《2014年高考物理復(fù)習(xí) 第10章 第1課時(shí) 交變電流的產(chǎn)生和描述訓(xùn)練題 新人教版》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2014年高考物理復(fù)習(xí) 第10章 第1課時(shí) 交變電流的產(chǎn)生和描述訓(xùn)練題 新人教版（21頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、2014年高考物理復(fù)習(xí)（人教版通用）訓(xùn)練題：第10章 第1課時(shí) 交變電流的產(chǎn)生和描述（20頁(yè) ）考點(diǎn)內(nèi)容要求考綱解讀交變電流、交變電流的圖象1.交變電流的產(chǎn)生及其各物理量的變化規(guī)律，應(yīng)用交流電的圖象解決問(wèn)題2利用有效值的定義，對(duì)交變電流的有效值進(jìn)行計(jì)算3理想變壓器原、副線圈中電流、電壓、功率之間的關(guān)系應(yīng)用，變壓器動(dòng)態(tài)變化的分析方法4遠(yuǎn)距離輸電的原理和相關(guān)計(jì)算5傳感器的簡(jiǎn)單使用，能夠解決與科技、社會(huì)緊密結(jié)合的問(wèn)題.正弦交變電流的函數(shù)表達(dá)式、峰值和有效值理想變壓器遠(yuǎn)距離輸電實(shí)驗(yàn)：傳感器的簡(jiǎn)單使用第1課時(shí)交變電流的產(chǎn)生和描述考綱解讀1.能掌握交變電流的產(chǎn)生和描述，會(huì)寫(xiě)出交變電流的瞬時(shí)值表達(dá)式.2.能

2、認(rèn)識(shí)交變電流的圖象和進(jìn)行有效值、最大值的計(jì)算1 交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律關(guān)于線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的交變電流，下列說(shuō)法中正確的是 ()A線圈平面每經(jīng)過(guò)中性面一次，感應(yīng)電流的方向就改變一次，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向不變B線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流的方向改變一次C線圈平面每經(jīng)過(guò)中性面一次，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的方向都改變一次D線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的方向都改變一次答案C解析依據(jù)交流電的變化規(guī)律可知，如果從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，有eEmsin t和iImsin t；如果從垂直于中性面的位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，有eEmcos t和iImcos t.不難看出：線圈平面每經(jīng)過(guò)中性面一次，感應(yīng)電流的方向就改變一次，感

3、應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向也改變一次；線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流的方向和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向都改變兩次故正確答案為C.2 描述交變電流的物理量小型交流發(fā)電機(jī)中，矩形金屬線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與時(shí)間呈正弦函數(shù)關(guān)系，如圖1所示此線圈與一個(gè)R10 的電阻構(gòu)成閉合電路，不計(jì)電路的其他電阻，下列說(shuō)法正確的是 ()A交變電流的周期為0.125 s圖1B交變電流的頻率為8 Hz C交變電流的有效值為 AD交變電流的最大值為4 A答案C解析由題圖可知，交變電流的周期為0.250 s，頻率為4 Hz，交變電流的最大值為 A2 A，有效值為 A A，所以應(yīng)選C.3 有效值的計(jì)算電阻R1、R2與交流電源按照如圖2

4、甲所示方式連接，R110 、R220 .合上開(kāi)關(guān)S后，通過(guò)電阻R2的正弦交變電流i隨時(shí)間t變化的情況如圖乙所示則()圖2A通過(guò)R1的電流的有效值是1.2 ABR1兩端的電壓有效值是6 VC通過(guò)R2的電流的有效值是1.2 ADR2兩端的電壓有效值是6 V答案B解析由題圖知流過(guò)R2交流電電流的最大值I2m0.6 A，有效值I20.6 A，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由U2mI2mR212 V知，U212 V，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；因串聯(lián)電路電流處處相同，則I1m0.6 A，電流的有效值I10.6 A，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由U1I1R16 V，故選項(xiàng)B正確考點(diǎn)梳理一、交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律1 交變電流大小和方向都隨時(shí)間做周期性

