高考物理母题解读（十一）交变电流1交变电流的产生与图像.doc

高考母题解读高考题千变万化，但万变不离其宗。千变万化的新颖高考题都可以看作是由母题衍生而来。研究母题，掌握母题解法，使学生触类旁通，举一反三，可使学生从题海中跳出来，轻松备考，事半功倍。母题1：交变电流的产生与图像【方法归纳】.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，线圈中就会产生出正弦式交变电流。线圈在匀强磁场中转动时，通过线圈的磁通量最大时，磁通量变化率为零，产生的感应电动势为零；通过线圈的磁通量为零时，磁通量变化率最大，产生的感应电动势最大；匝数为N，面积为S的线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度转动，产生的感应电动势（交变电动势）的最大值为Em=NBS。正弦式交变电流的图象是正弦曲线，由交变电流的图象可知交变电流的周期和最大值。交变电流的有效值是根据同时间、同电阻、产生相同热量的直流电流的数值来确定的。典例1。（2012·安徽理综）图1甲是交流发电机模型示意图。在磁感应强度为的匀强磁场中，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形成闭合电路。图1乙是线圈的住视图，导线ab和cd分别用它们的横截面来表示。已知ab长度为L1, bc长度为L2,线圈以恒定角速度逆时针转动。（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e1 的表达式；（2） 线圈平面处于与中性面成0夹角位置时开始计时，如图1丙所示，试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2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）e1=BL1L2sint.。（2）e2=BL1L2sin(t+0.)。（3）QR=R。【针对训练题精选解析】1（2011天津理综卷物理）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像如图2所示，则A. =0.005s时线框的磁通量变化率为零B. =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频率为100Hz2、（2011四川理综卷）如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T，转轴O1O2垂直于磁场方向，线圈电阻为2。从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60°时的感应电流为1A。那么A.线圈消耗的电功率为4WB.线圈中感应电流的有效值为2AC.任意时刻线圈中的感应电动势为e=4cosD. 任意时刻穿过线圈的磁通量为=sin3、（2010广东理综）图1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0.01s B.最大值是311V C.有效值是220V D.表达式为u=220sin100t（V） 4、（2007年高考北京理综）电阻R1、R2交流电源按照图1所示方式连接，R1=10，R2=20。合上开关后S后，通过电阻R2的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图2所示。则A、通过R1的电流的有效值是1.2A B、R1两端的电压有效值是6V C、通过R2的电流的有效值是1.2A D、R2两端的电压有效值是6V5（2012河南三市调研考试）如图所示为交流发电机示意图，线圈的AB边连在金属滑环K上，CD边连在滑环L上，导体做的两个电刷E、F分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接。关于其工作原理，下列分析正确的是 A当线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大 B当线圈平面转到中性面的瞬间，线圈中的感应电流最大 C当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量最小D当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，线圈中的感应电流最小答案：A解析：当线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大，感应电流为零，选项A正确B错误；线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量最小，感应电流最大，选项C正确D错误。6. （2008宁夏理综卷第19题）.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以角速度逆时针匀速转动。若以线圈平面与磁场夹角时（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7、（2007宁夏理综卷第17题）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1234560100u/Vt/102 sA该交流电的电压瞬时值的表达式为u100sin(25t)VB该交流电的频率为25 HzC该交流电的电压的有效值为100 D若将该交流电压加在阻值R100 的电阻两端，则电阻消耗的功率是50 W解析：由正弦交流电的电压随时间变化的规律图象可知，该交流电的电压峰值为100V，有效值为U=100/=50，周期T=0.04s，频率为f=1/T=25 Hz，选项AC错误B正确；若将该交流电压加在阻值R100 的电阻两端，则电阻消耗的功率是P=U2/R=50 W，选项D正确。答案：BD9（2005天津理综卷第16题）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 baBl(2l2nB)2/P2(l2nB)2/P(l2nB)2/2P(l2nB)2/P6