(完整版)交变电流_全章复习(很详细、带答案)

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。

高考物理电磁学知识点之交变电流知识点总复习含答案解析一、选择题1．一台交流发电机的线圈电阻为2 Ω,将其输出端接在电阻为20 Ω的电阻丝上,其输出电压从某时刻开始随时间变化的图象如图所示,则( )A．线圈转动的角速度为25 rad/sB．电阻丝的发热功率为250 WC．交流发电机的电动势有效值为502 VD．若将此发电机接在匝数比为1∶2的理想变压器上可使输出频率提高1倍2．一只电阻分别通过四种不同形式的电流，电流随时间变化的情况如图所示，在相同时间内电阻产生的热量最大的是（）A．B．C．D．3．如图所示，面积为S、匝数为N的矩形线框在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴OO′匀速转动，通过滑环向理想变压器供电，灯泡L1、L2、L3均正常发光．已知L1、L2、L3的额定功率均为P，额定电流均为I，线框及导线电阻不计，则（）A ．理想变压器原副线圈的匝数比为1：2B ．图示位置时穿过线框的磁通量变化率为零C ．若灯L 1烧断，灯泡L 3将变暗D ．线框转动的角速度为2PNBSI4．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来的14，输电电压应变为（ ） A ．55 kVB ．110 kVC ．440 kVD ．880 kV5．如图是交流发电机的示意图，匀强磁场方向水平向右，磁感应强度为B ，线圈ABCD 从图示位置（中性面）开始计时，绕垂直于磁场方向的轴OO ′逆时针匀速转动。

已知转动角速度为ω，线圈ABCD 的面积为S ，匝数为N ，内阻为r ，外电路总电阻为R （包括滑环和电刷的接触电阻和电表电阻），规定线圈中产生的感应电流方向沿ABCD 为正方向，下列说法正确的是（ ）A ．线圈产生感应电动势的瞬时值为02sin e NB S t ωω= B ．电路中产生的电流有效值为022()NB S I R r ω=+C ．外电路的电压峰值为02m NB S RU R rω=+D ．1秒内线圈中电流方向改变2ωπ次 6．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，磁极间有一固定的绝缘轴上的矩形线圈，转轴的一端有一个与自行车后轮边缘结束的摩擦轮．如图乙所示，当车轮转动时，因摩擦而带动摩擦轮转动，从而使线圈在磁场中转动而产生电流给车头灯泡供电．关于此装置，下列说法正确的是（ ）A ．自行车匀速行驶时线圈中产生的是直流电B．小灯泡亮度与自行车的行驶速度无关C．知道摩擦轮与后轮的半径，就可以知道后轮转一周的时间里摩擦轮转动的圈数D．线圈匝数越多，穿过线圈的磁通量的变化率越大7．如图甲所示为一理想变压器，原、副线圈匝数比为22∶1，两个标有“10 V,5 W”的小灯泡并联在副线圈的两端．原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u如图乙所示，原线圈电路中电压表和电流表(可视为理想电表)。

a
b
• 5、理想变压器原线圈1400匝，副线圈700 匝并接有电阻R，当变压器工作时原线圈中 （D ） • A、电流的频率之比为2:1 • B、功率之比为2:1 • C、电流之比为：2:1 • D、电压之比为2:1
• 6、如图所示，理想变压器原、副线圈的匝 数比n1﹕n2=4﹕1，当导体棒L在匀强磁场 中向左做匀速直线运动切割磁感线时，电 流表A1的示数是12mA，则电流表A2的示 数为（B ） • A、3 mA A1 A2 • B、0 mA v n1 n2 R • C、48 mA B • D、与负载R的值有关
0 0.01 0.02 0.03
• 3、有一个交变电流，其电压u=311sin314tV, 则（ ） AD • A、此交变电流做打点计时器的电源时，打点 周期为0.02S • B、它可使“220V 100W”的灯泡正常发光， 也可使耐压值为220V的电容器正常工作 • C、用交流电压表测量时，读数为311V • D、使用这个交流电的用电器，每通过1C的电 荷量时，电流做功220J
Em
0 t2 t1 t3 t4
t
• 2、如图所示为一正弦交变电流通过一电子 元件时的波形图，则下列说法正确的是 （ B ） • A、这也是一种交变电流 • B、电流的变化周期是0.02S • C、电流变化的周期是0.01S • D、电流通过100欧的电阻时，1S内产生热 量200J i/A
2 t/s
交变电流复习
一、交变电流
• 1、定义: 大小 和 方向 都随时间周期性变化的电流 • 2、产生：线圈在 匀强磁场 中绕垂直于磁场 方向的轴转动。 • 特殊位置：中性面：B ┴ S，磁通量 最大 ， • 感应电动势 最小 ，电流 改变 方向。 • 最大值位置： B ∥ S，磁通量 等于0 ， • 感应电动势 最大 ，电流不改变 方向。 • 3、表达式： e= Emsinωt，（中性面开始） • e= Emcosωt ，（与中性面垂直开始） • Em= nBSω . • 4、按正弦规律变化的电流叫正弦式交变电流

