2024版高中同步新教材選擇性必修第二冊人教物理備課資源01-交變電流

2024版高中同步新教材選擇性必修第二冊人教物理備課資源第三章交變電流1交變電流基礎過關(guān)練題組一對交變電流的理解1.(2021北京昌平模擬)關(guān)于交變電流,下列說法正確的是()A.大小隨時間做周期性變化的電流叫交變電流B.交流就是正弦式交變電流C.我們的照明用電是交流電D.電池提供的也是交變電流2.【經(jīng)典題】(2022陜西寶雞期末)下列圖像所表示的電流中不屬于交變電流的是()題組二交變電流的產(chǎn)生3.【多選題】(2021河北衡水武邑中學月考)下列方法中能夠產(chǎn)生交變電流的是()ABCD4.(2023山東學情聯(lián)考)交流發(fā)電機的示意圖如圖所示,當線圈ABCD繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸OO'勻速轉(zhuǎn)動時,電路中產(chǎn)生的最大電流為Im,已知線圈轉(zhuǎn)動的周期為T,下列說法正確的是()A.圖示位置磁通量最大,磁通量的變化率最大B.圖示位置電流最大,方向為A→BC.從圖示位置開始經(jīng)過T4,D.從圖示位置開始經(jīng)過T4時,5.【經(jīng)典題】【多選題】(2023云南玉溪一中月考)一個小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機的矩形線圈面積為S,在磁感應強度為B的勻強磁場中以矩形線圈軸線OO'為軸勻速轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生的交流電通過M、N與外電路連接,如圖所示。在線圈由平行于磁場方向的位置轉(zhuǎn)過90°的過程中,下列說法正確的是()A.線圈在圖示位置時,產(chǎn)生的感應電動勢為零B.線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中,磁通量的變化量為BSC.線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過90°時,流過線圈的電流為零D.線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中,穿過線圈的磁通量減少,產(chǎn)生的電動勢變大題組三交變電流的變化規(guī)律6.【多選題】(2023四川雅安中學階段測試)在勻強磁場中,一閉合矩形金屬線圈繞與磁感線垂直的固定軸勻速轉(zhuǎn)動,穿過該線圈的磁通量隨時間按圖示正弦規(guī)律變化,則()A.t=0時,線圈平面與磁場方向平行,線圈中的感應電動勢為零B.t=1.0s時,線圈平面與磁場方向平行,線圈中的電流改變方向C.t=1.5s時,線圈平面與磁場方向垂直,線圈中的感應電動勢為零D.t=2.0s時,線圈平面與磁場方向平行,線圈中的磁通量的變化率最大7.(2022浙江蕭山中學月考)如圖所示,發(fā)電機的矩形線框繞對稱軸OO'以一定的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動,通過電刷E、F給外電阻R供電。在軸線OO'右側(cè)有一豎直向上的勻強磁場,左側(cè)沒有磁場。從線框處于中性面時開始計時,關(guān)于電流變化規(guī)律,以下圖像中正確的是()8.【經(jīng)典題】(2021浙江嘉興一中期中改編)如圖甲為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機的原理圖,矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的固定軸OO'按如圖所示方向勻速轉(zhuǎn)動,線圈的匝數(shù)n=100、電阻r=10Ω,線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)與電阻R連接,電阻R=90Ω,與R并聯(lián)的交流電壓表為理想電表。