5、變化的電流如圖3(a)、(b)、(c)、(d)所示都屬于交變電流其中按正弦規(guī)律變化的交變電流叫正弦式交變電流，簡(jiǎn)稱正弦式電流，如圖(a)所示圖32 正弦交流電的產(chǎn)生和圖象(1)產(chǎn)生：在勻強(qiáng)磁場(chǎng)里，線圈繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(2)中性面定義：與磁場(chǎng)方向垂直的平面特點(diǎn)a線圈位于中性面時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量最大，磁通量的變化率為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零b線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，兩次經(jīng)過(guò)中性面線圈每經(jīng)過(guò)中性面一次，電流的方向就改變一次(3)圖象：用以描述交流電隨時(shí)間變化的規(guī)律，如果線圈從中性面位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，其圖象為正弦函數(shù)曲線二、正弦交變電流的函數(shù)表達(dá)式、峰值和有效值1 周期和頻率(1)周期(T)：交變電流完成一

6、次周期性變化(線圈轉(zhuǎn)一周)所需的時(shí)間，單位是秒(s)，公式T.(2)頻率(f)：交變電流在1 s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)單位是赫茲(Hz)(3)周期和頻率的關(guān)系：T或f.2 正弦式交變電流的函數(shù)表達(dá)式(線圈在中性面位置開(kāi)始計(jì)時(shí))(1)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間變化的規(guī)律：eEmsin_t.(2)負(fù)載兩端的電壓u隨時(shí)間變化的規(guī)律：uUmsin_t.(3)電流i隨時(shí)間變化的規(guī)律：iImsin_t.其中等于線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，EmnBS.3 交變電流的瞬時(shí)值、峰值、有效值(1)瞬時(shí)值：交變電流某一時(shí)刻的值，是時(shí)間的函數(shù)(2)峰值：交變電流的電流或電壓所能達(dá)到的最大值，也叫最大值(3)有效值：跟交變電流的熱效應(yīng)等效的

7、恒定電流的值叫做交變電流的有效值對(duì)正弦交流電，其有效值和峰值的關(guān)系為：E，U，I.(4)平均值：是交變電流圖象中波形與橫軸所圍面積跟時(shí)間的比值4 瞬時(shí)值表達(dá)式的書(shū)寫(xiě)如圖4所示，圖線a是線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生正弦交流電的圖象，當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，所產(chǎn)生正弦交流電的圖象如圖線b所示，以下關(guān)于這兩個(gè)正弦交流電的說(shuō)法正確的是 ()A在圖中t0時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量均為零圖4B線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為32C交流電a的瞬時(shí)值表達(dá)式為u10sin 5t (V)D交流電b的最大值為5 V答案BC解析t0時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量最大，磁通量的變化率為零，故電壓為零，A錯(cuò)讀圖得兩次周期之比為23，由轉(zhuǎn)速n得轉(zhuǎn)速與

8、周期成反比，故B正確讀圖得a的最大值為10 V，5 rad/s，由交流電感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式eEmsin t (V)(從線圈在中性面位置開(kāi)始計(jì)時(shí))得，u10sin 5t (V)，故C正確交流電的最大值EmnBS，所以根據(jù)兩次轉(zhuǎn)速的比值可得，交流電b的最大值為10 V V，故D錯(cuò)方法提煉書(shū)寫(xiě)交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式的基本思路1 確定正弦交變電流的峰值，根據(jù)已知圖象讀出或由公式EmnBS求出相應(yīng)峰值2 明確線圈的初始位置，找出對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式如：(1)線圈從中性面位置開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，則it圖象為正弦函數(shù)圖象，函數(shù)式為iImsin t.(2)線圈從垂直中性面位置開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，則it圖象為余弦函數(shù)圖象，函數(shù)式為

9、iImcos t.考點(diǎn)一交變電流的變化規(guī)律1 正弦式交變電流的變化規(guī)律(線圈在中性面位置開(kāi)始計(jì)時(shí)) 規(guī)律物理量函數(shù)圖象磁通量mcos t BScos t電動(dòng)勢(shì)eEmsin t nBSsin t電壓uUmsin t sin t電流iImsin t sin t2. 兩個(gè)特殊位置的特點(diǎn)(1)線圈平面與中性面重合時(shí)，SB，最大，0，e0，i0，電流方向?qū)l(fā)生改變(2)線圈平面與中性面垂直時(shí)，SB，0，最大，e最大，i最大，電流方向不改變特別提醒1.只要線圈平面在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，就產(chǎn)生正弦式交流電，其變化規(guī)律與線圈的形狀、轉(zhuǎn)動(dòng)軸處于線圈平面內(nèi)的位置無(wú)關(guān)2 t圖象與對(duì)應(yīng)的et圖象是互余