能量守恒
注意 电流关系式仅适用于一个副线圈的情况
3.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来的1，则 ( )
2
A．R 消耗的功率变为12P B．电压表 V 的读数变为12U C．电流表 A 的读数变为 2I D．通过 R 的交变电流频率不变
故 D 错误。
[答案] B
4.[ 多选] (2021·浙江金华十校联考)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝 数比为 50∶1，原线圈接交流电源和交流电压表，副线圈通过电阻值为 R 的导线与热水器、抽油烟机连接。已知副线圈两端的电压与时间关系如图 乙所示，下列说法正确的是 ( )
A．热水器上交流电的频率为 50 Hz B．电压表示数为 1 100 V C．闭合开关 S 接通抽油烟机，电阻值为 R 的导线发热功率将减小 D．闭合开关 S 接通抽油烟机，变压器原线圈的输入功率将增大
V，选项 D 错误。
答案：C
二、有效值的理解和计算
1．有效值的理解
跟交变电流的热效应等效的恒__定__电__流__的值叫做交变电流的有效值。对于正
弦式交流电，其有效值和峰值的关系为 E＝Em，U＝Um，I＝ Im 。
2
2
2
2．有效值的计算 (1)计算有效值时要注意根据电流的热效应，抓住“三同”：“相同时间” 内“相同电阻”上产生“_相_同__热__量__”列式求解。
解析：甲图中电压表的示数为交流电的有效值：U＝6
2 2
V
＝6 V，选项 A 错误；乙图中的 0 时刻感应电动势为零，

高考物理电磁学知识点之交变电流全集汇编附答案一、选择题1．如图所示，理想变压器的原线圈接在122sin100Vu tπ=（）的交流电源上，副线圈接有10ΩR=的负载电阻，原、副线圈的匝数之比为31∶。

电流表、电压表均为理想电表。

则（）A．电压表的示数为12V B．电流表的示数为0.4AC．变压器输出交流电的周期为50s D．变压器的输入功率为1.6W2．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 cdC．ab接PQ、cd接MN，I ab＜I cd D．ab接PQ、cd接MN，I ab＞I cd3．如图所示，面积为S、匝数为N的矩形线框在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴OO′匀速转动，通过滑环向理想变压器供电，灯泡L1、L2、L3均正常发光．已知L1、L2、L3的额定功率均为P，额定电流均为I，线框及导线电阻不计，则（）A．理想变压器原副线圈的匝数比为1：2B．图示位置时穿过线框的磁通量变化率为零C．若灯L1烧断，灯泡L3将变暗D．线框转动的角速度为2P NBSI4．如图甲所示电路，已知电阻21R R R ==，和1R 并联的D 是理想二极管（正向电阻可视为零，反向电阻为无穷大），在A 、B 之间加一个如图乙所示的交变电压（0AB U >时电压为正值）。

则R 2两端电压的有效值为（ ）A ．510VB ．10 VC ．55VD ．102V 5．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来的14，输电电压应变为（ ） A ．55 kV B ．110 kV C ．440 kV D ．880 kV6．如图是交流发电机的示意图，匀强磁场方向水平向右，磁感应强度为B ，线圈ABCD 从图示位置（中性面）开始计时，绕垂直于磁场方向的轴OO ′逆时针匀速转动。