在t=0時刻,線圈平面與磁場方向平行,穿過每匝線圈的磁通量Φ隨時間t按圖乙所示正弦規(guī)律變化。(取π=3.14)求:(1)交流發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢的最大值;(2)從t=0時刻開始計時,線圈轉(zhuǎn)過60°時線圈中感應電流瞬時值及回路中的電流方向。甲乙能力提升練題組一交變電流的產(chǎn)生及過程分析1.【經(jīng)典題】(2022北京房山期末)一矩形線圈繞垂直于勻強磁場并位于線圈平面內(nèi)的固定轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動,線圈中產(chǎn)生的感應電動勢e隨時間t的變化規(guī)律如圖所示。下列說法中正確的是()A.t1時刻穿過線圈的磁通量最大B.t2時刻穿過線圈的磁通量為0C.t3時刻穿過線圈的磁通量的變化率最大D.每當電流方向變化時,線圈平面就會與中性面垂直2.(2023天津濱海新區(qū)塘沽一中期末)一個矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動。穿過線圈的磁通量隨時間變化的圖像如圖甲所示,則以下說法中正確的是()A.t=0時,線圈平面與中性面垂直B.t=0.01s時,Φ的變化率最大C.t=0.02s時,交變電流的電動勢達到最大D.該線圈產(chǎn)生的交變電流的電動勢隨時間變化的圖像如圖乙所示3.(2023山東濟南階段檢測)一臺發(fā)電機的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示,N、S是磁鐵的兩個磁極,M是圓柱形鐵芯,鐵芯外套有一矩形導線圈,線圈在繞過鐵芯M中心的固定轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動。磁極與鐵芯之間的縫隙中形成方向沿半徑的輻向磁場,磁感應強度大小處處相等。若從線圈處于圖示位置開始計時,設此時電動勢為正值,圖中能正確反映線圈中感應電動勢e隨時間t變化規(guī)律的是()題組二計算交變電流的最大值(峰值)和瞬時值4.【經(jīng)典題】(2023江蘇八市聯(lián)考模擬)如圖所示,邊長為L、阻值為R的正方形單匝金屬線圈abcd從圖示位置(線圈平面與紙面平行)開始繞通過b、d兩點的軸EF以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動,EF的左側(cè)有垂直于紙面向里的勻強磁場,磁感應強度大小為B,右側(cè)沒有磁場。下列說法正確的是()A.在圖示位置線圈的磁通量最大,磁通量的變化率也最大B.從圖示位置轉(zhuǎn)出磁場的過程中,線圈中產(chǎn)生a→d→c→b→a方向的感應電流C.線圈中產(chǎn)生的感應電動勢的最大值為12BL2D.線圈中產(chǎn)生的感應電動勢的最大值為BL2ω5.(2023安徽滁州期末)如圖所示,單匝直角三角形導線框OMN在勻強磁場中以ON所在的直線為軸勻速轉(zhuǎn)動,角速度為ω,已知OM邊長為l,∠MON=θ,勻強磁場垂直于ON向右,磁感應強度大小為B,則下列說法正確的是()A.導線框OMN內(nèi)產(chǎn)生大小恒定的電流B.截掉導線MN,則電動勢最大值變小C.導線框OMN產(chǎn)生的電流方向為OMNOD.導線框OMN內(nèi)產(chǎn)生的電動勢最大值為12Bl2ωsinθcos6.【經(jīng)典題】(2022江蘇蘇州相城月考)如圖所示,勻強磁場的磁感應強度B=0.5T,邊長L=10cm的正方形線圈abcd共100匝,線圈電阻r=1Ω,線圈繞垂直于磁感線的對稱軸OO'勻速轉(zhuǎn)動,角速度ω=2πrad/s,外電路電阻R=4Ω,與R并聯(lián)的交流電壓表為理想電表。