10、的例1如圖5甲所示，一矩形線圈abcd放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并繞過(guò)ab、cd中點(diǎn)的軸OO以角速度逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)若以線圈平面與磁場(chǎng)夾角45時(shí)(如圖乙)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，并規(guī)定當(dāng)電流自a流向b時(shí)，電流方向?yàn)檎齽t下列四幅圖中正確的是()圖5審題指導(dǎo)解答本題應(yīng)注意以下三點(diǎn)：(1)確定t0時(shí)刻感應(yīng)電流的方向(2)利用t0時(shí)刻的速度確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小(3)判定t0時(shí)刻后短時(shí)間內(nèi)電流的變化趨勢(shì)解析該題考查交變電流的產(chǎn)生過(guò)程t0時(shí)刻，根據(jù)題圖乙表示的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，由右手定則知，此時(shí)ad中電流方向由a到d，線圈中電流方向?yàn)閍dcba，與規(guī)定的電流正方向相反，電流為負(fù)值又因?yàn)榇藭r(shí)ad、bc兩邊的切割速度方向與磁場(chǎng)方向成45夾

11、角，由E2Blv，可得E2BlvEm，即此時(shí)電流是最大值的倍，由圖乙還能觀察到，線圈在接下來(lái)45的轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，ad、bc兩邊的切割速度v越來(lái)越小，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)應(yīng)減小，感應(yīng)電流應(yīng)減小，故瞬時(shí)電流的表達(dá)式為iImcos (t)，則圖象為D圖象所描述，故D項(xiàng)正確答案D突破訓(xùn)練1如圖6所示是一臺(tái)發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，其中N、S是永久磁鐵的兩個(gè)磁極，它們的表面呈半圓柱面形狀M是圓柱形鐵芯，它與磁極的柱面共軸，鐵芯上有一矩形線框，可繞與鐵芯M共軸的固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)磁極與鐵芯之間的縫隙中形圖6成方向沿半徑、大小近似均勻的磁場(chǎng)若從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)線框繞固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，下列圖象中能正確反映線框中感應(yīng)電動(dòng)

12、勢(shì)e隨時(shí)間t變化規(guī)律的是()答案D解析因發(fā)電機(jī)的兩個(gè)磁極N、S呈半圓柱面形狀，磁極間的磁感線如圖所示，即呈輻向分布磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不變，僅方向發(fā)生改變，故線框在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)垂直切割磁感線，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小不變，線框越過(guò)空隙段后，由于線框切割磁感線方向發(fā)生變化，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向發(fā)生變化，綜上所述，D正確突破訓(xùn)練2實(shí)驗(yàn)室里的交流發(fā)電機(jī)可簡(jiǎn)化為如圖7所示的模型，正方形線圈在水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞垂直于磁感線的OO軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)今在發(fā)電機(jī)的輸出端接一個(gè)電阻R和理想電壓表，并讓線圈每秒轉(zhuǎn)25圈，讀出電壓表的示數(shù)為10 V已知R10 ，線圈電阻忽略不計(jì)，下列說(shuō)法正確的是 ()A線圈平面與磁場(chǎng)平行時(shí)

13、，線圈中的瞬時(shí)電流為零圖7B從線圈平面與磁場(chǎng)平行開(kāi)始計(jì)時(shí)，線圈中感應(yīng)電流瞬時(shí)值表達(dá)式為isin 50t AC流過(guò)電阻R的電流每秒鐘方向改變25次D電阻R上的熱功率等于10 W答案D解析線圈平面與磁場(chǎng)平行時(shí)，瞬時(shí)感應(yīng)電流最大，A錯(cuò)從線圈平面與磁場(chǎng)平行時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，m10 V，f25 Hz，icos 50t A，B錯(cuò)電流方向每秒改變50次，C錯(cuò)PR10 W，D正確考點(diǎn)二交流電有效值的求解有效值是交流電中最重要的物理量，必須會(huì)求解，特別是正弦交流電的有效值，應(yīng)記住公式求交變電流有效值的方法有：(1)利用I，U，E計(jì)算，只適用于正(余)弦式交流電(2)非正弦式交流電有效值的求解根據(jù)電流的熱效應(yīng)進(jìn)行計(jì)算，