交变电流全章复习知识梳理: 一、交变电流1. 交变电流：电流强度的大小和方向 ____________________ ，这种电流叫交变电流。

2. 交变电电流的产生和变化规律（1）产生：在匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈产生的是_________ 交变电流.（2）规律（瞬时值表达式）：①中性面的特点：②变化规律：（交变电流瞬时值的表达式）电动势：_____________ 电压：____________ 电流：_____________③正弦（余弦）交变电流的图象二、描述交变电流的物理量1. ___________________________ 交变电流的最大值：（1 ）交变电流的最大值（E m、l m）与_____________ 无关，但是转动轴应与磁感线.（2）某些电学元件（电容器、晶体管等）的击穿电压指的是交变电压的最大值2. 交变电流的有效值：（1）有效值是利用 _______ 定义的.（即_______________________________________ ，则直流电的数值就是该交流电的有效值.）（2）正弦交变电流的有效值：（3）通常说的交变电流的电压、电流强度以及交流电表的读数、保险丝的熔断电流的值，都是指交变电流的_____ 值.此外求解交变电流的电热问题时，必须用_____ 值来进行计算3. 交变电流的周期、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 : 1s内完成周期性变化的次数•（3）角速度3：1s内转过的角度.（4）三者关系：我国民用交变电流的周期T= s 、频率f= Hz 、角速度3 = rad/s.4. 交变电流平均值：（1）交变电流图象中图象与t轴所围成的面积与时间的比值叫做交变电流的平均值（2）平均值是利用________ 来进行计算的，计算 _________ 时只能用平均值.、电感和电容对交流的作用正弦交变电源与电阻 R 、交流电压表按照图 1所示的方式连接，R=10 Q,交流电压表的 示数是 3、电感是“通 流、阻 流、通 频、阻 频”电容是“通 流、隔 流、通 频、阻 频” 四、变压器1. 变压器的工作原理： _______________________________________________2.理想变压器（1） _____________________________________________ 电压跟匝数的关系： （2） ___________________________________________ 功率关系： （3） _____________________________________________ 电流关系： （4） ________________________________________ 决定关系：五、远距离输电1、两个关系：（1）.输电过程的电压关系:（2）.输电过程功率的关系:专题一 交变电流的产生和图像1、将阻值为5Q 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 0.25 HzB. 通过电阻的电流为 2AC. 电阻消耗的电功率为 2.5 WD.用交流电压表测得电阻两端的电压是 5 V一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示. 由图可知（)该交流电的电压瞬时值的表达式为 u = 100sin (25t ) V 100 h/V该交流电的频率为 25 Hz 0/,\ . / . \ r该交流电的电压的有效值为100 V1^\^/A 56 X/10_? s2、A.B.D.若将该交流电压加在阻值R= 100 Q的电阻两端，则电阻消耗的功率为50 W C.专题二表征交流电的物理量、四值问题1、如图，匀强磁场的磁感应强度 B=0.5T,边长为L=10cm 的正方形线圈abed 共100匝，线圈电阻r=1 Q,线圈绕垂直于磁感线的轴匀速转动。

第十四章 交变电流第一单元 交流电的产生及变化规律基础知识 一．交流电大小和方向都随时间作周期性变化的电流，叫做交变电流。

其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式电流，正弦式电流产生于在匀强电场中，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈里，线圈每转动一周，感应电流的方向改变两次。

二．正弦交流电的变化规律线框在匀强磁场中匀速转动． 1．当从图12—2即中性面．．．位置开始在匀强磁场中匀速转动时，线圈中产生的感应电动势随时间而变的函数是正弦函数：即 e=εm sin ωt ， i ＝I m sin ωtωt 是从该位置经t 时间线框转过的角度;ωt 也是线速度V 与磁感应强度B 的夹角；.是线框面与中性面的夹角2．当从图位置开始计时：则：e=εm cos ωt ， i ＝I m cos ωtωt 是线框在时间t 转过的角度；是线框与磁感应强度B 的夹角;此时V 、B 间夹角为（π/2一ωt ）． 3．对于单匝矩形线圈来说E m =2Blv =BS ω； 对于n 匝面积为S 路来说I m =mE R的线圈来说E m =nBS ω.对于总电阻为R 的闭合电三．几个物理量1．中性面:如图所示的位置为中性面，对它进行以下说明： (1）此位置过线框的磁通量最多．(2)此位置磁通量的变化率为零．所以 e=εm sin ωt=0, i ＝I m sin ωt=0 （3）此位置是电流方向发生变化的位置，具体对应图中的t 2,t 4时刻，因而交流电完成一次全变化中线框两次过中性面,电流的方向改变两次，频率为50Hz 的交流电每秒方向改变100次． 2．交流电的最大值：εm ＝B ωS 当为N 匝时εm ＝NB ωS（1）ω是匀速转动的角速度，其单位一定为弧度／秒,nad/s(注意rad 是radian 的缩写，round/s 为每秒转数,单词round 是圆，回合)．（2)最大值对应的位置与中性面垂直，即线框面与磁感应强度B 在同一直线上．（3）最大值对应图中的t 1、t 2时刻,每周中出现两次．3．瞬时值e=εm sin ωt ， i ＝I m sin ωt 代入时间即可求出．不过写瞬时值时，不要忘记写单位,如εm =2202V ，ω=100π，则e=2202sin100πtV ，不可忘记写伏，电流同样如此．4．有效值：为了度量交流电做功情况人们引入有效值，它是根据电流的热效应而定的．就是分别用交流电，直流电通过相同阻值的电阻，在相同时间内产生的热量相同，则直流电的值为交流电的有效值． （1)有效值跟最大值的关系εm =2U 有效,I m =2I 有效 (2)伏特表与安培表读数为有效值．（3)用电器铭牌上标明的电压、电流值是指有效值．5．周期与频率:交流电完成一次全变化的时间为周期；每秒钟完成全变化的次数叫交流电的频率．单位1/秒为赫兹（Hz ）． 规律方法一、关于交流电的变化规律【例1】如图所示,匀强磁场的磁感应强度B=0．5T ，边长L=10cm 的正方形线圈abcd 共100匝，线圈电阻r＝1Ω，线圈绕垂直与磁感线的对称轴OO /匀速转动，角速度为ω＝2πrad ／s,外电路电阻R ＝4Ω，求：（1)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．（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． (4）交流电电表的示数． （5）转动一周外力做的功． (6）61周期内通过R 的电量为多少？解析：(1）感应电动势的最大值，εm ＝NB ωS ＝100×0．5×0．12×2πV=3．14V（2）转过600时的瞬时感应电动势:e ＝εm cos600=3．14×0．5 V ＝1．57 V(3）通过600角过程中产生的平均感应电动势:ε=N ΔΦ/Δt=2．6V （4）电压表示数为外电路电压的有效值： U=rR +ε·R ＝2143⋅×54=1．78 V（5）转动一周所做的功等于电流产生的热量 W ＝Q ＝(2m ε）2（R 十r)·T ＝0．99J（6)61周期内通过电阻R 的电量Q ＝I ·61T ＝R ε61T ＝()6/60sin 0r R T NBS +＝0．0866 C 【例2】磁铁在电器中有广泛的应用，如发电机，如图所示。

