通高等学校招生统一考试物理（江苏卷）【答案】 C点睛：本意以远距离输电为背景考查输电线路的电能损失，解题时要根据输送电功率不变，利用输电线路损失的功率P损=I2R解题。
2．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;的，则A. R消耗的功率变为B. 电压表V的读数为C. 电流表A的读数变为2ID. 通过R的交变电流频率不变【;;】2018年全国普通高等学校招生同一考试理科综合物理试题（天津卷）【答案】 B【解析】试题分析：根据公式分析电动机产生的交流电的最大值以及有效值、频率的变化情况；根据判断原副线圈中电流电压的变化情况，根据副线圈中功率的变化判断原线圈中功率的变化；变为原;的，C错误；转速减小为原;的，则频率变为原;的，D错误．【点睛】本题考查了交流电最大值，有效值，频率，变压器等；需要知道交流电路中电表的示数为有效值，在理想变压器中，恒有，副线圈消耗的功率决定了原线圈的输入功率．3．一电阻接到方波交流电;上，在一个周期内产生的热量为Q方；若该电阻接到正弦交变电;上，在一个周期内产生的热量为Q正。
该电阻上电压的峰值为u0，周期为T，如图所示。
则Q方; Q正等于A. B. C. 1;2 D. 2;1【;;】2018年全国普通高等学校招生统一考试物理（全国III卷）【答案】 D【解析】试题分析本题考查交变电流的图线、正弦交变电流的有效值、焦耳定律及其相关的知识点。
解析根据题述，正弦交变电流的电压有效值为，而方波交流电的有效值为u0，根据焦耳定律和欧姆定律，Q=I2RT=T，可知在一个周期T内产生的热量与电压有效值的二次方成正比，QQ正= u02∶（）2=2∶1，选项D正确。
物理高考第一轮复习-交流电共35页文档
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
物理高考第一轮复习-交流电
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6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
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7、心急吃不了热汤圆。
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8、你可以很有个性，但某些时候请收 敛。
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9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
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10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴
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2016-2017高三一轮复习交流电主备人：夏永芙审核：李云清课型：高三复习课授课时间：一、学习目标1、知道正弦交流电的产生；2、知道描述交流电的两种方法，理解交流电的四个值二、学习重点：掌握四个值得具体运用三、学习难点：利用电流的热效应求交流电的有效值四、学习方法：图像方、公式法、讨论法五、学习过程知识应用一．正弦交变电流的产生、描述例1．如图17-A-2所示，单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，其转动轴线OO′与磁感线垂直。
已知匀强磁场的磁感应强度B=1T，线圈所围成的面积S=0.1m2，转速12 r/min，若从中性面开始计时，则线圈中产生感应电动势的瞬时表达式应为（）A．e=12πsin120t(V) B．e=24πsin120t(V)C．e=0.4πcos2πt(V ) D．e=0.04πsin0.4πt(V)变式1．N匝线圈从垂直中性面开始以垂直ad边，到ab边距离任意的转动轴oo’以ω转动，（ab边=L1，ad边=L2磁感应强度为B），则，磁通量瞬时值表达式：；感应电动势的瞬时值表达式变式2．如下图示的正弦交流电流，其流瞬时值的表达式为_______________。
变式3．如上图所示，已知时间t＝0.0025秒时交流电电流的值为14.14A，则交流电电流的瞬时值的表达式为______________________。
变式4．一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图5-41所示，线圈匝数为100匝，磁通量的最大值为0.02wb，则感应电动势的瞬时值的表达式为例2．线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流电动势20e tVπ=，则下列说法正确（）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＝0.1s时，交变电流将改变方向 D. t＝0.4s时，e有最大值V210变式1．如图3，矩形线圈在匀强磁场中绕OO ′轴匀速转动，当转到图示位置时，线圈的 （ ）A ．磁通变化率为零B ．感应电流为零C ．磁通量为零D ．感应电流最大变式2．线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交变电流的图象如图所示，由图示可知( )A ．在A 和C 时刻线圈处于磁通量变化率最大位置B ．在A 和C 时刻穿过线圈的磁通量为最大C ．从B 时刻到D 时刻线圈转过的角度为π弧度D ．若从B 时刻到D 时刻经过0.01s ，则在1s 内交变电流的方向改变100次变式3．一矩形线圈，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 的变化如图14－28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知识应用二．对交流电的四个值的具体理解例3．如图所示，则此交流电的有效值为变式1．家用电子调光灯的调光原理是用电子线路将输入的正弦交流电的波形截去一部分来实现，由截去部分的多少来调节电压，从而实现灯光的亮度可调，比过去过去用变压器调压方便且体积小．某电子调光灯经调整后电压波形如图10-17所示，则灯泡两端的电压为( )A ．m U 22 B ．m U 42 C ．m U 41 D ．m U 21 变式2．如图所示，表示一交流电的电流随时间而变化的图像．此交流电流的有效值是：（ ） A.A 25 B.5A C.3.A 25 D.3.5A变式3．一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁感线的中心轴从中性面开始匀速转动1/12个周期时产生的感应电动势为2V ，则此交流电的有效值为（ ）A ．