14、其中，交變電流的有效值是根據(jù)電流通過(guò)電阻時(shí)產(chǎn)生的熱效應(yīng)定義的，即讓交變電流和直流電流通過(guò)相同的電阻，在相同的時(shí)間里若產(chǎn)生的熱量相同，則交變電流(電壓)的有效值就等于這個(gè)直流電流(電壓)的值，即求解交變電流有效值問(wèn)題必須在相同電阻、相同時(shí)間、相同熱量的“三同”原則下求解例2如圖8所示，圖甲和圖乙分別表示正弦脈沖波和方波的交變電流與時(shí)間的變化關(guān)系若使這兩種電流分別通過(guò)兩個(gè)完全相同的電阻，則經(jīng)過(guò)1 min的時(shí)間，兩電阻消耗的電功之比W甲W乙為 ()圖8A1 B12 C13 D16解析電功的計(jì)算中，I要用有效值計(jì)算，圖甲中，由有效值的定義得()2R21020()2R2102IR6102，得I1 A；圖

15、乙中，I的值不變，I21 A，由WUItI2Rt可以得到W甲W乙13.答案C突破訓(xùn)練3如圖9甲所示，為一種調(diào)光臺(tái)燈電路示意圖，它通過(guò)雙向可控硅電子器件實(shí)現(xiàn)了無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)亮度給該臺(tái)燈接220 V的正弦交流電后加在燈管兩端的電壓如圖乙所示，則此時(shí)交流電壓表的示數(shù)為 ()圖9A220 V B110 V C. V D. V答案B解析本題考查電壓的有效值的計(jì)算設(shè)電壓的有效值為U，根據(jù)有效值定義有T，解得U110 V，則B項(xiàng)正確考點(diǎn)三交變電流的“四值”的比較與理解1 交變電流的瞬時(shí)值、峰值、有效值和平均值的比較物理量物理含義重要關(guān)系適用情況及說(shuō)明瞬時(shí)值交變電流某一時(shí)刻的值eEmsin tiImsin t計(jì)算線

16、圈某時(shí)刻的受力情況峰值最大的瞬時(shí)值EmnBSIm討論電容器的擊穿電壓有效值跟交變電流的熱效應(yīng)等效的恒定電流的值EUI適用于正(余)弦式交變電流(1)計(jì)算與電流的熱效應(yīng)有關(guān)的量(如電功、電功率、電熱等)(2)電氣設(shè)備“銘牌”上所標(biāo)的一般是有效值(3)保險(xiǎn)絲的熔斷電流為有效值平均值交變電流圖象中圖線與時(shí)間軸所夾的面積與時(shí)間的比值Bln計(jì)算通過(guò)電路截面的電荷量2. 交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式的求法(1)先求電動(dòng)勢(shì)的最大值EmnBS；(2)求出角速度，；(3)明確從哪一位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，從而確定是正弦函數(shù)還是余弦函數(shù)；(4)寫(xiě)出瞬時(shí)值的表達(dá)式例3如圖10所示，線圈abcd的面積是0.05 m2，共100匝，線圈

17、電阻為1 ，外接電阻R9 ，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B T，當(dāng)線圈以300 r/min的轉(zhuǎn)速勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)問(wèn)：(1)若從線圈處于中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，寫(xiě)出線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式；(2)線圈轉(zhuǎn)過(guò) s時(shí)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值多大？圖10(3)電路中，電壓表和電流表的示數(shù)各是多少？(4)從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，經(jīng) s通過(guò)電阻R的電荷量是多少？解析(1)eEmsin tnBS2fsin (2ft)1000.052sin (2t) V50sin 10t V(2)當(dāng)t s時(shí)，e50sin (10) V43.3 V .(3)電動(dòng)勢(shì)的有效值為E V35.4 V，電流表示數(shù)I A3.54 A，電壓表示數(shù)UIR3.549 V31.8