一、选择题1．图甲所示是一台小型发电机，该发电机线圈的内阻为10 Ω，外接灯泡的电阻为90 Ω，图乙所示为该发电机产生的交变电流的电动势随时间变化的正弦规律图像。

下列说法正确的是（）A．在t=0.01s时，电压表的示数为零B．在t=0.005s时，通过线圈的磁通量最大C．在1 s内，灯泡产生的焦耳热为108.9J D．电路中电流的有效值约为1.6 A2．交流发电机的输出电压为U，采用图示理想变压器输电，升压变压器原、副线圈匝数比为m，降压变压器原、副线圈匝数之比为n，输电导线电阻为r，用户的工作电压为U。

下列说法正确的是（）A．mn=1 B．mn>1C．输电线上损失的功率为222(1)mn Um rD．输电线上损失的功率为2Umr3．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 ．R 1与R 2的功率之比为1∶94．如图所示，电路中的变压器为理想变压器，U 为正弦式交变电压，R 为变阻器，R 1、R 2是两个定值电阻，A 、V 分别是理想电流表和理想电压表，则下列说法正确的是（ ）A ．闭合开关S ，电流表示数变大、电压表示数变大B ．闭合开关S ，电流表示数变小、电压表示数变大C ．开关S 保持闭合，变阻器滑片向左移动的过程中，电流表、电压表示数均变小D ．开关S 保持闭合，变阻器滑片向左移动的过程中，电流表、电压表示数均变大 5．如图所示，某旋转磁极式发电机的转子有两对磁极，将定子线圈的输出端接在一理想变压器的原线圈上，不计定子线圈的电阻。

当转子以25r/s 的转速匀速转动时，在定子绕组中产生频率为50Hz 的正弦交流电。

若使转子以50r/s 的转速转动，则（ ）A ．电流表A 的示数变为原来两倍B ．电压表V 的示数不变C ．电阻R 上交流电的频率为25HzD ．变压器铁芯中磁通量变化率的最大值变为原来4倍6．下列说法正确的是（ ）A ．导体做切割磁感线运动，导体内一定会产生感应电流B ．电磁感应现象中，感应电流的磁场总是跟原来的磁场方向相反C ．交流电设备上所标的电压和电流值都是交变电流的最大值D ．穿过闭合线圈的磁通量发生变化，线圈中一定有感应电流7．如图所示为远距离交流输电的简化电路图。