求:(計算結(jié)果保留π和根號)(1)轉(zhuǎn)動過程中感應電動勢的最大值;(2)感應電動勢的瞬時值表達式(線圈轉(zhuǎn)到圖示位置時開始計時);(3)由圖示位置轉(zhuǎn)過60°角的過程中產(chǎn)生的平均感應電動勢;(4)由圖示位置轉(zhuǎn)過60°角的過程中,通過R的電荷量。題組三交變電流瞬時值表達式的理解及應用7.(2023山東菏澤月考)圖甲為新能源電動汽車的無線充電原理圖,M為匝數(shù)n=50的受電線圈,N為送電線圈。當送電線圈N接交變電流后,在受電線圈內(nèi)產(chǎn)生了與線圈平面垂直的磁場,其磁通量Φ隨時間t變化的規(guī)律如圖乙。下列說法正確的是()甲A.穿過受電線圈的最大磁通量為0.01WbB.受電線圈產(chǎn)生的感應電動勢的最大值為20VC.受電線圈產(chǎn)生的感應電動勢的瞬時值表達式為e=20sin2000tVD.在t1時刻,受電線圈產(chǎn)生的感應電動勢為102V8.【經(jīng)典題】(2023重慶南坪中學期中)如圖甲所示為一臺小型發(fā)電機的示意圖,單匝線圈繞垂直于磁場的軸OO'勻速轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生的電動勢e隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示。已知發(fā)電機線圈內(nèi)阻為0.2Ω,小燈泡的電阻恒為0.8Ω。則()A.線圈產(chǎn)生的電動勢最大值是6VB.線圈轉(zhuǎn)動的角速度ω=10πrad/sC.轉(zhuǎn)動過程中穿過線圈的最大磁通量Φm=32D.通過燈泡的電流的瞬時值表達式為i=62sin100πtA9.(2022山東滕州五中月考)如圖所示,正方形線圈abcd的邊長是0.5m,共150匝,勻強磁場的磁感應強度為B=2πT,當線圈以150r/min的轉(zhuǎn)速繞中心軸線OO'勻速旋轉(zhuǎn)時,求(1)若從線圈處于中性面位置開始計時,寫出線圈中感應電動勢的瞬時值表達式;(2)線圈轉(zhuǎn)動11010.(2023陜西西安月考)如圖所示,線圈abcd的ad邊長為0.5m,ab邊長為0.1m,共100匝,線圈的總電阻為1Ω,外接電阻R=9Ω,理想交流電壓表與R并聯(lián),勻強磁場的磁感應強度B=1πT,當線圈以300r/min的轉(zhuǎn)速勻速逆時針(俯視圖)旋轉(zhuǎn)時(1)求圖示時刻流過R的電流的方向;(2)求圖示時刻ab邊所受的安培力;(3)若從線圈處于圖示位置開始計時,寫出線圈中感應電動勢的瞬時值表達式;(4)在(3)的條件下,線圈轉(zhuǎn)過130s時電動勢的瞬時值多大

答案與分層梯度式解析第三章交變電流1交變電流基礎過關(guān)練1.C2.D3.ACD4.D5.BC6.CD7.D1.C大小隨時間做周期性變化的電流,若方向不變,不是交變電流,選項A錯誤;正弦式交變電流只是交變電流的一種,選項B錯誤;我們的照明用電是交流電,選項C正確;電池提供的電流,大小和方向都不隨時間變化,是直流,選項D錯誤。2.D判斷電流是交流還是直流,就看其方向是否隨時間周期性變化。A、B、C中電流的方向均發(fā)生周期性變化,故它們屬于交變電流,選項D中,盡管電流大小隨時間變化,但因其方向不變,所以是直流,D符合題意。3.ACDA中閉合線圈在勻強磁場中按逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動,會產(chǎn)生正弦式交變電流;B中的金屬棒不切割磁感線,不產(chǎn)生感應電動勢,沒有交變電流產(chǎn)生;C中的折線與矩形線圈的效果是相同的,能產(chǎn)生正弦式交變電流;D中閉合線圈內(nèi)能產(chǎn)生按余弦規(guī)律變化的交變電流。