18、6 V.(4) s內(nèi)線圈轉(zhuǎn)過(guò)的角度t2.該過(guò)程中，BSBScos BS，由，得q C C.答案(1)e50sin 10t V(2)43.3 V(3)31.86 V3.54 A(4) C例4一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1n2115，原線圈與正弦交變電源連接，輸入電壓u如圖11所示副線圈僅接入一個(gè)10 的電阻則 ()圖11A流過(guò)電阻的電流是20 AB與電阻并聯(lián)的電壓表的示數(shù)是100 VC經(jīng)過(guò)1分鐘電阻發(fā)出的熱量是6103 JD變壓器的輸入功率是1103 W解析原線圈中電壓的有效值是220 V由變壓比知副線圈中電壓為100 V，流過(guò)電阻的電流是10 A；與電阻并聯(lián)的電壓表的示數(shù)是100 V；經(jīng)過(guò)1

19、 分鐘電阻發(fā)出的熱量是6104 J；P入P出 V1103 W只有D項(xiàng)正確答案D突破訓(xùn)練4一正弦交流電的電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖12所示由圖可知 ()圖12A該交流電的電壓瞬時(shí)值的表達(dá)式為u100sin (25t) VB該交流電的頻率為25 HzC該交流電的電壓的有效值為100 VD若將該交流電壓加在阻值為R100 的電阻兩端，則電阻消耗的功率是50 W答案BD解析從題圖中可知，交流電周期T4102 s，峰值電壓Um100 V，故交流電的頻率f25 Hz，有效值U50 V將該交流電壓加在R100 的電阻兩端時(shí)，電阻消耗的熱功率P50 W，電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式uUmsin t100sin (50t)

20、 V，故正確選項(xiàng)為B、D.高考題組1 (2012北京理綜15)一個(gè)小型電熱器若接在輸出電壓為10 V的直流電源上，消耗電功率為P；若把它接在某個(gè)正弦式交流電源上，其消耗的電功率為.如果電熱器電阻不變，則此交流電源輸出電壓的最大值為()A5 V B5 V C10 V D10 V答案C解析根據(jù)P，對(duì)直流電有P，對(duì)正弦式交流電有，所以正弦式交流電的有效值為U V，故交流電源輸出電壓的最大值UmU10 V，故選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)誤2 (2012廣東理綜19)某小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)為e50sin 100t(V)對(duì)此電動(dòng)勢(shì)，下列表述正確的有()A最大值是50 V B頻率是100 HzC有效值

21、是25 V D周期是0.02 s答案CD解析交變電動(dòng)勢(shì)eEmsin t或eEmcos t，其中Em為電動(dòng)勢(shì)的最大值，為角速度，有效值E，周期T，頻率f.由e50sin 100t(V)知，Em50 V，E V25 V，T s0.02 s，f Hz50 Hz，所以選項(xiàng)C、D正確3 (2011四川理綜20)如圖13所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的矩形線圈的周期為T(mén)，轉(zhuǎn)軸O1O2垂直于磁場(chǎng)方向，線圈電阻為2 .從線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，線圈轉(zhuǎn)過(guò)60時(shí)的感應(yīng)電流為1 A那么()A線圈消耗的電功率為4 WB線圈中感應(yīng)電流的有效值為2 A 圖13C任意時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e4cos tD任意時(shí)刻穿

22、過(guò)線圈的磁通量為sin t答案AC解析從線圈平面平行于磁感線開(kāi)始計(jì)時(shí)，交變電流的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式為eEmcos t，則感應(yīng)電流icos ，由題給條件有：1，解得Em4 V，則Im2 A，I有效 A，線圈消耗的電功率PIR4 W，所以A正確，B錯(cuò)誤e4cos t4cos t，故C正確由EmBSm得m，故任意時(shí)刻sin t，故D錯(cuò)誤模擬題組4 一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的正弦規(guī)律圖象如圖14甲所示電路組成如圖乙所示，已知發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻為5.0 ，外接燈泡阻值為95.0 ，燈泡正常發(fā)光，則()圖14A電壓表的示數(shù)為220 VB電路中的電流方向每秒鐘改變50次C燈泡消耗的功率為509 WD