注意 ①变压器只能改变交流电压,若原线圈加直流电压,则副线圈输出电 压为零,并且由于线圈对直流电无感抗,而使电流很大(相当于短路)易损坏 直流电源。
②对“日”字形铁芯的变压器 U1 ≠ n1 ,因为穿过原副线圈的磁通量的变
U 2 n2
化率不等。
例 图中B为理想变压器,接在交变电压有效值保持不变的电源上。指示灯 L1和L2完全相同(其阻值均恒定不变),R是一个定值电阻,电压表、电流表都 为理想电表。开始时开关S是闭合的,当S断开后,下列说法正确的是( )
应用二 探究远距离输电的几个物理量之间的变化规律
1.理清三个回路 远距离输电电网间的基本结构如图所示。输电过程的电路被划分为三个 独立的回路,即电源回路1、输送回路2和用户回路3。在每个回路中,变压 器的原线圈是回路的用电器,而相应的副线圈是下一个回路的电源,每个回 路均可应用闭合电路欧姆定律、串并联电路的规律,而变压器的电压、电 流、功率关系则是联系不同回路的桥梁。
R中的U是指输电电压,即从发电机发出经过变压器升压后的
电压。
c.注意三个式子中U的不同,切记不要混淆。
知能拓展
拓展一 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用的是有效值;
2 m
·T
=
R 2R 2
2R 2
U 2 ·T,所以该交流电压的有效值U=Um ,可见选项D正确。

2023届高三物理一轮复习重点热点难点专题特训专题69 交变电流的变化规律及其描述特训目标 特训内容目标1 旋转线框产生交变电流的问题（1T —4T ） 目标2 导体棒切割产生交变电流的问题（5T —8T ）目标3 有效值的计算（9T —12T ） 目标4平均值的计算（13T —16T ）一、旋转线框产生交变电流的问题1．如图甲所示，单匝矩形线框在匀强磁场B 中，绕与磁场B 垂直的轴OO ′匀速转动。

已知线框电阻R ，转动周期T ，穿过线框的磁通量Φ与时间t 的关系图，如图乙所示。

则下列说法错误．．的是（ ）A ．2T时刻，线框平面与中性面垂直 B 2mπΦ C ．4T 到34T 过程中，线框中平均感应电动势为零 D ．线框转动一周，线框中产生的热量为222mRTπΦ【答案】C【详解】A ．2T时刻，回路磁通量为零，则线框平面与中性面垂直，故A 正确； B ．角速度2T πω= 感应电动势最大值m E BS ωω==Φ感应电流EI R=有效值m 22I πΦ=有故B 正确；C ．4T 到34T 过程中，磁通量变化不是零，则平均感应电动势不为零，故C 错误； D ．线框转动一周，线框中产生的热量为222m2Q I RT RTπΦ==有故D 正确。

本题选错误的，故选C 。

2．如图甲，交流发电机通过一理想变压器，给“220V ，1100W”的电饭煲和“220V ，220W”的抽油烟机正常供电。

交流发电机线圈匀速转动，从某时刻开始计时得电动势－时间关系，如图乙所示，所有导线的电阻均不计，交流电流表是理想电表。

下列说法正确的是（ ）A ．正常工作时，电饭锅和抽烟机的发热功率之比为5︰1B ．从图乙中可得，t =0时刻穿过发电机线圈的磁通量和A 表的示数均为零C ．电饭锅和抽油烟机同时正常工作时，A 表的示数为1.2AD ．若线圈转速减半，电饭锅的功率将变成原来的1/2 【答案】C【详解】A ．正常工作时，电饭锅为纯电阻电路，工作的功率1100W 即为发热功率，抽油烟机为非纯电阻电路，发热功率小于工作功率220W ，故电饭锅和抽烟机的发热功率之比大于5︰1，故A 错误；B ．从图乙中可得，t =0时刻穿过发电机线圈的磁通量最大，变化率为零； A 表的示数为有效值，不为零，故B 错误；C ．根据变压器的输入功率等于输出的功率11001320I ⨯=解得电流表读数为1.2A ，故C 正确；D ．若线圈转速减半，输入电压和输出电压均变为原来的1/2，电饭锅的功率将变成原来的1/4，故D 错误。

一、选择题1．如图所示，用交流发电机和理想变压器构成一供电电路。

下列说法正确的是（）A．仅将滑片向下移动，则电压表读数变大B．仅将发电机的线圈转速增大，则电压表读数增大C．仅将滑片向下移动，则发电机输出功率减小D．仅将发电机的线圈转速增大，则通过L1的交流电频率不变2．远距离输电的原理图如图所示，T1、T2为理想变压器，其原、副线圈匝数比分别为1：10和10：1，输电线路的总电阻R=10Ω，A、B均是额定电压为220V额定功率为1100W的电热器。

开关S断开时，用电器A正常工作，则下列说法正确的是（）A．开关S断开时，输电线的热功率为2.5WB．变压器T1的输入电压为225VC．闭合开关S，输电线损失的电压不变D．闭合开关S，用电器A、B均正常工作3．一交变电压随时间变化的图像如图所示已知横轴下方为正弦曲线的一半，则该交变电压的有效值为（）A．10V B．10C．10V D．2V4．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 ．50kV5．如图所示，电阻均匀的正方形导线框ad 边的中点和bc 边的中点连线'OO 恰好位于某磁场右边界上，磁场方向与线框平面垂直，已知该磁场的磁感应强度的变化2002sin100π(T/s)B t t∆=∆ ，线框的边长L =20cm 。

