高考物理 热点题型和提分秘籍 专题10.1 交变电流的产生及描述（含解析）-人教版高三全册物理试题.doc

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1、专题10.1 交变电流的产生及描述【高频考点解读】1交变电流、交变电流的图象2正弦交变电流的函数表达式，峰值和有效值【热点题型】题型一 正弦式交变电流的产生及变化规律例1、如图1011(a)，线圈ab、cd绕在同一软铁芯上，在ab线圈中通以变化的电流，用示波器测得线圈cd间电压如图(b)所示，已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比，则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中，可能正确的是()图1011图1012【答案】C【提分秘籍】 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：线圈平面与中性面重合时，S B，最大，0，e0，i0，电流方向将发生改

2、变。线圈平面与中性面垂直时，SB，0，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EmnBS，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)规律物理量函数表达式图像磁通量mcos tBScos t电动势eEmsin tnBSsin t电压uUmsin tsin t电流iImsin tsin t【举一反三】 有一不动的矩形线圈abcd，处于范围足够大的可转动的匀强磁场中，如图1013所示。该匀强磁场是由一对磁极N、S产生，磁极以

3、OO为轴匀速转动。在t0时刻，磁场的方向与线圈平行，磁极N开始离开纸面向外转动，规定由abcda方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流I随时间t变化的图线是()图1013图1014解析：选C磁极以OO为轴匀速转动可等效为磁场不动线圈向相反方向转动，在t0时刻，由右手定则可知，产生的感应电流方向为abcda，磁场的方向与线圈平行，感应电流最大，故选项C正确。题型二 有效值的理解与计算例2、电阻R1、R2与交流电源按照图1017甲所示方式连接，R110 ，R220 。合上开关S后，通过电阻R2的正弦式交变电流i随时间t变化的情况如图乙所示。则()图1017A通过R1的电流有效值是1.2 ABR

4、1两端的电压有效值是6 VC通过R2的电流有效值是1.2 ADR2两端的电压最大值是6 V【答案】B【提分秘籍】 1公式法利用E、U、I计算，只适用于正(余)弦式交变电流。2利用有效值的定义计算(非正弦式电流)计算时“相同时间”至少取一个周期或为周期的整数倍。3利用能量关系当有电能和其他形式的能转化时，可利用能的转化和守恒定律来求有效值。【举一反三】 如图10111所示，表示一交流电的电流随时间而变化的图像，此交流电的有效值是()图10111A5 AB3.5 AC3.5 A D5 A题型三 交变电流“四值”的应用例3、如图10113所示，有一矩形线圈，面积为S，匝数为N，内阻为r，绕垂直磁感线

5、的对称轴OO以角度速匀速转动，从图示位置转90的过程中，下列说法正确的是()图10113A通过电阻R的电量QB通过电阻R的电量 QC外力做功平均功率 PD从图示位置开始计时，则感应电动势随时间变化的规律为eNBSsin t解析：从图示位置转90的过程中，磁通量变化BS，通过电阻R的电量 QIttN，答案：BC【提分秘籍】对交变电流“四值”的比较和理解物理量物理意义适用情况及说明瞬时值eEmsin tuUmsin tiImsin t计算线圈某时刻的受力情况峰值(最大值)EmnBSIm讨论电容器的击穿电压有效值对正(余)弦交流电有：EUI(1)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热等)(

6、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(4)电表的读数为有效值平均值BLn计算通过电路截面的电荷量【举一反三】 如图10115所示，一个单匝矩形导线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO匀速转动，转动周期为T0 。线圈产生的电动势的最大值为Em，则()图10115A线圈产生的电动势的有效值为EmB线圈转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为 C线圈转动过程中磁通量变化率的最大值为EmD经过2T0的时间，通过线圈电流的方向改变2次【高考风向标】1.【2015四川4】8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O

7、O，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e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压A峰值是e0 B峰值是2e0 C有效值是 D有效值是【答案】D【解析】由题意可知，线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，因此对单匝矩形线圈总电动势最大值为2e0，又因为发电机线圈共N匝，所以发电机线圈中总电动势最大值为2Ne0，根据闭合电路欧姆定律可知，在不计线圈内阻时，输出电压等于感应电动势的大小，即其峰值为2Ne0，故选项A、B错误；又由题意可知，若从图示位置开始计时，发电机线圈中产生的感应电流为正弦式交变电流，由其有效值与峰值的关系可知，U，即U，故选项C

8、错误；选项D正确。1.(多选)(2014天津卷，7)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t0时刻线圈平面均与中性面重合 B曲线a、b对应的线圈转速之比为23 C曲线a表示的交变电动势频率为25 Hz D曲线b表示的交变电动势有效值为10 V答案AC2.（2013江苏卷）如图所示，理想变压器原线圈接有交流电源，当副线圈上的滑片P处于图示位置时 ，灯泡L能发光要使灯泡变亮，可以采取的方法有() A向下滑动PB增大交流电源的电压C增大交流电源的频率D减小电容器C的电容【答案】BC【解析

9、】因为原、副线圈两端的电压与它们的匝数成正比，当向下滑动P时，相当于减少副线圈的匝数，导致副线圈两端的电压减小，流过灯泡L的电流也减小，灯泡变暗，选项A错误；增大交流电源的电压，则会使副线圈两端的电压也随之增大，灯泡变亮，选项B正确；电容器的电容越大，交流电源的频率越高，电容器对交变电流的阻碍作用就越小，灯泡就越亮，选项C正确，选项D错误3.(2012北京理综15)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式交流电源上，其消耗的电功率为.如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为()A5 V B5 V C10 V D10 V答案C解析根据P，