23、發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為24.2 J答案D解析電壓表的示數(shù)應(yīng)為有效值，U209 V，A項(xiàng)錯(cuò)；電路中的電流方向每秒鐘改變100次，B項(xiàng)錯(cuò)；P燈459.8 W，C項(xiàng)錯(cuò)；發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻的發(fā)熱功率為PI2r()2r24.2 W，每秒生熱24.2 J，D項(xiàng)對(duì)5 在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖15甲所示，金屬線框的總電阻為R，金屬線框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的圖象如圖乙所示，則 () 甲 乙圖15At0.005 s時(shí)線框的磁通量變化率為零Bt0.01 s時(shí)線框平面與中性面重合C線框中產(chǎn)生的電功率為PD線框中產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)頻率為50 Hz答案BCD解析由題圖乙可知在0.0

24、05 s時(shí)，電動(dòng)勢(shì)最大，那么線框的磁通量的變化率應(yīng)為最大，A項(xiàng)錯(cuò)在0.01 s時(shí)，e0，線框位于中性面位置，線框中的電功率為P()2/R，B、C項(xiàng)正確；e的頻率f Hz50 Hz，D項(xiàng)正確(限時(shí)：45分鐘)題組1對(duì)交變電流的產(chǎn)生及圖象的考查1 如圖1甲所示，矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈中產(chǎn)生的交變電流如圖乙所示，設(shè)沿abcda方向?yàn)殡娏髡较颍瑒t ()圖1A乙圖中Oa時(shí)間段對(duì)應(yīng)甲圖中A至B圖的過(guò)程B乙圖中c時(shí)刻對(duì)應(yīng)甲圖中的C圖C若乙圖中d等于0.02 s，則1 s內(nèi)電流的方向改變了50次D若乙圖中b等于0.02 s，則交流電的頻率為50 Hz答案A解析由交變電流的產(chǎn)生原理

25、可知，甲圖中的A、C兩圖中線圈所在的平面為中性面，線圈在中性面時(shí)電流為零，再經(jīng)過(guò)1/4個(gè)周期電流達(dá)到最大值，再由楞次定律判斷出電流的方向，因此甲圖中A至B圖的過(guò)程電流為正，且從零逐漸增大到最大值，A對(duì)；甲圖中的C圖對(duì)應(yīng)的電流為零，B錯(cuò)；每經(jīng)過(guò)中性面一次線圈中的電流方向就要改變一次，所以一個(gè)周期內(nèi)電流方向要改變兩次，所以在乙圖中對(duì)應(yīng)Od段等于交變電流的一個(gè)周期，若已知d等于0.02 s，則頻率為50 Hz，1 s內(nèi)電流的方向?qū)⒏淖?00次，C錯(cuò)；若乙圖中b等于0.02 s，則交流電的頻率應(yīng)該為25 Hz，D錯(cuò)2 如圖2所示，矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，可以分別繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸P1和P2以相

26、同的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到與磁場(chǎng)方向平行時(shí) ()A線圈繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電流等于繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電流B線圈繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電動(dòng)勢(shì)小于繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電動(dòng)勢(shì)C線圈繞P1和P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)電流的方向相同，都是abcd圖2D線圈繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)dc邊受到的安培力大于繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)dc邊受到的安培力答案A解析產(chǎn)生正弦交流電的條件是軸和磁感線垂直，與軸的位置和線圈形狀無(wú)關(guān)，兩種情況下轉(zhuǎn)到圖示位置時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E具有最大值EmnBS，由歐姆定律I可知此時(shí)I相等，A正確，B錯(cuò)誤；由右手定則可知電流方向?yàn)閍dcb，故C錯(cuò)誤；兩種情況下dc邊受的安培力均為FBlcdI，故D錯(cuò)誤3 如圖所示，面積均為S的單匝線圈繞其對(duì)稱軸或中

27、心軸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，能產(chǎn)生正弦交變電動(dòng)勢(shì)eBSsin t的圖是 ()答案A解析線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸(軸在線圈所在平面內(nèi))勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的正弦交變電動(dòng)勢(shì)為eBSsin t，由這一原理可判斷，A圖中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為eBSsin t；B圖中的轉(zhuǎn)動(dòng)軸不在線圈所在平面內(nèi)；C、D圖轉(zhuǎn)動(dòng)軸與磁場(chǎng)方向平行，而不是垂直4 矩形線框繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)且沿線框平面的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生了交變電流，下列說(shuō)法正確的是()A當(dāng)線框位于中性面時(shí)，線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大B當(dāng)穿過(guò)線框的磁通量為零時(shí)，線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也為零C每當(dāng)線框經(jīng)過(guò)中性面時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或感應(yīng)電流方向就改變一次D線框經(jīng)過(guò)中性面時(shí)，各邊不切