则线框c 、d 两点间的电压有效值为（ ）A ．1VB ．2VC ．2VD ．22V6．如图甲所示，手摇发电机在磁感应强度为B 的匀强磁场中匀速转动，外接一电阻R 和一个理想交流电流表。

已知线圈的匝数为n ，角速度为ω，面积为S ，总电阻为r 。

一、选择题1．单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场，若线圈所围面积里的磁通量随时间变化的规律如图所示，则（ ）A ．线圈中0时刻的感应电动势最大B ．线圈中1t 时刻的感应电动势最大C ．线圈中0至1t 时间内平均感应电动势为0.4VD ．线圈中1t 至2t 时间内感应电动势逐渐减小A 解析：ACA ．由法拉第电磁感应定律E t∆Φ=∆ 可知，图像的斜率表示感应电动势，所以线圈中0时刻的感应电动势最大，则A 正确； B ．线圈中1t 时刻的感应电动势最小为0，所以B 错误； C ．线圈中0至1t 时间内平均感应电动势为3210=0.4V 0.005E t -⨯=∆Φ∆=所以C 正确；D ．线圈中1t 至2t 时间内感应电动势逐渐增大，所以D 错误； 故选AC 。

2．一交变电压随时间变化的图像如图所示已知横轴下方为正弦曲线的一半，则该交变电压的有效值为（ ）A ．10VB ．10C ．10VD ．2V A解析：A设电压的有效值为U ，根据有效值定义可得222201022T T U T R R R⨯+⨯= 解得510U =V故A 正确，BCD 错误。

故选A 。

3．如图所示，一理想变压器的原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡L 1和L 2，当原线圈a 、b 端输入电压U 为灯泡额定电压的7倍时，两灯泡均正常发光，则（ ）A ．原、副线面的匝数之比为7：1B ．原、副线圈的匝数之比为6：1C ．此时灯泡L 1和L 2的功率之比为7：1D ．此时灯泡L 1和L 2的功率之比为6：1B解析：BAB ．设灯泡L 1和L 2的额定电压为0U ，则0=7U U ，而01=+U U U ，20=U U ，根据理想变压器的原理可知1122=U n U n ，联立以上式子可知126=1n n ，故A 错误，B 正确；CD ．根据理想变压器的原理12211=6I n I n =，灯泡L 1和L 2消耗的功率之比为011220211==6U I P n P U I n =，故CD 错误； 故选B 。

交变电流的产生与描述(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)交流电气设备上所标的电压和电流值是交变电流的有效值。

(√) (5)交流电压表和电流表测量的是交流电的峰值。

(×) (6)交变电流的峰值总是有效值的2倍。

(×)突破点(一) 交变电流的产生和描述1．正弦式交变电流的产生(1)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：线圈通过中性面时，电流方向发生改变，一个周期内线圈两次通过中性面，因此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。

2．正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)函数表达式 图像磁通量 Φ＝Φm cos ωt ＝BS cos ωt电动势e ＝E m sin ωt ＝nBSωsinωt电流i ＝I m sin ωt ＝E mR ＋rsin ωt电压u ＝U m sin ωt ＝RE mR ＋rsin ωt[题点全练]1.[多项选择](2018·海南高考)如图，在磁感应强度大小为B 的匀强磁场中，有一面积为S 的矩形单匝闭合导线abcd ，ab 边与磁场方向垂直，线框的电阻为R 。

使线框以恒定角速度ω绕过ad 、bc 中点的轴旋转。

如下说法正确的答案是( )A ．线框abcd 中感应电动势的最大值是BSωB ．线框abcd 中感应电动势的有效值是BSωC ．线框平面与磁场方向平行时，流经线框的电流最大D ．线框平面与磁场方向垂直时，流经线框的电流最大解析：选AC 一个单匝线圈在匀强磁场中旋转，当从中性面开始计时，产生的正弦式交变电流电动势的瞬时值表达式为：e ＝E m sin ωt ，感应电动势的最大值E m ＝BSω，有效值E ＝E m2，故A 正确，B 错误；当θ＝90°时，即线框平面与磁场方向平行时，电流最大，故C 正确，D 错误。