4.D在圖示位置,線圈平面與磁感線的方向垂直,是中性面位置,穿過線圈的磁通量最大,磁通量的變化率為零,感應電流為零,A、B錯誤;每經(jīng)過一次中性面,電流方向就改變一次,從圖示位置開始經(jīng)過T2,電流方向?qū)l(fā)生改變,C錯誤;從圖示位置開始經(jīng)過T4時,線圈平面與磁感線的方向平行,穿過線圈的磁通量為零,磁通量的變化率最大,感應電動勢達到最大值5.BC線圈在題圖所示的位置時,恰好與中性面垂直,此時穿過線圈的磁通量為零,線圈中產(chǎn)生的感應電動勢最大,A錯誤;線圈由題圖所示的位置轉(zhuǎn)過90°時,位于中性面,穿過線圈的磁通量為BS,感應電動勢為零,感應電流為零,可知線圈由題圖所示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中磁通量的變化量為BS,產(chǎn)生的感應電動勢減小,B、C正確,D錯誤。導師點睛線圈平面與磁場垂直時,穿過線圈的磁通量最大,磁通量的變化率最小,為零,感應電動勢為零;線圈平面與磁場平行時,穿過線圈的磁通量為零,磁通量的變化率最大,感應電動勢最大。6.CD由題圖可知,t=0、t=1.0s、t=2.0s時,穿過線圈的磁通量為零,磁通量的變化率最大,則線圈平面與磁場方向平行,線圈中的感應電動勢最大,感應電流最大,電流方向不發(fā)生改變,A、B錯誤,D正確;t=1.5s時,穿過線圈的磁通量最大,磁通量的變化率為零,線圈平面與磁場方向垂直,線圈中的感應電動勢為零,C正確。7.Dt=0時,穿過線框的磁通量最大,此時感應電流為零,設線框的面積為S,轉(zhuǎn)動的角速度為ω,匝數(shù)為n,回路中總電阻為R總,則感應電流最大值為Im=nBSω2R總,瞬時值為i=nBSω28.答案(1)200V(2)1A電流方向為abcda解析(1)由Φ-t圖線可知Φm=2.0×10-2Wb,T=2π×10-2s,角速度ω=2πT因為Φm=BS,所以線圈轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的感應電動勢的最大值Em=nΦmω=200V(2)從t=0時刻開始計時,有e=200cos100tV有i=eR+r所以i1=2cos60°A=1A由楞次定律結(jié)合安培定則,可得回路中電流方向為abcda。能力提升練1.C2.B3.D4.C5.D7.B8.D1.Ct1時刻感應電動勢最大,線圈通過與中性面垂直的位置,穿過線圈的磁通量最小,選項A錯誤;t2時刻感應電動勢為零,線圈位于中性面位置,穿過線圈的磁通量最大,選項B錯誤;t3時刻感應電動勢最大,穿過線圈的磁通量的變化率最大,選項C正確;每當電流方向變化時,線圈平面與磁場垂直,即線圈轉(zhuǎn)到中性面位置,選項D錯誤。方法技巧從交變電流圖像可獲取的信息(1)交變電流的最大值Im(或Em)、周期T。(2)因線圈在中性面位置時,感應電動勢、感應電流均為零,穿過線圈的磁通量最大,所以可確定線圈位于中性面的時刻。(3)確定線圈平行于磁感線的時刻。(4)判斷線圈中磁通量的變化情況。(5)分析感應電流i、感應電動勢e隨時間的變化規(guī)律。2.B由題圖甲可知,在t=0、0.02s、0.04s時,穿過線圈的磁通量Φ最大,線圈平面位于中性面位置,感應電動勢為零,故A、C錯誤;t=0.01s、0.03s時,穿過線圈的磁通量Φ最小,為零,Φ-t圖像的斜率最大,即Φ的變化率最大,感應電動勢最大,B正確;通過前面的分析可知,磁通量最大時,感應電動勢為0,磁通量為0,即磁通量變化率最大時,感應電動勢最大,圖乙不符,D錯誤。3.D由于磁極與鐵芯之間的縫隙中形成方向沿半徑的輻向磁場,線圈繞過鐵芯M中心的固定轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動過程中,線圈與轉(zhuǎn)軸平行的兩邊垂直切割磁感線,產(chǎn)生的感應電動勢大小不變,經(jīng)過豎直面時,方向改變,故D正確。