28、割磁感線答案CD解析線框位于中性面時(shí)，線框平面與磁感線垂直，穿過(guò)線框的磁通量最大，但此時(shí)切割磁感線的兩邊速度方向與磁感線平行，不切割磁感線，穿過(guò)線框的磁通量的變化率等于零，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或感應(yīng)電流的方向在此時(shí)刻改變垂直于中性面時(shí)，穿過(guò)線框的磁通量為零，切割磁感線的兩邊的速度與磁感線垂直，有效切割速度最大，此時(shí)穿過(guò)線框的磁通量的變化率最大，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大故C、D正確5 (2012安徽理綜23)圖3甲是交流發(fā)電機(jī)模型示意圖在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一矩形線圈abcd可繞線圈平面內(nèi)垂直于磁感線的軸OO轉(zhuǎn)動(dòng)，由線圈引出的導(dǎo)線ae和df分別與兩個(gè)跟線圈一起繞OO轉(zhuǎn)動(dòng)的金屬圓環(huán)

29、相連接，金屬圓環(huán)又分別與兩個(gè)固定的電刷保持滑動(dòng)接觸，這樣矩形線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)中就可以保持和外電路電阻R形成閉合電路圖乙是線圈的主視圖，導(dǎo)線ab和cd分別用它們的橫截面來(lái)表示已知ab長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，bc長(zhǎng)度為L(zhǎng)2，線圈以恒定角速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)(只考慮單匝線圈) 甲乙丙圖3(1)線圈平面處于中性面位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，試推導(dǎo)t時(shí)刻整個(gè)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e1的表達(dá)式；(2)線圈平面處于與中性面成0夾角位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，如圖丙所示，試寫(xiě)出t時(shí)刻整個(gè)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e2的表達(dá)式；(3)若線圈電阻為r，求線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱(其他電阻均不計(jì))答案(1)e1BL1L2sin t(2)e2BL1L2sin (t0

30、)(3)解析(1)如圖所示，矩形線圈abcd在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，ab、cd切割磁感線，且轉(zhuǎn)動(dòng)的半徑為r，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)ab、cd的線速度vr，且與磁場(chǎng)方向的夾角為t，所以，整個(gè)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e12BL1vsin tBL1L2sin t.(2)當(dāng)t0時(shí)，線圈平面與中性面的夾角為0，則t時(shí)刻時(shí)，線圈平面與中性面的夾角為t0故此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值e22BL1vsin (t0)BL1L2sin (t0)(3)線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值EmBL1L2，故有效值E回路中電流的有效值I根據(jù)焦耳定律知轉(zhuǎn)動(dòng)一周電阻R上的焦耳熱為QI2RT2R.題組2對(duì)交變電流“四值”的考查6 如圖4所示，垂直于紙面向里的磁感應(yīng)

31、強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)以虛線為界，虛線左側(cè)磁場(chǎng)范圍足夠大，單匝矩形線圈中的軸線與磁場(chǎng)邊界重合，線圈以恒定的角速度繞中軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈所圍面積為S，線圈導(dǎo)線的總電阻為R.t0時(shí)刻線圈平面與紙面重合，以下說(shuō)法正確的是()A時(shí)刻t線圈中電流的瞬時(shí)值icos tB線圈中電流的有效值I圖4C線圈中電流的有效值ID線圈消耗的電功率P答案B解析電動(dòng)勢(shì)的最大值應(yīng)為Em，t0時(shí)，e0，因此瞬時(shí)值表達(dá)式應(yīng)為eBSsin t，isin t，A項(xiàng)錯(cuò)；電流的有效值I，B項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯(cuò)誤；線圈消耗的電功率應(yīng)為PI2R，D項(xiàng)錯(cuò)，因此正確選項(xiàng)為B.7. 如圖5所示，矩形線圈abcd繞軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生交流電，在圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，則