一、选择题1．图1所示为某可调台灯电路图，变压器原副线圈匝数比为5∶1，灯泡的额定电压为40V ，额定功率为20W ，在a 、b 两端接上如图2所示的交流电，调节滑动变阻器滑片P ，使灯泡正常发光，这时滑动变阻器消耗的功率为（ ）A ．1WB ．2WC ．3WD ．4W2．一交变电压随时间变化的图像如图所示已知横轴下方为正弦曲线的一半，则该交变电压的有效值为（ ）A ．510VB ．210VC ．10VD ．102V3．如图所示，一小水电站，输出的电功率为20kW P =，输出电压0400V U =，经理想升压变压器1T 变为2000V 电压远距离输送，输电线总电阻为10Ωr =，最后经理想降压变压器2T 降为220V 向用户供电。

下列说法正确的是（ ）A ．变压器1T 的匝数比1∶10B ．变压器2T 的匝数比34:95:11n n =C ．输电线上损失的电功率为25kWD ．输电线上的电流为50A4．如图所示，三只完全相同的灯泡a 、b 、c 分别与电阻R 、电感L 、电容C 串联，再将三者并联，接在220V ，50Hz 的交变电压两端，三只灯泡亮度相同。

若接在220V ，60Hz 的交变电压两端，则（ ）A ．三只灯泡亮度不变B ．三只灯泡都将变亮C ．a 亮度不变，b 变亮，c 变暗D ．a 亮度不变，b 变暗，c 变亮5．如图，用一根总电阻为2R 粗细均匀的铜导线制成半径为L 的圆环，PQ 为圆环的直径，其左右两侧14圆面积内各存在垂直于圆环所在平面的匀强磁场，磁感应强度大小均为B ，但方向相反。

一根长度为2L 、电阻为R 的金属棒MN 绕着圆环的圆心O 点紧贴着圆环以角速度ω沿逆时针方向匀速转动，转动过程中金属棒MN 与圆环始终接触良好，不计一切阻力和摩擦，下列说法正确的是（ ）A ．转动过程中流过金属棒中电流方向始终是从N 到MB ．图示位置金属棒两端的电压大小为223B L ωC ．从PQ 位置开始计时，π02ω-时间内通过金属棒MN 的横截面电荷量为零 D ．金属棒旋转一周的过程中，金属棒中电流的有效值为223B L Rω6．一台发电机输出的电功率为50 kW ，输出电压为250 V ，现欲用变压器升压后向远处输电，输电线的总电阻为8Ω，若不考虑输电线路的感抗和容抗对输电的影响，则（ ） A ．输送电压越高，输电线上损失的功率越大B ．若升压变压器的变压比为1:4，输电线上损失的功率为20 kWC ．若升压变压器的变压比为1:8，输电线上损失的功率为10 kWD ．若不用升压变压器，输电线上损失的功率将达到320 kW7．图甲是某燃气灶点火装置的原理图。

《金版教程(物理）》2025高考科学复习解决方案第十二章交变电流电磁振荡与电磁波传感器第十二章核心素养提升[科学思维提炼]1．图像法：用图像描述交变电流的变化规律和电磁振荡的过程。

2．解析法：用表达式描述交变电流的变化规律。

3．等效法(1)旋转磁极式交流发电机产生正弦式交变电流的原理。

(2)从电流的热效应角度对交变电流有效值的定义。

(3)原线圈所在电路中含负载的变压器动态变化问题的分析思路。

4．分段法：根据定义，求解交变电流有效值的一般方法。

5．控制变量法：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系的实验。

6．理想模型法：理想变压器的定义。

7．转换法(1)电压互感器、电流互感器实际测量的原理。

(2)高压输电的思想。

(3)传感器的应用原理。

8．分析法：从输送电能的基本要求以及线路功率损耗的表达式P＝I2r，到电能输送中关于降低输电损耗的两个途径的研究思路。

9．守恒的思想(1)不考虑变压器的能量损耗情况下，变压器传递能量过程中能量守恒。

(2)远距离输电中，交变电源的输出功率＝用户输入功率＋线路上损耗的功率。

10．程序法(1)理想变压器动态变化问题、远距离输电动态变化问题的一般分析思路：根据两个决定关系和一个守恒关系进行推导、分析——①原线圈两端的电压U1和匝数比决定副线圈两端的电压U2；②副线圈的输出功率P出决定原线圈的输入功率P入；③能量在传递过程中总量守恒。

