高考物理总复习交变电流、交变电流的产生及描述电感和电容对交变电流的影响峰值与有效值练习(2)

E m 2008高考物理复习 交变电流 电感电容对交变电流的作用[学习目标]1、理解交变电流的产生原理及变化规律；2、理解描述交变电流几个物理量以及它们之间的关系；3、理解电感、电容器对交变电流有阻碍作用的原因？[自主学习]一、交变电流的产生 1、什么是中性面？2、当线圈处于中性面时，穿过线圈的磁通量 ，感应电流为 ，而当线圈垂直于中性面时，穿过线圈的磁通量为 ，感应电流 。

3、线圈每转动一周，电流方向改变 次，电流方向改变时，线圈处于什么位置？我国日常生活中使用的交变电流一秒中电流方向改变 次。

二、交变电流的描述1、写出正弦式交变电流电动势的最大值、瞬时值、有效值以及平均值表达式？2、对于正弦式交变电流其有效值与最大值得关系是： ，是不是对一切交变电流都是如此？3、在我们经常遇到的问题中，那些地方应用有效值？那些地方应用最大值？那些地方应用平均值？三、电感、电容1、试分析电感电容器对交变电流有阻碍作用的原因？感抗与容抗与那些因素有关？有什么关系？2、扼流圈分为低频扼流圈和高频扼流圈：那低频扼流圈的作用是： ，高频扼流圈的作用是： 。

[典型例题]例1：一矩形线圈，绕垂直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 、t 2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大； C 、t 3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大；D 、每当e 改变方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大R4 20 -3 2 例2、如图表示一交变电流的电流随时间而变化的图象， 此交变电流的有效值：A 、5 2 AB 、5AC 、3.5 2 AD 、3.5A例3：如图，矩形线圈面积为s ，匝数为N ，线圈电阻为强度为B 的匀强磁场中绕OO`轴以角速度ωR 。

求：⑴、写出线圈在转动中产生的电动势的最大值表达式； ⑶、当线圈由图示位置转过900的过程中，电阻R ⑷、当线圈由图示位置转过900的过程中，通过电阻R[针对训练]1、交流发电机在工作时电动势为e= E m sin ωt ，若将发电机的转速提高一倍，同时将电枢所围面积减少一半，其它条件不变，则电动势为（ ）A 、e= E m sin （ωt/2）B 、e= 2E m sin （ωt/2）C 、e= E m sin2ωtD 、e=E m /2sin2ωt2、一电热器接在10v 的电源上，产生的热功率为P,把它改接到另一正弦交变电路中，要使产生的热功率为原来的一半，如果忽略电阻值随温度的变化，则该交变电流的电压的最大值为等于（ ）A 、5vB 、14vC 、7.1vD 、10v3、如图是一个正弦交变电流的i —t 图象，根据这一图象，它的有效值为 A 。