4.C圖示位置線圈與磁場方向垂直,磁通量最大,但磁通量的變化率為零,A錯誤;從圖示位置轉(zhuǎn)出磁場的過程中,穿過線圈的磁通量減小,由楞次定律結(jié)合安培定則可知線圈中產(chǎn)生a→b→c→d→a方向的感應電流,B錯誤;線圈中產(chǎn)生的感應電動勢的最大值為Em=BSω=BL2ω2,C5.D導線框OMN以ON所在的直線為軸勻速轉(zhuǎn)動,線框內(nèi)產(chǎn)生正弦式交變電流,選項A錯誤;導線MN不切割磁感線,則截掉導線MN,電動勢最大值不變,選項B錯誤;導線框OMN產(chǎn)生的電流方向是變化的,選項C錯誤;導線框OMN內(nèi)產(chǎn)生的電動勢最大值為Em=BωS=12Bl2ωsinθcosθ,選項D6.答案(1)πV(2)e=πcos2πtV(3)33(4)320解析(1)根據(jù)Em=NBSω可得感應電動勢的最大值Em=100×0.5×0.1×0.1×2πV=πV(2)感應電動勢的瞬時值表達式為e=Emcosωt=πcos2πtV(3)根據(jù)法拉第電磁感應定律可得,線圈轉(zhuǎn)過60°角的過程中產(chǎn)生的平均感應電動勢E=NΔΦΔt=100×BS(4)通過R的電荷量q=IΔt=NΔΦR7.B由題圖乙可知,穿過受電線圈的最大磁通量為Φm=2.0×10-4Wb,穿過受電線圈的磁通量的變化周期T=π×10-3s,則ω=2πT=2000rad/s,故受電線圈產(chǎn)生的感應電動勢的最大值為Em=nBSω=nΦm·ω=50×2×10-4×2000V=20V,A錯誤,B正確;t=0時,穿過受電線圈的磁通量最小,感應電動勢最大,故受電線圈產(chǎn)生的感應電動勢的瞬時值表達式為e=Emcosωt=20cos2000tV,C錯誤;在t1時刻,穿過受電線圈的磁通量最大,磁通量的變化率為0,此時受電線圈產(chǎn)生的感應電動勢為0,8.D由題圖乙可知,線圈產(chǎn)生的電動勢最大值為Em=62V,交流電的周期為T=0.02s,線圈轉(zhuǎn)動的角速度為ω=2πT=100πrad/s,A、B錯誤;線圈轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的電動勢最大值Em=NBSω=Φm·ω,則轉(zhuǎn)動過程中穿過線圈的最大磁通量為Φm=Emω=62100πWb=3250πWb,C錯誤;感應電動勢的瞬時值表達式為e=Emsinωt=62sin100πtV,則通過燈泡的電流的瞬時值表達式為i=eR總9.答案(1)e=375sin5πtV(2)375V解析(1)從線圈處于中性面位置開始計時,感應電動勢的瞬時值表達式為e=Emsinωt=NBS·2πnsin2πnt代入數(shù)據(jù)可得e=375sin5πtV(2)當t=110s時,e=375sin5π×1方法技巧交變電流瞬時值表達式的求解方法10.答案(1)向左(2)0(3)e=50cos10πtV(4)25V解析(1)根據(jù)右手定則可知,圖示時刻流過電阻R的電流方向向左;(2)圖示時刻ab邊與磁場方向平行,所受的安培力為0;(3)轉(zhuǎn)速n=300r/min=5r/s即頻率f=5Hzω=2πf=10πrad/s感應電動勢的最大值為Em=NBSω=100×1π×0.若從線圈處于圖示位置開始計時,線圈中感應電動勢的瞬時值表達式為e=Emcosωt=50cos10πtV(4)當t=130e=50cos10π×130V=25V第三章2交變電流的描述基礎過關(guān)練題組一周期和頻率1.某正弦式交變電流的方向在1s內(nèi)改變了100次,則其周期T和頻率f分別為()A.0.01s100HzB.0.02s50HzC.0.02s100HzD.0.01s50Hz2.