(2)传感器应用的一般模式和一般的工作过程。

11．对比法：电磁波的特性与机械波的特性的对比，电磁波谱各波段特性的分析。

[素养提升集训]一、选择题(本题共7小题)1.如图所示是一台发电机的结构示意图，其中N、S是永久磁体的两个磁极，它们的表面呈半圆柱面形状。

M是圆柱形铁芯，它与磁极的柱面共轴，铁芯上有一矩形线框，可绕与铁芯M共轴的固定转动轴旋转。

磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径的磁场。

若从图示位置开始计时，当线框绕固定转动轴匀速转动时，下列图像中能正确反映线框中感应电动势e随时间t变化规律的是()答案 D解析因发电机的两个磁极N、S呈半圆柱面形状，磁极间的磁感线呈辐向分布，线框与磁感应线垂直的两边所在处的磁感应强度的大小相等，故线框在磁场中转动时垂直切割磁感线，产生的感应电动势的大小不变，A、B错误；线框越过竖直方向的空隙段后，线框切割磁感线产生的感应电动势的方向发生变化，故C错误，D正确。

一、选择题1．黄冈中学有许多选课走班教室，有些教室的特种设备需要用可变电压为设备供电，小米同学设计了如图所示的变压器为某设备供电，理想变压器的原线圈连接一个 r =9Ω的电阻，且原线圈匝数n 1可以通过滑动触头 P 来调节，在副线圈两端连接了R =16Ω 的电阻，副线圈匝数n 2=1000。

在 A 、B 间加上一输出电压恒定的正弦交流电，下列说法正确的是（ ）A ．若交流电的周期增大，则变压器的输出功率会增大B ．若触头 P 向上移动，则电阻 R 消耗的功率一定减小C ．若触头 P 向下移动，则流过电阻 r 的电流一定减小D ．当 n 1=750时，电阻 R 消耗的功率最大2．单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场，若线圈所围面积里的磁通量随时间变化的规律如图所示，则（ ）A ．线圈中0时刻的感应电动势最大B ．线圈中1t 时刻的感应电动势最大C ．线圈中0至1t 时间内平均感应电动势为0.4VD ．线圈中1t 至2t 时间内感应电动势逐渐减小3．如图所示，面积为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sin e BS t ωω=的图是（ ）A ．B ．C．D．4．家用电子调光灯的调光原理是利用电子线路将输入的正弦交流电压的波形截去一部分，由截去部分的多少来调节电压，从而实现灯光的调节，比过去用变压器调压方便且体积较小。

如图所示为一个经过双向可控硅电子元件调节后加在台灯上的电压，即在正弦式电压的每一个12周期中，前面的14波形被截去，从而改变了台灯上的电压。

那么现在台灯上电压的有效值为（）A．U m B．m2C．m2UD．m4U5．如图所示，在以水平线段AD为直径的半圆形区域内有磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的有界匀强磁场。

现有一个闭合导线框ACD（由细软弹性电阻丝制成），端点A、D固定。

在竖直面内，将导线与圆周接触的C点以恒定角速度ω（相对圆心O）从A 点沿圆弧移动至D点，使导线框上产生感应电流。

交变电流综合复习一、正弦式交变电流（1）瞬时值：e =NBSωsin ωt (中性面开始计时) e =NBSωcos ωt (中性面的垂直面开始计时)（2）峰值：E m =NBSω，峰值与线圈的形状无关，与转轴的位置无关，但转轴必须垂直于磁场（3）周期：T=2πω 频率：f =1T（4）中性面和垂直面的比较1. 线圈处于中性面位置时，穿过线圈的Φ最大，但线圈中的电流为零．2. 线圈每次经过中性面时，线圈中感应电流方向都要改变．线圈转动一周，感应电流方向改变两次．【例1】有一个正方形线圈的匝数为10匝，边长为20 cm ，线圈总电阻为1 Ω，线圈绕OO ′轴以10π rad/s 的角速度匀速转动，如图所示，匀强磁场的磁感应强度为0.5 T ，问： (1)该线圈产生的交变电流电动势的峰值、电流的峰值分别是多少． (2)若从中性面位置开始计时，写出感应电动势随时间变化的表达式． (3)线圈从中性面位置开始，转过30°时，感应电动势的瞬时值是多大．【例2】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【例3】如图a 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b ）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（ ）【变式1】1.（多选）如图所示，矩形线圈abcd 放在匀强磁场中，ad ＝bc ＝l 1，ab ＝cd ＝l2.从图示位置起该线圈以角速度ω绕不同转轴匀速转动，则( ) A ．以OO ′为转轴时，感应电动势e ＝Bl 1l 2ωsin ωt B ．以O 1O 1′为转轴时，感应电动势e ＝Bl 1l 2ωsin ωt C ．以OO ′为转轴时，感应电动势e ＝Bl 1l 2ωcos ωtD ．以OO ′为转轴跟以ab 为转轴一样，感应电动势e ＝Bl 1l 2ωsin (ωt ＋π2)2. (多选)如图所示，一正方形线圈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 ′轴观察，线圈沿逆时针方向转动。