高三物理交变电流知识点交变电流是指在电路中，电流的方向和大小以一定的规律进行周期性变化的电流。

交变电流具有许多特点和应用，以下是交变电流的主要知识点。

一、正弦曲线表示交变电流的变化规律交变电流的变化规律可以用正弦曲线来描述。

正弦曲线可以通过以下公式表示：I = I_m sin(ωt + φ)其中，I_m表示交流电流的最大值，ω是角频率，t是时间，φ是初相位。

二、交变电流的频率和周期交变电流的频率指的是单位时间内交流电流变化的周期个数。

频率的单位是赫兹（Hz），常用的交变电流频率有50Hz和60Hz。

交变电流的周期是指交流电流完成一个周期所需的时间。

三、有效值和峰值交变电路中，电流的峰值是指交流电流变化过程中电流达到的最大值。

有效值是指交变电流在一定时间内，所做的功和相同时间内直流电流所做的功相等时的电流值。

四、交变电流的电阻、电感和电容1. 交变电流在电阻中产生的功率为P = I^2R，其中I为交变电流的有效值，R为电阻的阻值。

2. 交变电流通过电感时，由于电感的自感性，电流和电压之间存在相位差。

电感的阻抗为Z_L = ωL，其中ω为角频率，L为电感的大小。

3. 交变电流通过电容时，由于电容的电流滞后于电压，电流和电压之间存在相位差。

电容的阻抗为Z_C = 1/(ωC)，其中C为电容的大小。

五、交变电流的复数表示方法交变电流可以用复数表示，复数形式为A + Bi。

其中，A表示交流电流的实部，B表示交流电流的虚部。

复数形式的交流电流可以用欧拉公式表达为I = I_m * e^(iωt)。

六、交变电流的应用交变电流广泛应用于电力系统、电动机、变压器等领域。

通过交变电流的变压变流作用，可以实现电能的输送、转换和控制。

总结：交变电流是物理学中重要的概念之一，掌握交变电流的知识点对于理解电路的运行原理和应用具有重要意义。

需要理解交变电流的变化规律、频率和周期、有效值和峰值、电阻、电感、电容等基本概念。

同时，了解交变电流的复数表示方法和应用领域，能够更好地应用交变电流的知识解决实际问题。

交变电流的产生及描述 电感和电容对交变电流的影响 知识要点(一)交变电流的产生及规律1．产生如图8—8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．变化规律电动势e=E m sinwt ，电压U=U m sinwt ，电流I=I m sinwt(中性面为计时零点)．3．描述交变电流的物理(1)交流电的最大值E m =NBSW ，最大值Em(U m ，I m )与线圈的形状，以及转动轴处于线圈平面内哪个位置无关，但转轴应与磁感线垂直；(2)有效值①如果让交流电和直流电分别通过同样的电阻，在同一时间内产生相同的热量，这个直流电的值就称为交流的有效值；②有效值与峰值的关系：只有在正(余)弦交流电的情况下，才存在如下关系：③通常说的额定电压、额定电流、交流电表的读数均是有效值，而考虑一些电器元件(如电容器、晶体管等)的击穿电压，均指交流电的最大值，但保险丝的熔断电流指有效值．正弦式交流电中，有效值不等于平均值，求解交流电热量问题时，必须用有效值计算．求交 流电量问题时，使用平均值求电量．(3)周期、频率、角速度①周期T ：交变电流完成一次周期性变化所需的时间；②频率f ：交变电流1 s 内完成周期性变化的次数；③角频率w ：每秒转过的角度；④关系：T=f1 w=T π2=2f π ⑤我国民用交变电流的周期T=0.02 s ，频率f=50 Hz ，角频率w=100π．【例1】如图8—9所示，为一交流电的电流随时间而变化的图像，此交流电电流的有效值为( )．A．52A B. 5 A C．3.52A D．3.5 A【例2】如图8—10所示，边长为L的正方形线框abcd的匝数为n，ad的中点和bc边的中点的连线oo/恰好位于匀强磁场的边界上，磁感应强度为B，线圈与外电阻R构成闭合电路，整个线圈的电阻为r，现在让线框以00’连线为轴，以角速度w匀速转动，求：(1)闭合电路中电流瞬时值表达式； (2)线框从图示位置时转动过90O 的过程中电阻R的热量，通过R的电荷量和电阻R上的最大电压分别为多少?【例3】如图8—11所示的电路中，当a、b端加直流电庄时，L1灯发光，L2灯不亮，当加同样电压的交流电源时，L1发光但较暗，L2灯发光较亮，那么以下正确的是( )．A．A中接的是电感线圈，B中接的是电容器 B．A中接的是电容器，B中接的是电感线圈 c．A中是电阻，B中接的是电容器 D．若加的交流电频率增大，电压不变，则L1灯变得更暗。

峰值与有效值 (2)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变电压的有效值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2．一交流电压u=536sin100πt V，它的周期为___________ s，0.035 s时的电压为___________ V，用交流电压表测量时读数应是___________ V.3．在某交流电路中，有一正在工作的变压器，原、副线圈的匝数分别为n1=600匝、n2=120匝，电源的电压为U＝311sin100πtV，原线圈中串联一个0.2A的保险丝，为保证保险丝不被烧毁，则（）A．负载功率不能超过44W B．负线圈电流的最大值不能超过1AC．负线圈电流的有效值不能超过1A D．负线圈电流的有效值不能超过0.2A4．交流发电机产生的感应电动势为e=E m sinωt，若发电机的转速增加到原来的两倍，则这时交流发电机线圈转动的角速度为________，感应电动势的最大值为________。