關(guān)于交變電流的周期和頻率,下列說法中正確的是()A.正弦式交變電流最大值連續(xù)出現(xiàn)兩次的時間間隔等于一個周期B.1s內(nèi)正弦式交變電流出現(xiàn)最大值的次數(shù)等于頻率C.正弦式交變電流方向變化的頻率為正弦式交變電流頻率的2倍D.50Hz的交變電流,其周期等于0.05s題組二峰值和有效值3.下面關(guān)于交變電流的說法中正確的是()A.交流電氣設備上所標的額定電壓和額定電流值是交變電流的峰值B.用交流電表測定的數(shù)值是交流電的瞬時值C.在相同時間內(nèi)通過同一電阻,跟交變電流有相同熱效應的恒定電流的數(shù)值是交變電流的有效值D.給定的交變電流數(shù)值,在沒有特別說明的情況下都是指峰值4.【經(jīng)典題】(2023江蘇蘇州月考)如圖所示,標有“220V40W”的燈泡和標有“20μF360V”的電容器并聯(lián)到交流電源上,V為理想交流電壓表,交流電源的輸出電壓如圖乙中正弦曲線所示。閉合開關(guān)S,下列判斷正確的是()A.電容器會被擊穿B.燈泡不能正常發(fā)光C.t=T4時刻,交流電壓表的示數(shù)為2202D.t=T時刻,通過燈泡的電流為零5.(2023北京四中期中)一電阻接到方波交流電源上,在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q方;若該電阻接到正弦交流電源上,在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q正。該電阻上電壓的峰值均為U0,周期均為T,如圖所示。則Q方∶Q正等于()A.1∶2B.2∶1C.1∶2D.2∶16.【經(jīng)典題】已知有兩列周期性變化的電流,其隨時間變化的圖像如圖所示,則甲、乙兩電流的有效值分別為()A.2A和3.5AB.1A和3.5AC.1A和522AD.22題組三正弦式交變電流的公式和圖像7.(2022河北保定期末)如圖所示,某小型發(fā)電機的N、S磁極之間的磁場可看作勻強磁場,磁場的磁感應強度大小B=2πT,邊長L=0.2m的正方形線圈繞與磁場垂直的軸OO'勻速轉(zhuǎn)動,線圈的兩側(cè)經(jīng)集流環(huán)和電刷與阻值為3Ω的電阻R相連。與R并聯(lián)的交流電壓表為理想電表,其示數(shù)U=6V。已知正方形線圈的匝數(shù)N=20,電阻為r=1Ω,則從線圈運動到圖示位置開始計時,電動勢的瞬時值表達式為()A.e=82sin10πtVB.e=82cos10πtVC.e=8sin52πtVD.e=8cos52πtV8.(2022河南駐馬店基礎教學研究室期末)匝數(shù)為5的矩形線圈,繞垂直于磁場方向的軸在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生的交變電動勢隨時間變化的圖像如圖所示。則穿過線圈的最大磁通量為()A.25πWbB.2C.40WbD.1002Wb9.【經(jīng)典題】(2023山東聊城月考)如圖所示,矩形線圈處在磁感應強度大小為B、方向水平向右的勻強磁場中,線圈通過電刷與定值電阻R及理想電流表相連接,線圈繞中心軸線OO'以恒定的角速度ω勻速轉(zhuǎn)動,t=0時刻線圈位于與磁場方向平行的位置。已知線圈的匝數(shù)為n、面積為S、阻值為r。則下列說法正確的是()A.t=0時刻流過電阻R的電流方向向左B.線圈中感應電動勢的瞬時值表達式為e=nBSωsinωtC.線圈轉(zhuǎn)動的過程中,電阻R兩端的電壓有效值為2D.從t=0時刻起,線圈轉(zhuǎn)過60°時電阻R兩端的電壓瞬時值為310.如圖甲所示,矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的中心軸OO'勻速轉(zhuǎn)動,從線圈位于圖示位置開始計時,產(chǎn)生的感應電動勢如圖乙所示。