第1講交變電流的產(chǎn)生和描述

考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三限時(shí)自測練出高分1.交變電流(1)定義：

和

都隨時(shí)間做周期性變化的電流.(2)常見類型：如圖甲、乙、丙、丁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，簡稱正弦交流電，如圖甲所示.大小方向【考點(diǎn)逐項(xiàng)排查】答案

垂直于磁場重合垂直中性面nBSω兩0發(fā)生改變最大不改變答案3．交變電流的變化規(guī)律(線圈在中性面位置開始計(jì)時(shí))規(guī)律物理量函數(shù)表達(dá)式圖象磁通量Φ＝Φmcosωt＝Bscosωt電動(dòng)勢e＝Emsinωt＝nBSωsinωt電壓u＝Umsinωt＝電流i＝Imsinωt＝[思維深化]1.如圖甲、乙、丙、丁、戊所示，把5個(gè)面積相同的線圈放入同一勻強(qiáng)磁場中，繞不同的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值是否相同？為什么？答案相同，因?yàn)楦袘?yīng)電動(dòng)勢的最大值Em＝nBSω，與轉(zhuǎn)軸的位置無關(guān)，與線圈的形狀無關(guān).答案2.請判斷下列說法是否正確.(1)交變電流的主要特征是電流的方向隨時(shí)間周期性變化.(

)(2)大小變化而方向不變的電流也叫交變電流.(

)(3)線圈經(jīng)過中性面時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢最大.(

)(4)在一個(gè)周期內(nèi)，正弦交流電的方向改變兩次.(

)√××√答案1.(多選)如圖所示為交流發(fā)電機(jī)示意圖，線圈的AB邊連在金屬滑環(huán)K上，CD邊連在滑環(huán)L上，導(dǎo)體制作的兩個(gè)電刷E、F分別壓在兩個(gè)滑環(huán)上，線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以通過滑環(huán)和電刷保持與外電路的連接.關(guān)于其工作原理，下列分析正確的是(

)A.當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到中性面的瞬間，穿過線圈的磁通量最大B.當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到中性面的瞬間，線圈中的感應(yīng)電流最大C.當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到跟中性面垂直的瞬間，穿過線圈的磁通量最小D.當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到跟中性面垂直的瞬間，線圈中的感應(yīng)電流最小AC中性面v

跟中性面垂直v

【題組階梯突破】解析答案21342.如圖所示，矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場中可以分別繞垂直于磁場方向的軸P1和P2以相同的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到與磁場方向平行時(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)勢小于繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電動(dòng)勢C.線圈繞P1和P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)電流的方向相同，都是a→b→c→d→aD.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E=BSω與轉(zhuǎn)軸所在位置無關(guān)

√I解析答案21343.(多選)圖甲是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖，兩磁極N、S間的磁場可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場，

為交流電流表.線圈繞垂直于磁場的水平軸OO′沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從圖甲所示位置開始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的交變電流隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示.以下判斷正確的是(

)A.電流表的示數(shù)為10AB.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為50πrad/sC.t＝0.01s時(shí)，線圈平面與磁場方向平行D.t＝0.02s時(shí)，電阻R中電流的方向自右向左AImT

t＝0.01s時(shí)，I最大，線圈平面與磁場方向平行，t＝0.02s時(shí)，線圈所處的狀態(tài)就是圖示狀況，此時(shí)R中電流的方向自左向右。AC解析答案21344.圖甲是交流發(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)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表示.已知ab長度為L1，bc長度為L2，線圈以恒定角速度ω逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng).(只考慮單匝線圈)2134(1)線圈平面處于中性面位置時(shí)開始計(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e1的表達(dá)式；

