高二选修2交变电流 3月第3周 周练（解析版）

1、必修三交变电流【知识点详解】I.交变电流及其产生和图象(1)交变电流定义：大小和方宜都随时间做周期性变化的电流.图象：如图甲、乙、丙、丁所示都属于交变电流.其中按正弦规律变化的交变电流叫 正弦式交变电流,如图甲所示.产生：在匀强磁场里，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动.两个特殊位置的特点：线圈平面与中性面重合时，S.LB,。最大，7=0, e=Q, i=Q,电流方向将发生改变. ZAZ线圈平面与中性面垂直时,5/B, 0=0,等最大,e最大，i最大,电流方向丕改至(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)图象用以描述交

2、变电流随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置开始计时,其图象为正弦曲 线.如图甲、乙所示.II.正弦式交变电流的描述.周期和频率周期(7)：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，公式频率：交变电流在1 s内完成周期性变化的次数.单位是赫兹(Hz).周期和频率的关系：或尸/.正弦式交变电流的函数表达式(线圈在中性面位置开始计时)电动势e随时间变化的规律：e=msin cot,其中co等于线圈转动的角速度，Em=nBSco.负载两端的电压随时间变化的规律：u=Umsin cot.电流i随时间变化的规律：i=/msin而.交变电流的瞬时值、峰值、有效值瞬时值：交变电流某一时刻

3、的值，是时间的函数.峰值：交变电流(电流、电压或电动势)所能到达的最大的值，也叫最大值.有效值：跟交变电流的登遨应等效的恒定电流的值叫做交变电流的有效值.对正弦 交流电，其有效值和峰值的关系为：E寺U=, 7=4.HL交变电流的产生及变化规律1.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象磁通量=0mcos cot=BScos cot 城电动势e=Emsin CDt=nBScosin cot-EmT 一电压J J REm .4 UmSin cot n sin cot K-rr丈-umT 一电流Emi/msin cot一R+in cot42.交变电流瞬时值表达式的书写确

4、定正弦交变电流的峰值，根据图象读出或由公式求出相应峰值.（2）明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式.如：线圈从中性面位置开始转动，那么i，图象为正弦函数图象，函数式为，=人囱!1/，.线圈从垂直中性面位置开始转动，那么i，图象为余弦函数图象，函数式为，=人85口力【真题详解】（多项选择）如图6所示，M为半圆形导线框，圆心为。加；N是圆心角为直角的扇形导线框， 圆心为On；两导线框在同一竖直面（纸面）内；两圆弧半径相等；过直线0Mon的水平面上方 有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面.现使线框M、N在，=0时从图示位置开始，分别绕 垂直于纸面且过0m和On的轴，以相同的周期7逆时针匀速转动，那么

5、（）图6A.两导线框中均会产生正弦交流电B.两导线框中感应电流的周期都等于TC.在时，两导线框中产生的感应电动势相等 OD.两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等答案BC解析当导线框进入磁场过程中，根据E=：8R2可得，感应电动势恒定，感应电流恒定, 不是正弦式交流电，A错误，C正确；当导线框进入磁场时，根据楞次定律可得，两导线框 中的感应电流方向为逆时针，当导线框穿出磁场时，根据楞次定律可得，导线框中产生的感 应电流方向为顺时针，所以感应电流的周期和导线框运动周期相等，B正确；导线框N在 完全进入磁场后有（时间穿过导线框的磁通量不变化，没有感应电动势产生，即导线框N在 。方招

6、厂内有感应电动势，其余时间内没有；而导线框M在整个过程中都有感应电动 势，即使两导线框电阻相等，两者的电流有效值不会相同，D错误.【相应练习题】.小型手摇发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈。儿小磁极间的磁场视为匀强磁场,方向垂直于线圈中心轴00,线圈绕0。/匀速转动，如图7所示.矩形线圈4。边和cd 边产生的感应电动势的最大值都为匈，不计线圈电阻，那么发电机输出电压（）d/oJ aA.峰值是匈A.峰值是匈C.有效值是坐VeoD.有效值是陋NeoB.峰值是2a答案D 解析矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为eo,所以发电机的电动势峰值为2Neo, A、B错误；由于不计线圈的电阻

7、，所以电机的输出电压峰值为2Neo,故有效值为2学）=PNe。，故D正确.（多项选择）图8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。0沿逆时针方向匀速转动，从图甲所示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示.以下判断正确的选项是A.B.C.D.甲电流表的示数为10A线圈转动的角速度为50兀rad/s图8f=0.01s时，线圈平面与磁场方向平行r=0.02s时，电阻R中电流的方向自右向左答案AC 解析 从图象可知，两次转动都是从中性面开始计时的，故A选项正确.从图象可知, 曲线4、对应的线圈转动的周期之比为2

8、 ： 3,那么转速之比为3：2,故B选项错误.由图象可知，曲线。的周期=4X1（P2 那么曲线。表示的交变电动势频率人=/=25 Hz,故 C选项正确.交变电动势的最大值Em = 3s，那么曲线、匕表示的交变电动势的峰值之比 为Ema : Emh=coa =3 : 2,即Emh=Ema= 0 V,故曲线/?表示的交变电动势的有效值为 有=关V = 5嫄V, D选项错误.（多项选择）如图9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。、b所示，那么（）图9A.两次=0时刻线圈平面均与中性面重合B.曲线、b对应的线圈转速之比为2 ： 3C.曲线。表示的交变电动势频率为25 HzD.曲线匕表示的交变电动势有效值为10 V答案AC解析从图象可知，两次转动都是从中性面开始计时的，故A选项正确.从图象可知，曲 线对应的线圈转动的周期之比为2 ： 3,那么转速之比为3：2,故B选项错误.由图象 可知，曲线。的周期=4义102 s,那么曲线。表示的交变电动势频