期末复习学案五交变电流的产生及描述

1、期末复习学案五 交变电流的产生及描述一、 交变电流的产生及规律1两个特殊位置(1)中性面(SB位置)线圈平面与礠场垂直的位置，此时最大为0，e为0，i为0.线圈每经过中性面时，电流方向发生改变，线圈转一圈电流方向改变两次(2)垂直中性面位置(SB位置)此时为0，为最大，e最大，i最大2正弦式交流电的峰值：EmNBS3正弦式交流电的瞬时值表达式：eEm sin t，uUm sin t，iImsin t【例1】线圈在匀强磁场中匀速转动，随时间变化的图象如图所示，则()A在A和C时刻线圈平面和磁场平行B在B和D时刻线圈中的磁通量为零C从A时刻到B时刻线圈转动的角度为radD从O时刻到D时刻该交变电流

2、方向会改变2次针对训练1一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图甲所示，则下列说法中错误的是()At0时刻，线圈平面与中性面垂直Bt0.01 s时刻，线圈中磁通量变化率最大Ct0.02 s时刻，交流电动势最大D该线圈相应的交流电动势如图14乙所示二、描述交变电流的物理量1周期(T)：交变电流完成 所需的时间，用T表示，单位是秒2频率(f)：交变电流在 内完成 的次数，用 表示，单位是赫兹，符号是 .3转速(n)：线圈单位时间(1 s或1 min)转过的圈数，单位是r/s或r/min.4各物理量之间的关系： f 2f 2n(n的单位为r/s)5.正弦

3、式交变电流的有效值I、U与峰值Im、Um的关系：I，U.6平均值的应用|：计算通过导体某一截面的电荷量时，只能用交变电流的平均值，即q·ttn【例2】如图所示是一多匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动所产生的交变电动势的图象，根据图象可知()A此交变电动势的瞬时表达式为e200 sin 0.02TVB此交变电动势的瞬时表达式为e200 sin 100 tVCt0.01 s时，穿过线圈的磁通量为零Dt0.02 s时，穿过线圈的磁通量的变化率最大针对训练2一个面积为S的矩形线圈在匀强磁场中以某一边为轴做匀速转动，磁场方向与轴垂直线圈中感应电动势e与时间t的关系如图15所示则磁感应强

4、度B_，在t时刻，电动势的瞬时值等于_.图15【例3】图(1)、图(2)分别表示两种电压的波形，其中图(1)所示电压按正弦规律变化下列说法正确的是()A图(1)表示交流电，图(2)表示直流电B两种电压的有效值相等C图(1)所示电压的瞬时值表达式为u311sin100tVD图(1)所示电压经匝数比为101的变压器变压后，频率变为原来的针对训练3某交流电压随时间变化如图所示，则此交流电的频率是_Hz.若将该电压加在10F的电容器上，则电容器的耐压值不得小于_V.课时训练1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观察，线圈沿逆时针方向转动已知匀强磁场的磁

5、感应强度为B，线圈匝数为n，边长为l，电阻为R，转动的角速度为.则当线圈转至图示位置时()A线圈中感应电流的方向为abcdaB线圈中的感应电流为C穿过线圈的磁通量为0D穿过线圈磁通量的变化率为02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(a)所示，产生的交变电动势的图象如图(b)所示，则()(a)(b)At0.005 s时线框的磁通量变化率为零Bt0.01s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100Hz3(2012·北京理综)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

6、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 V4交流发电机线圈电阻r1 ，用电器电阻R9 ，电压表示数为9 V，如图所示，那么该交流发电机() A电动势的峰值为10 VB电动势的有效值为9 VC交流发电机线圈通过中性面时电动势的瞬时值为10 V D交流发电机线圈自中性面转过90°的过程中的平均感应电动势为 V5一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甲所示已知发电机线圈内阻为5.0，现外接一只电阻为95.0的灯泡，如图乙所示，则()A电压表的示数为220VB电路中的电流方向每秒钟改变50

7、次C灯泡实际消耗的功率为484WD发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J6一个耐压为250V、电容为4.0×108F的电容器，它可与电动势为_V的交流电源连接，当接在交流电源上时所带的最大电荷量为_C.7一个标有“220V,200 W”的电炉接入U156sin 314tV的电路，通过电炉的电流瞬时值表达式是i_A；与其串联的交流电流表的示数为_A，并联的交流电压表示数是_V，电炉消耗功率P为_W.8如图所示，一边长为l的正方形线圈abcd绕对称轴OO在匀强磁场中转动，转速为n120转/分，若已知边长l20cm，匝数N20，磁感应强度B0.2T，求：(1)转动中的最大电动势及位

8、置；(2)从中性面开始计时的电动势瞬时值表达式；(3)从图示位置转过90°过程中的平均电动势9如图所示，矩形线框匝数N250匝，ab12cm，ad10cm，线框置于BT的匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以4rad/s的角速度匀速转动，线框通过滑环与外电路相连，外电路接有R12的电阻及一只发光电压和熄灭电压都为12V的氖泡L，求：(1)当S接e时，电流表读数为多少？R的热功率为多大？10min内外力对线框做功多少？(2)当S接f时，氖泡闪光频率为多大？通电10min，氖泡发光总时间为多少？(线框电阻不计)10如图所示，在匀强磁场中，有一个内阻r3，面积S0.02m2的半圆形导线框可绕OO轴旋