解析答案2134(2)線圈平面處于與中性面成φ0夾角位置時(shí)開始計(jì)時(shí)，如圖丙所示，試寫出t時(shí)刻整個(gè)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢e2的表達(dá)式.解析(2)當(dāng)t＝0時(shí)，線圈平面與中性面的夾角為φ0，則t時(shí)刻時(shí)，線圈平面與中性面的夾角為ωt＋φ0故此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值e2＝2BL1vsin(ωt＋φ0)＝BL1L2ωsin(ωt＋φ0)解析答案2134

[規(guī)律總結(jié)]返回內(nèi)容呈現(xiàn)

交流電壓表額定功率熔斷電流有效值平均值【考點(diǎn)逐項(xiàng)排查】答案

√【題組階梯突破】解析答案566.如圖所示的區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.電阻為R、半徑為L、圓心角為45°的扇形閉合導(dǎo)線框繞垂直于紙面的O軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(O軸位于磁場邊界).則線框內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的有效值為(

)√解析答案56[方法技巧]

返回交變電流的瞬時(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)系適用情況及說明瞬時(shí)值交變電流某一時(shí)刻的值e＝Emsinωti＝Imsinωt計(jì)算線圈某時(shí)刻的受力情況峰值最大的瞬時(shí)值Em＝nBSωIm＝Em/(R+r)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(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)間的比值計(jì)算通過電路橫截面的電荷量【考點(diǎn)逐項(xiàng)排查】

Em=2Ne0

√【題組階梯突破】解析答案87910

有效值恰好為燈泡額定電壓，所以燈泡恰好正常發(fā)光峰值311V>300V能電容器能被擊穿VVV解析

的示數(shù)為有效值:220VV√解析答案879109.如圖所示，N匝矩形導(dǎo)線框以角速度ω繞對(duì)稱軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線框面積為S，線框電阻、電感均不計(jì)，在OO′左側(cè)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，外電路接有電阻R和理想電流表

，那么可以確定的是(

)A

√解析答案8791010.如圖所示，N＝50匝的矩形線圈abcd，ab邊長l1＝20cm，ad邊長l2＝25cm，放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.4T的勻強(qiáng)磁場中，外力使線圈繞垂直于磁感線且通過線圈中線的OO′軸以n＝3000r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈電阻r＝1Ω，外電路電阻R＝9Ω，t＝0時(shí)線圈平面與磁感線平行，ab邊正轉(zhuǎn)出紙外、cd邊轉(zhuǎn)入紙里.求：(1)t＝0時(shí)感應(yīng)電流的方向；(2)感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值表達(dá)式；(3)線圈轉(zhuǎn)一圈外力做的功；(4)從圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中流過電阻R的電荷量.解析(1)根據(jù)右手定則，線圈感應(yīng)電流方向?yàn)閍dcba.解析答案8791010.如圖所示，N＝50匝的矩形線圈abcd，ab邊長l1＝20cm，ad邊長l2＝25cm，放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.4T的勻強(qiáng)磁場中，外力使線圈繞垂直于磁感線且通過線圈中線的OO′軸以n＝3000r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈電阻r＝1Ω，外電路電阻R＝9Ω，t＝0時(shí)線圈平面與磁感線平行，ab邊正轉(zhuǎn)出紙外、cd邊轉(zhuǎn)入紙里.求：(2)感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值表達(dá)式；解析答案87910(3)線圈轉(zhuǎn)一圈外力做的功；(4)從圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中流過電阻R的電荷量.解析答案87910[特別提醒]交變電流“四值”應(yīng)用的幾點(diǎn)提醒1.在解答有關(guān)交變電流的問題時(shí)，要注意電路結(jié)構(gòu).2.注意區(qū)分交變電流的最大值、瞬時(shí)值、有效值和平均值，最大值是瞬時(shí)值中的最大值，有效值是以電流的熱效應(yīng)來等效定義的.3.與電磁感應(yīng)問題一樣，求解與電能、電熱相關(guān)的問題時(shí)，一定要用有效值；而求解通過導(dǎo)體某橫截面的電荷量時(shí)，一定要用平均值.返回內(nèi)容呈現(xiàn)

