13.1第十三章交变电流与电磁波第51课时交变电流的产生与描述（纯题版）讲义人教版高三物理一

目录TOC\o"13"\h\z\u第51课时交变电流的产生与描述 1考点一交变电流的产生与变化规律 1题型1：正弦交流电的产生 1题型2：正弦交流电的变化规律 1考点二交变电流有效值的计算 3题型1：正弦交流电的有效值 3题型2：非正弦交流电的有效值 3题型3：组合波形的有效值 3考点三交流电的四值比较 5题型1：四值的应用 5题型2：四值的有关计算 6巩固训练·提升能力 7考点一交变电流的产生与变化规律例题分析·考点题型题型1：正弦交流电的产生1.(单选)如图所示，三角形金属线框置于匀强磁场中，绕固定轴匀速转动，当线框平面与磁场方向垂直时，下列说法正确的是(

)A.穿过线框的磁通量为0 B.线框中的感应电流为0C.线框中的感应电动势最大 D.线框所受安培力最大题型2：正弦交流电的变化规律2.(单选)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.t=0.005s时线框的磁通量变化率为零 B.t=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300V D.线框产生的交变电动势频率为100Hz变式训练·举一反三3.(多选)有“海上充电宝”之称的南鲲号是一个利用海浪发电的大型海上电站，其发电原理是海浪带动浪板上下摆动，从而驱动发电机转子转动，其中浪板和转子的链接装置使转子只能单方向转动。若转子带动线圈如下图逆时针转动，并向外输出电流，则下列说法正确的是(

)A.线圈转动到如图所示位置时穿过线圈的磁通量最大B.线圈转动到如图所示位置时a端电势低于b端电势C.线圈转动到如图所示位置时其靠近N极的导线框受到的安培力方向向上D.该发电机单位时间内能输出的最大电能与浪板面积的大小有关4.(单选)某发电机的结构简化如图，N、S是永磁铁的磁极，M是圆柱形铁芯，磁极与铁芯之间的缝隙形成沿半径方向的磁场.铁芯外套有一矩形线圈，线圈绕M中心的固定转轴匀速转动.若从图示位置开始计时，取此时线圈中的电动势为正值，在一个周期内感应电动势e随时间t变化的图像是(

)考点二交变电流有效值的计算例题分析·考点题型题型1：正弦交流电的有效值5.(单选)无线充电技术己经在新能源汽车领域得到应用.如图甲，与蓄电池相连的受电线圈置于地面供电线圈正上方，供电线圈输入如图乙的正弦式交变电流，下列说法正确的是(

)A.供电线圈中电流的有效值为20B.受电线圈中的电流方向每秒钟改变50次C.t=0.01s时受电线圈的感应电流最小D.t=0.01s时两线圈之间的相互作用力最大题型2：非正弦交流电的有效值6.(单选)通过某定值电阻的电流随时间变化的图像如图所示，其周期为0.8 s。则电流的有效值为(

)A.102A B.1020A题型3：组合波形的有效值7.(单选)在图乙的电路中，电源输出如图甲所示的交变电流(不计内阻)。电阻R的阻值为10Ω，电表均为理想电表。下列判断正确的是(

)A.电压表的示数为10VB.电流表的示数为2AC.若将电阻R替换为一个电容，欲使电路安全运行，其耐压值最少为10VD.电阻R在任意三分之一个周期内产生的热量一定等于0.1J变式训练·举一反三8.(单选)闭合回路中的交变电流在1个周期内的i-t图像如图所示，其中图线的ab段和bc段均为正弦曲线的四分之一，则该交变电流的有效值为(

)A.233A B.426

A C.9.(单选)一交变电流的电压随时间变化的规律如图所示，周期为T，其电压的有效值(

)A.2V B.22V 10.(多选)如图所示，边长为L、绕线N匝、总电阻为r的正方形线圈abcd处于磁感应强度为B、水平向右的匀强磁场中，线圈以角速度ω绕轴OO'匀速转动，外接电阻值为R，则下列说法正确的是(

)A.图示状态时理想电压表的示数RB.从图示位置转过90∘时理想电压表的示数为C.从图示位置转过90∘时理想电压表的示数为D.线圈从图示位置转过90∘的过程中，通过电阻R的电荷量为考点三交流电的四值比较例题分析·考点题型题型1：四值的应用11.(多选)图甲中理想变压器原、副线圈的匝数比为3︰1，输入电压U随时间t的变化规律如图乙所示(图像为正弦图像的一部分)，电阻R1、R2和R3的阻值分别为5A.输入电压U的有效值为10B.若开关S断开，电流表的示数为0.2 C.若将开关S由断开变为闭合，电流表的示数变小D.若仅增大副线圈负载的电阻，副线圈两端电压变化量与电流变化量的绝对值之比不变12.(多选)图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，矩形线圈ABCD绕垂直于磁场方向的水平轴OO'沿逆时针方向匀速转动，t=0A.线圈的转速为5B.传感器显示的交流电压表达式为uC.线圈两端电压的有效值为6D.该交变电流可以直接加在击穿电压为6题型2：四值的有关计算13.(多选)图甲中，单匝闭合线圈abcd在匀强磁场中绕垂直磁场的轴转动。当线圈以某一角速度转动时，穿过线圈的磁通量随时间(φ-t)按图乙中的正弦曲线Ⅰ变化；改变线圈转动的角速度，φ-tA.t=0时，曲线Ⅰ、ⅡB.t=0.1 s时，曲线C.曲线Ⅰ对应的线圈中交变电流的有效值为30D.曲线Ⅰ、Ⅱ对应的线圈转速之比为5:4变式训练·举一反三14.(单选)如图甲为某实验小组自制的手摇发电机。以一定的频率摇动手柄时，可使与其串联的灯泡恰好正常发光。已知灯泡上标有“9V，4.5WA.通过灯泡的电压的峰值为9B.该交变电流每秒电流方向改变5次C.一个周期内通过灯泡的电流的平均值为0.5D.通过该灯泡的电流表达式为i15.(多选)如图所示为交流发电机的模型示意图，矩形线框abcd在匀强磁场中绕OO'逆时针匀速转动，从图示位置开始转过90°的过程中，下列说法正确的是(