32、下列說(shuō)法正確的是 ()At0時(shí)穿過(guò)線圈的磁通量最大，產(chǎn)生的感應(yīng)電流最大Bt(T為周期)時(shí)感應(yīng)電流沿abcda方向圖5C若轉(zhuǎn)速增大為原來(lái)的2倍，則交變電流的頻率是原來(lái)的2倍D若轉(zhuǎn)速增大為原來(lái)的2倍，則產(chǎn)生的電流有效值為原來(lái)的4倍答案BC解析圖示時(shí)刻，ab、cd邊切割磁感線的有效速率為零，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，A錯(cuò)誤；根據(jù)線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，確定時(shí)線圈的位置，用右手定則可以確定線圈中的感應(yīng)電流方向沿abcda方向，B正確；根據(jù)轉(zhuǎn)速和頻率的定義可知C正確；根據(jù)2f，EmnBS，E，I可知電流有效值變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，D錯(cuò)誤8 如圖6，交流發(fā)電機(jī)的矩形線圈邊長(zhǎng)abcd0.4 m，adbc0.2 m，線圈匝數(shù)N

33、100，電阻r1 ，線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.2 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸以100 rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，外接電阻R9 ，以圖示時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)，則()A電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值為160sin (100t) VBt0時(shí)線圈中磁通量變化率最大 圖6Ct s時(shí)線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大D交變電流的有效值是8 A答案BCD解析圖示時(shí)刻線圈平面垂直于中性面，電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值eNBScos t1000.2(0.40.2)100cos (100t) V160cos (100t) V，A錯(cuò)誤圖示時(shí)刻即t0時(shí)，0，但最大，B正確t s時(shí)，eEm，C正確，交變電流的有效值是8 A，D正確9 如圖7所示，矩形線圈面積為S，匝數(shù)為

34、N，線圈電阻為r，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞OO軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，外電路電阻為R，當(dāng)線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)60的過(guò)程中，下列判斷正確的是 ()A電壓表的讀數(shù)為B通過(guò)電阻R的電荷量為q圖7C電阻R所產(chǎn)生的焦耳熱為QD當(dāng)線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)60時(shí)的電流為答案AB解析線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生了正弦交流電，其電動(dòng)勢(shì)的最大值EmNBS，電動(dòng)勢(shì)的有效值E，電壓表的讀數(shù)等于交流電源路端電壓，且為有效值，則UR，A正確；求通過(guò)電阻R的電荷量要用交流電的平均電流，則qt，故B正確；電阻R上產(chǎn)生的熱量應(yīng)該用有效值來(lái)計(jì)算，則電阻R產(chǎn)生的熱量QI2Rt2R，故C錯(cuò)誤；線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)60時(shí)的電流為瞬時(shí)值，則isin t

35、sin ，故D錯(cuò)誤10如圖8所示，一個(gè)半徑為r的半圓形線圈，以直徑ab為軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為n，ab的左側(cè)有垂直于紙面向里(與ab垂直)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.M和N是兩個(gè)集流環(huán)，負(fù)載電阻為R，線圈、電流表和連接導(dǎo)線的電阻不計(jì)，求：(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值；(2)從圖示位置起轉(zhuǎn)過(guò)1/4轉(zhuǎn)的時(shí)間內(nèi)負(fù)載電阻R上產(chǎn)生的熱量；(3)從圖示位置起轉(zhuǎn)過(guò)1/4轉(zhuǎn)的時(shí)間內(nèi)通過(guò)負(fù)載電阻R的電荷量；圖8(4)電流表的示數(shù)答案(1)2Bnr2(2)(3)(4)解析(1)線圈繞軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在電路中產(chǎn)生如圖所示的交變電流此交變電動(dòng)勢(shì)的最大值為EmBSB2n2Bnr2(2)在線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)1/4轉(zhuǎn)的時(shí)間內(nèi)，電動(dòng)勢(shì)的有效值為E電阻R上產(chǎn)生的熱量Q()2R(3)在線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)1/4轉(zhuǎn)的時(shí)間內(nèi)，電動(dòng)勢(shì)的平均值為通過(guò)R的電荷量qtt(4)設(shè)此交變電動(dòng)勢(shì)在一個(gè)周期內(nèi)的有效值為E，由有效值的定義得T，解得E故電流表的示數(shù)為I.