9、转已知匀强磁场的磁感应强度BT.若线框以100rad/s的角速度匀速转动，且通过电刷给“6V12 W”的小灯泡供电，则：(1)若从图示位置开始计时，则线框中感应电动势的瞬时值表达式如何？(2)从图示位置开始，线框转过90°的过程中，流过导线横截面的电荷量是多少？该电荷量与线框转动的快慢是否有关？(3)由题所给已知条件，外电路所接小灯泡能否正常发光？如不能，则小灯泡实际功率为多大？答案精析一、【例1】【答案】A【解析】在B、D时刻线圈平面与中性面重合，磁通量最大，此时切割磁感线的两边速度与磁感线平行，电流为零，故B项错；A、C时刻线圈平面与中性面垂直，即线圈平面与磁场平行，磁通量为零，

10、但是两边切割磁感线的速度最大，电流最大，A项对；从A时刻到B时刻线圈转动的角度为/2rad，C项错；从O时刻到D时刻电流有三次为零的时刻，故该交变电流方向会改变3次，D项错针对训练1【答案】ACD【解析】t0时，最大，线圈平面与中性面平行，t0.01 s时，0，但的变化率最大，t0.02 s时刻是最大值，电动势最小为零，et图象应是正弦曲线，A、C、D错，B对二、1一次周期性变化21 s 周期性变化 f Hz【例2】【答案】B针对训练2【答案】【解析】由EmBSBS·2/T，知B由图象可知从垂直于中性面位置，即BS位置开始计时，经t，e=Emcos*=.【例3】【答案】C【解析】本题

11、全面考查了交流电的有关知识，如交、直流电的判断，交流电的有效值，正弦式交流电的瞬时值表达式及变压器的有关知识电流方向随时间周期性变化的电流为交流，电流方向不改变的为直流，显然两图中表示的都是交流电，A选项错误；两种电压的最大值相同，但图(1)中是正弦交流电，有效值为V220V，图(2)是锯齿形交流电，有效值不能如上式计算，B选项错误；图(1)所示的正弦式交流电的周期为2×102 s，角速度100，所以电压的瞬时值表达式为u311 sin100t，C选项正确；变压器原副线圈的电压与匝数成正比，但交流电的频率不变，D选项错误本题正确选项C.针对训练3【答案】50220课时训练1【答案】B

12、C2【答案】B【解析】由图象可知，t0.005 s时，感应电动势最大，线框的磁通量变化率最大，A项错误；t0.01 s时，感应电动势为零，说明线框处在中性面，B项正确；从图象可知，交流电的最大值为311V，因此它的有效值为220V，C项错误；交流电的周期为0.02 s，因此它的频率为50Hz，D项错误3【答案】 C【解析】 根据P，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【答案】 D【解析】 电压表示数等于路端电压，电路中的电流为I A1 A，所以电动势的有效值为：EI(Rr)1×(

13、19) V10 V，所以电动势的最大值为EmE10 V，故选项A、B错；线圈通过中性面时最大，但0，故e0，选项C错；线圈从中性面转过90°过程中，BS，t，所以n，由于EmnBS，所以 V，选项D对。5【答案】D【解析】电路中产生总电压为220V，电压表测得的是外电压，应为220V×209V，A错；由图知，电压变化周期Ts，频率f100，所以每秒电流改变100次，B错；电路中消耗功率为484 W，而灯泡消耗功率为459.8 W，C错6【答案】176.81×1057【答案】0.645 sin 314t0.45611050【解析】由R242知i sin314tA0.

14、645 sin314tA，电流表、电压表示数均为有效值IA0.456A，UV110V，电炉的功率PUI50 W.8【答案】(1)2.0V线圈平面与磁场平行(2)e2 sin4t；(3)1.28V【解析】(1)当线圈平面转到与磁场平行时(SB)，ab、cd两边均垂直切割磁感线，这时线圈中产生的感应电动势最大EmNBS20×0.2×0.22×2×2V2.0V；(2)电动势瞬时值表达式为eEmsint2sin4t；(3)EN20×V1.28V.9【答案】(1)A24W1.44×104 J(2)4Hz400s【解析】对转动的线圈，电动势的最大

15、值为EmNBS250××0.12×0.10×4V24V电动势的瞬时值为e24 sin4tV.(1)S接e时，有IAAPI2·R()2×12 W24 WWP·t24×10×60 J1.44×104 J.(2)S接f时，根据正弦曲线变化规律，可知在交变电流的一个周期T内，氖泡闪光2次，每次闪光的时间为.因T s，故氖泡闪光频率为4Hz，通电10min氖泡发光的总时间为t× s400s.10【答案】(1)e10 cos100tV(2)c无关(3)不能正常发光，实际功率8.3 W【解析】(1)EmBS×0.02&#