5．一交流发电机的感应电动势e＝E m sin ωt，如将线圈的匝数增加一倍，电枢的转速也增加一倍，其他条件不变，感应电动势的表达式将变为( )A．e′＝2E m sin 2ωt B．e′＝2E m sin 4ωtC．e′＝4E m sin 2ωt D．e′＝4E m sin 4ωt6．一电热器接在10V的A流电源上,产生一定大小的热功率.现把它改接到交流电源上,要使它产生的热功率是原来的一半,如忽略电阻随温度的变化,则交流电压的峰值应是（）A．5V B.14V C.10V D.17.3V7．某用电器两端所允许加的最大直流电压是250V，它在交流电路中使用时，交流电压可以是( )A．250V B.220V (C.352V D.177V8．下列说法中正确的有（）A．交流电流表、交流电压表测的是电压、电流的最大值B．电容器上标明的电压是有效值C．交流电压表和电流表测出的是瞬时值D．220V交流电的电压有效值是220V9．下列提到的交变电流，那一个不是指有效值（）A．交流电压表读数B．保险丝熔断电流C．电容器击穿电压D．220V交流电压10．下列几种做法中，正确的是（）A．保险丝熔断后，可用铁丝代替B．可用湿布擦洗带电设备C．发现电线着火，立即泼水灭火D．发现有人触电时，应赶快切断电源或用干燥木棍将电线挑开参考答案：1．答案： A解析：为了表明交流电通过用电器产生的效果，用电器上所标的都是交流电的有效值，A对，交流电流表或交流电压表都测的是有效值．C错．电容器的耐压值为最大值，保险丝的数值为有效值，B、D全错．2．答案： 0.02 -536 380解析：3．答案： AC解析：4．答案： 2ω2εm解析：5．答案： C解析： e＝E m sin ωt＝NBSω sin ωt，现N′＝2N，ω′＝2ω，则E＝4E m，所以感应电动势的瞬时值表达式将变为e′＝4E m sin 2ωt。

峰值与有效值(2)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变电压的有效值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2．一交流电压u=536sin100πt V，它的周期为___________ s，0.035 s时的电压为___________ V，用交流电压表测量时读数应是___________ V.3．在某交流电路中，有一正在工作的变压器，原、副线圈的匝数分别为n1=600匝、n2=120匝，电源的电压为U＝311sin100πtV，原线圈中串联一个0.2A的保险丝，为保证保险丝不被烧毁，则（）A．负载功率不能超过44W B．负线圈电流的最大值不能超过1AC．负线圈电流的有效值不能超过1A D．负线圈电流的有效值不能超过0.2A4．交流发电机产生的感应电动势为e=E m sinωt，若发电机的转速增加到原来的两倍，则这时交流发电机线圈转动的角速度为________，感应电动势的最大值为________。

5．一交流发电机的感应电动势e＝E m sin ωt，如将线圈的匝数增加一倍，电枢的转速也增加一倍，其他条件不变，感应电动势的表达式将变为()A．e′＝2E m sin 2ωtB．e′＝2E m sin 4ωtC．e′＝4E m sin 2ωt D．e′＝4E m sin 4ωt6．一电热器接在10V的A流电源上,产生一定大小的热功率.现把它改接到交流电源上,要使它产生的热功率是原来的一半,如忽略电阻随温度的变化,则交流电压的峰值应是（）A．5V B.14V C.10V D.17.3V7．某用电器两端所允许加的最大直流电压是250V，它在交流电路中使用时，交流电压可以是( )A．250V B.220V (C.352V D.177V8．下列说法中正确的有（）A．交流电流表、交流电压表测的是电压、电流的最大值B．电容器上标明的电压是有效值C．交流电压表和电流表测出的是瞬时值D．220V交流电的电压有效值是220V9．下列提到的交变电流，那一个不是指有效值（）A．交流电压表读数B．保险丝熔断电流C．电容器击穿电压D．220V交流电压10．下列几种做法中，正确的是（）A．保险丝熔断后，可用铁丝代替B．可用湿布擦洗带电设备C．发现电线着火，立即泼水灭火D．发现有人触电时，应赶快切断电源或用干燥木棍将电线挑开参考答案：1．答案： A解析：为了表明交流电通过用电器产生的效果，用电器上所标的都是交流电的有效值，A对，交流电流表或交流电压表都测的是有效值．C错．电容器的耐压值为最大值，保险丝的数值为有效值，B、D全错．2．答案： 0.02 -536 380解析：3．答案： AC解析：4．答案： 2ω2εm解析：5．答案： C解析： e＝E m sin ωt＝NBSω sin ωt，现N′＝2N，ω′＝2ω，则E＝4E m，所以感应电动势的瞬时值表达式将变为e′＝4E m sin 2ωt。