若線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼?倍,而其他條件保持不變,線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過90°后開始計時,則能正確反映線圈中產(chǎn)生的電動勢e隨時間t的變化規(guī)律的圖像是()ABCD 能力提升練題組一交變電流有效值的計算1.(2023四川綿陽南山中學月考)如圖所示,圖甲和圖乙分別表示正弦脈沖波和方波的交變電流與時間的變化關(guān)系,若使這兩種電流分別通過兩個完全相同的電阻,則經(jīng)過1min的時間,兩電阻消耗的電功之比W甲∶W乙為()A.1∶2B.1∶2C.1∶3D.1∶62.【經(jīng)典題】(2023山東聊城一中期中)如圖所示電路,電阻R1與電阻R2阻值相同,都為5Ω,和R1并聯(lián)的D為理想二極管(正向電阻可看作零,反向電阻可看作無窮大),在A、B間加一正弦交流電u=202sin100πtV,則流過R2的電流的有效值為()A.2AB.22AC.25AD.10A題組二正弦式交變電流圖像的理解及應用3.【經(jīng)典題】(2023重慶田家炳中學月考)如圖甲所示,在勻強磁場中,一單匝矩形金屬線圈兩次以不同的轉(zhuǎn)速繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生的交變電動勢隨時間變化的e-t圖像分別如圖乙中曲線a、b所示,則()A.兩次t=0時刻穿過線圈的磁通量均為零B.曲線a表示的交變電動勢的最大值為25VC.曲線b表示的交變電動勢有效值為15VD.曲線a、b對應的線圈轉(zhuǎn)速之比為3∶24.【多選題】(2023黑龍江哈爾濱三中模擬)如圖甲所示為某一小型風力交流發(fā)電機的原理圖,線圈的匝數(shù)為n=100、總電阻為r=5Ω,負載電阻R=10Ω,A為理想交流電流表。從線圈轉(zhuǎn)到中性面位置開始計時,該發(fā)電機的電動勢隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示,下列說法正確的是()A.電動勢瞬時值表達式為e=300sin100πtVB.電動勢的有效值為1502VC.電流表的示數(shù)為14.1AD.t=0.02s時通過線圈的磁通量為6π題組三交變電流“四值”的計算與應用5.(2022江蘇南通、泰州聯(lián)考)如圖所示,電阻為r的金屬直角線框abcd放置在磁感應強度為B的勻強磁場中,a、d兩點連線與磁場垂直,ab、cd長均為l,bc長為2l,定值電阻阻值為R。線框繞a、d連線以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動,從線框位于圖示位置開始計時,則()A.回路中產(chǎn)生的感應電動勢的最大值為4Bl2ωB.a、d兩點間電壓的有效值為2Bl2ωC.電流的瞬時值表達式為i=2D.半個周期內(nèi)通過R的電荷量為46.(2023福建泉州月考)單匝閉合矩形線框電阻為R,在勻強磁場中繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動,穿過線框的磁通量Φ與時間t的關(guān)系圖像如圖乙所示。下列說法正確的是()A.T2B.線框中感應電動勢的有效值為2C.線框轉(zhuǎn)一周外力所做的功為2D.從t=0到t=T4時間內(nèi)線框中產(chǎn)生的平均感應電動勢為7.【經(jīng)典題】(2023重慶七中月考)手搖發(fā)電機如圖甲所示,可以簡化為圖乙。矩形線圈面積為S,匝數(shù)為n,線圈總電阻為r,在磁感應強度為B的勻強磁場中以矩形線圈對稱軸OO'為軸、以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生的交流電通過M、N與外電路連接,如圖乙所示,外電路燈泡電阻為R,電壓表為理想交流電表。