V 22B ．V 2C ．V 2D ．V 22变式4．如图所示的区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B .电阻为R 、半径为L 、圆心角为45°的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O 轴以角速度ω匀速转动(O 轴位于磁场边界)．则线框内产生的感应电流的有效值为( )A.BL 2ω2RB.2BL 2ω2RC.2BL 2ω4RD.BL 2ω4R变式4．将硬导线中间一段折成不封闭的正方形，每边长为l ，它在磁感应强度为B 、方向如图的匀强磁场中匀速转动，转速为n ，导线在a 、b 两处通过电刷与外电路连接，外电路有额定功率为P的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，灯泡的电阻应为（ ）A. (2πl 2nB )2/PB.2(πl 2nB )2/P C.(l 2nB )2/2P D.(l 2nB)2/P例4．如图所示，线圈的面积是0.05 m2，共100匝，线圈电阻为r = 1 Ω，外接电阻R = 9 Ω，匀强磁场的磁感应强度为B ＝1/πT ．当线圈以300r/min 的转速匀速转动时，求：（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1/30s 时电动势的瞬时值为多大？ （3）电路中电压表和电流表的示数各是多少？ （4）线圈从图示状态转过90°的过程中通过线圈横截面的电荷量？ 平均电动势？产生热量？变式1．如图甲是阻值为5Ω的线圈与阻值为15Ω的电阻R 构成的回路．线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的规律如图乙所示．则( )A ．电压表的示数为102VB ．通过电阻R 的电流为22AC ．电阻R 上消耗的功率为3.75WD ．通过电阻的电流方向每秒变化100次a变式2．如图甲所示，标有“220V 40W”的灯泡和标有“20μF 300V”的电容器并联到交流电源上，为交流电压表，交流电源的输出电压如图乙所示，闭合开关．下列判断正确的是( )A ．t ＝T 2时刻，的示数为零B ．灯泡恰好正常发光C ．电容器不可能被击穿 D.的示数保持1102V 不变变式3．如图所示，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（ ）A ．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 ＝变式4.如图6所示，N 匝矩形导线框以角速度ω在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕轴OO ′匀速转动，线框面积为S ，线框的电阻、电感均不计，外电路接有电阻R 、理想交流电流表和二极管D.二极管D 具有单向导电性，即正向电阻为零，反向电阻无穷大．下列说法正确的是( )A ．交流电流表的示数I ＝ω2R NBSB ．一个周期内通过R 的电荷量q ＝2NBS RC ．R 两端电压的有效值U ＝ω2NBS D ．图示位置电流表的示数为0课后作业：1.将阻值为5Ω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0.25HzB ．通过电阻的电流为2 AC ．电阻消耗的电功率为2.5WD ．用交流电压表测得电阻两端的电压为5V2．交流发电机正常工作时，电动势的变化规律为t e m ωεsin =．如果把发电机转子的转速减小一半，并且把电枢线圈的匝数增加一倍，其他条件不变，则（ ）A.只是电动势的最大值增加一倍B.电动势的最大值和周期都增加一倍C.电动势的最大值和周期都减小一半D.只是频率减小一半，周期增加一倍3．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，从中性面开始转动1800角过程中，平均感应电动势和最大电动势之比为（ ）A ．π/2B ．2/πC ．2πD ．π4．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1所示，产生的交变电动势的图象如图2所示，则（ ）A ．t =0.005s 时线框的磁通量变化率为零B ．t =0.01s 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311VD ．线框产生的交变电动势的频率为100Hz5．下列提到的交流电，哪一个不是指有效值（ ）A ．交流电压表读数B ．保险丝的熔断电流C ．电容器的击穿电压D ．220V 交流电压6．标有“250V 0.5μF ”字样的电容器能接入下面哪个电路中使用（ ）A ．220sin100πt （V ）B ．220V 照明电路中C ．380sin100πt （V ）D ．380V 动力电路中7．一个电阻接在10V 的直流电源上，它的发热功率是P ,当接到电压为u=10sin ωt V 的交流电源上，它的发热功率是（ ）A ．0.25PB ．0.5PC ．PD ．2P8．一交流电压的图像如图所示，将该交流电压加在一阻值为11Ω的电阻两端，下列说法中正确的是（ ）A ．该电阻消耗的功率为1100WB ．该交流电压的瞬时值表达式为μ=110sin1002πt （V ）C ．并联在该电阻两端的交流电压表的示数为V 2110D ．流过电阻的电流方向每秒改变50次9．图7是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压的（ ）A.周期是0.01SB.最大值是311VC.有效值是220VD.表达式为U=220sin100πt V ）10．电阻R 1、R 2与交流电源按照图1所示方式连接，R 1=10Ω，R 2=20Ω。
合上开关S 后，通过电阻R 2的正弦交变电流i 随时间t 变化的情况如图所示。
则（ ）A ．通过R 1的电流的有效值是1.2AB ．R 1两端的电压有效值是6VC ．通过R 2的电流的有效值是1.22AD ．R 2两端的电压有效值是62V11．如图所示，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π/2的过程中，通过导线横截面的电荷量q= 。
12．如图所示，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 ，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( )A ．线圈中感应电流的方向为adcbaB ．线圈中的感应电动势为2nBl 2ωC ．穿过线圈的磁通量随时间的变化率最大D ．线圈ab 边所受安培力的大小为n 2B 2l 1l 22ωR13．边长为L 的正方形线框在匀强磁场B 中以ω角速度匀速转动，产生的感应电流的最大值为I m ，设灯泡的电阻为R ，其它电阻不计。