电感对交变电流的阻碍作用1．一电灯和一电感器串联，用交流电源供电，若提高交流电的频率，则( )A．电感器的感抗增加B．电感器的感抗减小C．电灯变暗D．电灯变亮2．把电感线圈接在交流电源上，增大通过线圈电流的方法是 ( )A．仅把线圈中的铁芯取出，从而减少自感系数，减小线圈的感抗B．仅增加交流电源的频率，这样也可以减小线圈的感抗C．仅减小交流电源的频率，不改变电源电压的有效值，可以增大线圈中的电流D．不改变电源电压的有效值，仅改变交流电源的频率，不能改变通过线圈中的电流3．关于电感对交变电流的影响，下列说法中正确的是( )A．电感不能通直流电流，只能通交变电流B．电感对各种不同频率的交变电流的阻碍作用相同C．同一个电感线圈对频率低的交变电流阻碍作用较小D．同一个电感线圈对频率高的交变电流阻碍作用较小4．．在电工和电子技术中使用的扼流圈有两种：低频扼流圈和高频扼流圈。

它们的区别在于（）A．低频扼流圈的自感系数较大B．高频扼流圈的自感系数较大C．低频扼流圈的能有效地阻碍低频交变电流，但不能阻碍高频交变电流D．高频扼流圈的能有效地阻碍高频交变电流，但不能阻碍低频交变电流5．将电阻R接到有效值为U、频率为f的交流电源上，电阻R消耗的功率为P，若将电阻R与一电阻可忽略不计的电感线圈串联后再接到该电源上，电路中消耗的功率如何变化？6．关于电感对交变电流的影响，下列说法中正确的是( )A．电感不能通直流电流，只能通交变电流B．电感对各种不同频率的交变电流的阻碍作用相同C．同一个电感线圈对频率低的交变电流阻碍作用较小D．同一个电感线圈对频率高的交变电流阻碍作用较小7．有一电阻极小的导线绕制成的线圈接在交流电源上，如果电源电压的峰值保持不变，下列情况下通过线圈的电流最小的是( )A．所加电压的频率为50HzB．所加电压的频率为100HzC．所加电压的频率为50Hz，减小线圈的匝数D．所加电压的频率为100Hz，在线圈中插入铁芯8．把电感线圈接在交流电源上，增大通过线圈电流的方法是( )A．仅把线圈中的铁芯取出，从而减少自感系数，减小线圈的感抗B．仅增加交流电源的频率，这样也可以减小线圈的感抗C．仅减小交流电源的频率，不改变电源电压的有效值，可以增大线圈中的电流D．不改变电源电压的有效值，仅改变交流电源的频率，不能改变通过线圈中的电流9．日光灯主要由灯管、镇流器、组成。

第1页（共21页）2023年高考物理热点复习：交变电流的产生和描述
【2023高考课标解读】
1．掌握交变电流、交变电流的图象
2．掌握正弦交变电流的函数表达式，峰值和有效值
【2023高考热点解读】
一、交变电流的产生
1．产生
如图所示，将闭合线圈置于匀强磁场中，并绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。

2．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。

(2)按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流。

3．正弦式交变电流
(1)产生：在匀强磁场里，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。

(2)函数表达式(线圈在中性面位置开始计时)
①电动势e 随时间变化的规律：e ＝E m sin ωt 。

②负载两端电压u 随时间变化的规律：u ＝U m sin_ωt 。

③电流i 随时间变化的规律：i ＝I m sin_ωt 。

其中ω等于线圈转动的角速度，E m ＝nBl 1l 2ω＝nBSω。

(3)图象(如图所示
)
甲乙
丙。