2019年高考物理专题复习练习：交变电流的产生和描述含解析

第56讲交变电流的产生和描述[研读考纲明方向][重读教材定方法](对应人教版选修3－2的页码及相关问题)1．P32图5.1－3，思考：(1)若自线圈从中性面开始计时，请写出电动势瞬时值表达式。

提示：e＝nBSωsinωt。

(2)若自线圈与磁感线平行时开始计时，请写出电动势瞬时值表达式。

提示：e＝nBSωcosωt。

(3)线圈每转一周，电流方向改变几次？在什么位置改变？提示：两次。

中性面位置。

2．P34[问题与练习]T5，思考图示时刻导线框中的瞬时电动势大小及电流方向。

提示：e＝32BSω，N→M→L→K→N。

3．P35图5.2－2，该交变电流有效值多大？提示：I＝ 2.8 A≈1.7 A。

4．P36[问题与练习]T2，能否把这个电容器接在交流电压是10 V的电路两端？为什么？提示：不能。

10 V交流电压最大值为10 2 V>10 V，电容器会被击穿。

5．P36～37[问题与练习]T3：通过灯丝电流的峰值是多少？T5：该电热器消耗功率为多大？提示：T3：铭牌标注的为有效值，I m＝2I＝2PU＝2112 A。

T5：求功率用有效值，P＝967.21 W。

6．P37图5.3－1，若提高交流电频率，灯泡亮度如何变？提示：变暗。

7．P38图5.3－4，若提高交流电频率，灯泡亮度如何变？提示：变亮。

8．P40[问题与练习]T1，三个电表读数如何变化？提示：A1示数增大，A2示数减小，A3示数不变。

9．P 43阅读“科学漫步”。

10．P 44[问题与练习]T 3：求原线圈匝数。

T 4：哪个线圈应该用较粗的导线？为什么？ 提示：T 3：U 1U 2＝n 1n 2，n 1＝U 1U 2n 2＝1600。

T 4：副线圈。

因为副线圈中电流大于原线圈中电流。

11．P 44[问题与练习]T 5，用户用电器增加时，各表读数如何变？提示：设、、、、的示数分别为U 1、U 2、U 3、I 1、I 2，则U 1、U 2不变，R 减小，所以I 2增大，I 1增大，U 3＝U 2－I 2R 0，减小。

第1讲 交变电流的产生和描述主干梳理 对点激活知识点交变电流、交变电流的图象 Ⅰ1．交变电流(1)定义：方向随时间做□01周期性变化的电流叫做交变电流。

(2)图象：用以描述交变电流随时间变化的规律，图a 、b 、c 、d 所示电流都属于交变电流，其中□02按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流，如图a 所示。

2．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□03匀速转动产生的电流是正弦式交变电流。

(2)中性面①中性面：□04与磁感线垂直的平面称为中性面。

②中性面的特点以及与峰值面(中性面的垂面)的比较(3)电流方向的改变：线圈通过中性面时，电流方向□05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□06两次。

(4)正弦式交流电的图象：如果从线圈位于中性面位置时开始计时，其图象为正弦曲线。

如图甲、乙所示。

(5)变化规律正弦式交变电流的函数表达式(线圈在中性面位置时开始计时)①电动势e 随时间变化的规律：□07e ＝E m sin ωt ，其中ω表示线圈转动的角速度，E m ＝n B S ω。

②负载两端的电压u 随时间变化的规律：□08u ＝U m sin ωt 。

③电流i 随时间变化的规律：□09i ＝I m sin ωt 。

知识点描述交变电流的物理量 Ⅰ1．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 ＝□011f 或f ＝□021T。

2．交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值(1)瞬时值：交变电流的电动势、电流或电压在某一□03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□04最大值。

(3)有效值①定义：让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的□05热量相等，就把这一直流的数值叫做这一交流的□06有效值。

板块三限时规范特训时间：45分钟满分：100分一、选择题(本题共10小题，每小题7分，共70分。

其中1～6为单选，7～10为多选)1.在磁感应强度B＝0.1 T的匀强磁场中，一面积S＝0.06 m2，电阻值r＝0.2 Ω的矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，产生频率为50 Hz的交变电流。

t＝0时，线圈平面与磁场垂直，如图所示。

则()A．t1＝0.005 s时线框的磁通量最大B．t2＝0.055 s时，电流的方向为abcdaC．从t＝0至t1＝0.005 s内，流经线框截面的电荷量为0.03 C D．保持交变电流频率不变，增加磁感应强度可增大电动势的最大值，但有效值不变答案 C解析交流电的频率为50 Hz，周期为0.02 s，在t＝0.005 s时，线圈由图示位置转过90°，此时的磁通量为零，A选项错误。

t＝0.055 s时，也就是线圈由图示位置转270°时，由楞次定律可知，电流方向应为adcba，B选项错误。

从t＝0至t1＝0.005 s内，q＝IΔt＝ΔΦr＝BSr＝0.03 C，C选项正确。

电动势的最大值E m＝BSω＝BS·2πf，当磁感应强度增大，其他量不变时，电动势的最大值增大，产生的是正弦式交流电，有效值E ＝E m 2也增大，D 选项错误。