10、对直流电有P，对正弦式交流电有，所以正弦式交流电的有效值为U V，故交流电源输出电压的最大值UmU10 V，故选项C正确，选项A、B、D错误4.(2012广东理综19)某小型发电机产生的交变电动势为e50sin 100t(V)对此电动势，下列表述正确的有()A最大值是50 V B频率是100 HzC有效值是25 V D周期是0.02 s答案CD【高考押题】 1在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图1甲所示，产生的交变电动势的图像如图乙所示，则()图1At 0.005 s时线圈平面与磁场方向平行 Bt 0.010 s时线圈的磁通量变化率最大C线圈产生的交变电动势频率为10

11、0 HzD线圈产生的交变电动势有效值为311 V解析：选At0.005 s时线圈平面与磁场方向平行，感应电动势最大，选项A正确；t0.010 s时线圈的磁通量最大，变化率最小，选项B错误；线圈产生的交变电动势周期为0.02 s，频率为50 Hz，选项C错误；线圈产生的交变电动势最大值为311 V，选项D错误。2电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器。如图2甲所示为电吉他的拾音器的原理图，在金属弦的下方放置有一个连接到放大器的螺线管。一条形磁铁固定在管内，当拨动金属弦后，螺线管内就会产生感应电流，经一系列转化后可将电信号转为声音信号。若由于金属弦的振动，螺线管内的磁通量随时间t的变化如图乙所示，

12、则螺线管内感应电流i随时间t变化图像为()图2图3解析：选B由法拉第电磁感应定律，则螺线管内感应电流i随时间t变化图像为B。3(多选)如图4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，线圈沿顺时针方向转动。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L1，ad边的边长为L2，线圈电阻为R，转动的角速度为，则当线圈转至图示位置时()图4A线圈中感应电流的方向为abcdaB线圈中的感应电动势为2nBL2C穿过线圈的磁通量随时间的变化率最大D线圈ad边所受安培力的大小为，方向垂直纸面向里解析：选AC当线圈转至图示位置时由楞次定律可判

13、断出线圈中感应电流的方向为abcda，线圈中的感应电动势为nBL1L2，穿过线圈磁通量随时间的变化率最大，选项A、C正确，选项B错误；线圈ad边所受安培力的大小为，方向垂直纸面向里，选项D错误。4(多选)北京市东城区民用电网改造完成后，某居民小区变压器输出端的交变电压瞬时值表达式为u220sin 100t(V)，对此交变电压，下列表述正确的是()A最大值是220 VB频率是50 HzC有效值是220 V D周期是0.01 s解析：选BC此交变电压最大值是220 V，有效值是220 V，频率是50 Hz，周期是0.02 s，选项B、C正确A、D错误。5.(多选)如图5所示，某玩具电磁驱动发电机可

14、简化为在匀强磁场中的一匝闭合金属线圈，线圈平面与磁感应强度方向垂直，磁场的磁感应强度大小为B，线圈面积为S，电阻为R。当线圈以右边为轴，以恒定的角速度匀速转动时，下列叙述中正确的是()图5A产生的感应电流的有效值为B转过30时，线圈中的电流方向为逆时针C转过90的过程中，通过线圈导线某一横截面的电荷量为D线圈转动一周产生的热量为6(多选)图6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像如图乙所示。以下判断正确的是()图6A电流表的示数为10 AB线圈转

15、动的角速度为50 rad/sC0.01 s时线圈平面与磁场方向平行D0.02 s时电阻R中电流的方向自右向左7一个U形金属线框在匀强磁场中绕OO轴以相同的角速度匀速转动，通过导线给同一电阻R供电，如图7甲、乙所示。其中甲图中OO轴右侧有磁场，乙图中整个空间均有磁场，两磁场感应强度相同。则甲、乙两图中交流电流表的示数之比为()图7A1B12C14 D11解析：选A题图甲中的磁场只在OO轴的右侧，所以线框只在半周期内有感应电流产生，如图甲，电流表测得是有效值，所以I。题图乙中的磁场布满整个空间，线框中产生的感应电流如图乙，所以I，则II1，即A正确。8.如图8所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动

16、时产生的正弦交流电的图像，当调整线圈转速后，所产生的正弦交流电的图像如图线b所示。以下关于这两个正弦交流电的说法中正确的是()图8A线圈先后两次转速之比为12B交流电a的电压瞬时值u10sin 0.4t(V)C交流电b的电压最大值为 VD在图中t0时刻穿过线圈的磁通量为零9如图9，实验室一台手摇交流发电机，内阻r1.0 ，外接R9.0 的电阻。闭合开关S，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e10sin 10t(V)，则()图9A该交变电流的频率为10 HzB该电动势的有效值为10 VC外接电阻R所消耗的电功率为10 WD电路中理想交流电流表 的示数为1.0 A解析：选D由交流电的表达式可知10 rad/s，Em10 V，得f5 Hz，E10 V，A、B错误。I1 A，D正确。PRI2R9 W，C错误。10.小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图10所示。此线圈与一个R10 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10A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 AD交变电流的最大值为4 A