√解析答案21345

√解析答案213453.(多選)如圖甲所示，將阻值為R＝5Ω的電阻接到內(nèi)阻不計(jì)的正弦交變電源上，電流隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示，電流表串聯(lián)在電路中測量電流的大小.對(duì)此，下列說法正確的是(

)

21345

圖丁所示的交變電流大小恒為0.5A，故有效值為0.5A.√√解析答案213454.(多選)如圖所示，矩形線圈abcd面積為S，匝數(shù)為N，電阻為R，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中繞OO′軸以角速度ω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60°的過程中，下列判斷正確的是(

)解析答案21345答案AB21345

返回解析答案21345返回2134521345678910111.如圖所示，面積均為S的單匝線圈繞其對(duì)稱軸或中心軸在勻強(qiáng)磁場B中以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，下圖中能產(chǎn)生正弦交變電動(dòng)勢e＝BSωsinωt的是(

)解析線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的軸(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)勢為e＝BSωsinωt，由這一原理可判斷，A圖中感應(yīng)電動(dòng)勢為e＝BSωsinωt；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)軸與磁場方向平行，而不是垂直.A解析答案

B2134567891011解析答案

2134567891011解析答案答案C2134567891011解析在t＝0.01s時(shí)刻，電動(dòng)勢為0，則線圈位于中性面，穿過線圈的磁通量最大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；4.如圖所示為一臺(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，它們的表面成半圓柱面形狀.M是圓柱形鐵芯，鐵芯外套有一矩形線圈，線圈繞鐵芯M中心的固定轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng).磁極與鐵芯之間的縫隙中形成方向沿半徑的輻向磁場.若從圖示位置開始計(jì)時(shí)電動(dòng)勢為正值，則下列圖中能正確反映線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢e隨時(shí)間t變化規(guī)律的是(

)解析由磁場分布特點(diǎn)知：線圈在每一個(gè)位置的切割磁感線情況相同，故感應(yīng)電動(dòng)勢大小是相同的，方向做周期性變化.D2134567891011解析答案5.如圖所示，在xOy直角坐標(biāo)系中的第二象限有垂直坐標(biāo)平面向里的勻強(qiáng)磁場，第四象限有垂直坐標(biāo)平面向外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為B.直角扇形導(dǎo)線框半徑為L、總電阻為R，在坐標(biāo)平面內(nèi)繞坐標(biāo)原點(diǎn)O以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng).線框從圖中所示位置開始轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過程中，線框內(nèi)感應(yīng)電流的有效值是(

)2134567891011解析答案答案B21345678910116.為了研究交流電的產(chǎn)生過程，小張同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)構(gòu)思方案：第一次將單匝矩形線圈放在勻強(qiáng)磁場中，線圈繞轉(zhuǎn)軸OO1按圖甲所示方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(ab向紙外，

cd向紙內(nèi))，并從圖甲所示位置開始計(jì)時(shí).此時(shí)產(chǎn)生的交變電流如圖乙所示.第二次他僅將轉(zhuǎn)軸移至ab邊上，第三次他僅將轉(zhuǎn)軸右側(cè)的磁場去掉，關(guān)于后兩次的電流圖象，下列說法正確的是(

)A.第二次是A圖B.第二次是C圖C.第三次是B圖D.第三次是D圖2134567891011解析答案解析第二次他僅將轉(zhuǎn)軸移到ab邊上，產(chǎn)生的交流電的電動(dòng)勢E＝BSωsinωt，產(chǎn)生的交流電與乙圖一樣，故A、B錯(cuò)誤；第三次僅將轉(zhuǎn)軸右側(cè)的磁場去掉，只有一個(gè)邊切割磁感線，所以交流電的數(shù)值減半，故C錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確.答案D2134567891011

2134567891011解析答案答案AD2134567891011t＝0時(shí)，穿過線圈的磁通量最大，故C錯(cuò)誤；8.(多選)如圖