2.如图所示为发电机结构示意图，其中N 、S 是永久磁铁的两个磁极，其表面呈半圆柱面状。

M 是圆柱形铁芯，它与磁极柱面共轴，铁芯上绕有矩形线框，可绕与铁芯共轴的固定轴转动。

磁极与铁芯间的磁场均匀辐向分布。

从图示位置开始计时，当线框匀速转动时，下图中能正确反映线框感应电动势e 随时间t 的变化规律的是( )答案 D解析 矩形线框在均匀辐向磁场中转动，v 始终与B 垂直，由E ＝Bl v 知E 大小不变，方向周期性变化，D 正确。

3．如图所示区域内存在匀强磁场，磁场的边界由x 轴和y ＝2sin π2x 曲线围成(x ≤2 m)，现把一边长为2 m 的正方形单匝线框以水平速度v ＝10 m/s 匀速地拉过该磁场区，磁场区的磁感应强度为0.4 T ，线框电阻R ＝0.5 Ω，不计一切摩擦阻力，则( )A．水平拉力F的最大值为8 NB．拉力F的最大功率为12.8 WC．拉力F要做25.6 J的功才能让线框通过此磁场区D．拉力F要做12.8 J的功才能让线框通过此磁场区答案 C解析线框匀速通过磁场区，产生的感应电流先增大后减小，形成正弦交流电，周期为2lv＝0.4 s，感应电动势最大值为E m＝Bl v＝8 V，有效值为4 2 V，感应电流最大值为16 A，有效值为8 2 A，则水平拉力最大值为F m＝BI m l＝12.8 N，A选项错误。

交流发电机的原理如图所示，OO′轴匀速转动，转动的角速度为10πrad/s，线圈转动过程中，穿过线圈的最大若从线圈平面与磁场平行的位置开始计时，在．图示位置，穿过线圈的磁通量为零，电动势最大，且最大值为两端的电压的有效值为ωR ＋．线圈中电流的瞬时表达式i＝NBSωR cosωt2＋＝2＋，R2NBSωR＋，B正确；从与中性面垂直位置开始计时，则过90°的过程中通过．线圈匀速转动的角速度为100 rad/s．线圈中产生感应电动势的最大值为100 2 V ．线圈中产生感应电动势的有效值为100 V．线圈中产生感应电流的有效值为 2 A＝0.6sin10πt(A)/s．风速加倍时电流的表达式为i＝1.2sin10πt(A)．图示位置穿过线框的磁通量变化率最大．灯泡中的电流方向每秒改变ω2π次．线框中产生感应电动势的表达式为e＝nBSωsinωt时刻线圈平面均与中性面垂直对应的线圈转速之比为：2表示的交变电动势频率为25 Hz表示的交变电动势为10 VT a：T b的周期为的最大值为[2019·湖南省长沙市长郡中学测试]如图所示，矩形线圈交流电，在图示位置开始计时，且按图示方向转动，则下列说法正确的是[2019·河北省廊坊一中模拟]如图所示，将一根绝缘硬金属导线弯曲成一个完整的正弦曲线形状，它通过两个小金属环与长直金属杆导通，图中．图甲表示交流电，图乙表示直流电．图甲电压的有效值为220 V，图乙电压的有效值小于220 V．图乙电压的瞬时值表达式为u＝2202sin100πt (V)．图甲电压经过匝数比为：10由于两图中表示的电流方向都随时间做周期性变化，因此都为交流电，的用电器的电功率为E2m2RTE＋倍，线圈中电动势的瞬时值为2＋，用电器的电功率为＋2，时间内通过用电器的电荷量为q ＝n Φm r ＋R ＝π＋，选项C 正确；4πtT，所以选项的时刻，穿过线圈的磁通量最大 2 V ．灯泡消耗的电功率为3 W第三象限存在垂直纸面向外的匀强磁场，如图所示，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度大小为线框面积为S，电阻为R，线框绕与匀速转动，从图示位置开始计时．下列说法正确的是3BSω甲乙等于2：1 ．：1 ．：1 ．：1答案：B解析：矩形交变电流的有效值甲：P I 21：I I 2m：⎝⎛＝：1．[2019·上海静安区模拟]如图所示，虚线上方是有界匀强磁场，扇形导线框绕垂直于框面的轴线框中感应电流方向以逆时针方向为正，当线框进入磁场时，通过线框的磁通量的变化率不变，即感应电动势及感应电流大小不变，由右手定则可知，电流方向为逆时针方向，为正值，当线框全部进入磁场后，通[2019·黑龙江省大庆市质量检测](多选)如图所示，N OO′匀速转动，线框面积为S ，线框的电阻、电流表的示数为I ，二极管为零，反向电阻无穷大．下列说法正确的是( )磁感应强度大小为B的匀强磁场中的单匝矩形线框转动．已知MN长为l1，NP时刻线框平面与纸面重合，下列说法正确的是( )155.5 V220 V消耗的功率小于50 W＝22484W＝正确；根据电源电压图象可知，电源的电压最大值为，所以D正确．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＝22R＝311U′2有R T，得2＝12·精美句子1、善思则能“从无字句处读书”。