)A.电流方向由c到b，大小逐渐减小

B.电流方向由b到c，大小逐渐增大C.电流的有效值与平均值的比值为D.电流的有效值与平均值的比值为巩固训练·提升能力一、单选题。1.下列各情况中，线圈都以角速度ω绕图中的转动轴匀速转动，磁场均为匀强磁场，其中不能产生正(余)弦式交变电流的是(

)A. B.C. D.2.如图所示，矩形线圈在磁极间的匀强磁场中匀速转动，外接交流电压表和定值电阻，图示位置线圈平面与磁感线平行.此时(

)A.穿过线圈的磁通量最大 B.通过线圈的电流最大C.电压表的示数为零 D.流经电阻的电流方向改变3.在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。设线圈总电阻为2Ω，则(

)A.t=0时，线圈平面垂直于磁感线 B.t=1s时，线圈中的电流改变方向C.t=1.5s时，线圈中磁通量的变化率最大 D.t=2s时，线圈中的感应电流最大4.某矩形闭合金属线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过该线圈的磁通量Φ随时间t按下图所示正弦规律变化。则t=0.5s时刻(

)A.穿过该线圈的磁通量最小 B.穿过该线圈的磁通量最大C.该线圈中的电流最大 D.该线圈中的电流不为零5.现在市场上的调光台灯、调速风扇是用可控硅电子元件来实现调节的。如图为一个经过元件调节后加在电灯上的电压，在正弦式交流电的每半个周期中都截去了前面的四分之一。现在加在电灯上的电压是(

)A.Um B.Um2 C.6.图甲为交流发电机的示意图，磁场可视为水平方向的匀强磁场，线圈绕垂直于磁场的水平轴OO'沿逆时针方向匀速转动，电阻R=10Ω，其余电阻均忽略不计。从图示位置开始计时，电阻R两端电压随时间变化的图像如图乙所示，则下列说法正确的是(

)A.发电机工作原理是电流的磁效应B.t=0时，电路中电流的大小为1AC.电阻R中的电流方向每秒钟变化50次D.线圈中产生的电动势瞬时值表达式为e=107.如图甲所示为某款按压式发电的手电筒，当按照一定的频率按压时，内置发电机线圈转动，穿过线圈的磁通量按照正弦规律变化(如图乙所示)。已知线圈的匝数为100匝，下列说法正确的是(

)A.交流电的频率为0.2HzB.t=0.2s时，发电机线圈中的电流为零C.发电机的电动势的有效值为πVD.若电路总电阻为5Ω，则发电机的功率为π8.如图所示，交流发电机的矩形线框共有N=100匝，总电阻r=1.0Ω，BC=AD=AB=DC=0.1m。绕垂直于磁场方向的对称轴OO'以ω=400rad/s的转速匀速转动，给R=7.0Ω的电阻供电。线框所在匀强磁场的磁感应强度B=0.1T，当其处于中性面时开始计时，则(    )

A.电阻R两端的最大电压为40VB.通过R的电流方向在0∼π200sC.在0∼π200D.在0∼π12009.图示为手摇发电机的示意图，正方形金属线框的边长为L，匝数为n，位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，并以恒定角速度ω绕OO'轴转动。阻值为R的电阻两端分别与换向器的两个电刷相连，其余电阻不计，Ⓐ为理想电表。若从线框平面平行于磁场开始计时，则在线框转动一周的过程中，下列说法正确的是(

)A.AB边中的电流方向保持不变 B.t=0时电流表示数为0C.AD边始终不受安培力作用 D.通过电阻R的电荷量为4nB10.穿过某单匝闭合金属线框的磁通量,在一个周期T内随时间的变化规律如图所示,图中0~23T时间内的图像和23T~T时间内的图像均按正弦规律变化,A.33πΦm4T B.3二、计算题。11.如图所示，磁感应强度B为0.2 T的匀强磁场水平向右，粗细均匀的金属导体制成的矩形单匝线框abcd在匀强磁场中绕着与磁感应强度垂直的ad边匀速转动，角速度为100 rad/s.已知ab边长