在線圈由平行于磁場方向位置轉(zhuǎn)過90°的過程中,下面說法正確的是()A.電壓表V的示數(shù)為nωBSRB.線圈轉(zhuǎn)過90°過程平均感應電動勢為nBSωC.電路中產(chǎn)生的焦耳熱為πD.從線圈平行于磁場方向位置開始計時,線圈中感應電流的瞬時值表達式為i=nBSωR+8.【經(jīng)典題】(2023云南昆明一中階段測試)某興趣小組設計了一種發(fā)電裝置,如圖甲所示,在磁極和圓柱狀鐵芯之間形成的兩磁場區(qū)域的圓心角α均為π2,磁場均沿半徑方向。匝數(shù)為N的矩形線圈abcd的邊長ab=cd=l,bc=ad=2l,線圈以角速度ω繞中心軸勻速轉(zhuǎn)動,bc和ad邊同時進入磁場,在磁場中,兩條邊所經(jīng)過處的磁感應強度大小均為B、方向始終與兩邊的運動方向垂直,線圈的總電阻為r,外接電阻為R,求(1)bc邊切割磁感線時所受安培力的大小F;(2)從bc邊進入磁場開始計時,在圖乙中作出一個周期內(nèi)的i-t圖像;(3)外接電阻上電流的有效值I有。

答案與分層梯度式解析第三章交變電流2交變電流的描述基礎過關(guān)練1.B2.C3.C4.D5.D6.C7.B8.A9.C10.A1.B正弦式交變電流的方向在一個周期內(nèi)改變兩次,1s內(nèi)正弦式交變電流的方向改變100次,知經(jīng)歷了50個周期,則T=150s=0.02s,頻率f=1T=50Hz,B正確2.C在一個周期內(nèi),正弦式交變電流會出現(xiàn)正向和負向的最大值各一次,相鄰兩個峰值之間的時間間隔為半個周期,1s內(nèi)出現(xiàn)最大值的次數(shù)是頻率的2倍,選項A、B錯誤。正弦式交變電流在一個周期內(nèi)方向改變兩次,即方向變化的頻率為其頻率的2倍,選項C正確。頻率為50Hz的交變電流,其周期T=1f=150s=0.02s方法技巧周期T、頻率f、角速度ω、轉(zhuǎn)速n間的關(guān)系(1)角速度ω與T、f的關(guān)系:ω=2πT=2πf(2)我國使用的交變電流:T=0.02s,f=1T=50Hz,ω=100πrad/s,(3)角速度ω(單位rad/s)、轉(zhuǎn)速n(單位r/s)都是描述交變電流變化快慢的物理量。n越大,角速度越大,交變電流變化越快,T、f、ω、n之間的關(guān)系是:T=2πω,ω=2πf=2πn3.C交流電氣設備上所標的額定電壓和額定電流值是交變電流的有效值,選項A錯誤;用交流電表測定的數(shù)值是交流電的有效值,選項B錯誤;在相同時間內(nèi)通過同一電阻,跟交變電流有相同熱效應的恒定電流的數(shù)值是交變電流的有效值,選項C正確;給定的交變電流數(shù)值,在沒有特別說明的情況下都是指有效值,選項D錯誤。4.D由題圖乙可知,交流電壓的最大值Um=2202V≈311V<360V,故電容器不會被擊穿,A錯誤;加在燈泡兩端的電壓的有效值為220V,燈泡能正常發(fā)光,B錯誤;交流電壓表測的是交流電壓的有效值,故示數(shù)為220V,C錯誤;t=T時刻,輸出電壓為零,通過燈泡的電流也為零,D正確。5.D根據(jù)交變電流有效值的定義及焦耳定律可得,Q方=U02R·T2+U02R·T2=U02RT,Q正=(U06.C設題圖甲所示的電流的有效值為I甲,根據(jù)有效值的定義可得22A2R·T2+0=I甲2RT,解得I甲=1A;設題圖乙所示的電流的有效值為I乙,則有(4A)2R·T2+(3A)2R·T2=I乙2RT,解得I乙=522A,故選C。7.B由閉合電路歐姆定律得E=U+URr,解得E=8V,所以Em=82V,又因為Em=NBSω,可得線圈轉(zhuǎn)動的角速度為ω=EmNBS=8220×2π×0.2×0.28.A由圖可知,交變電流的周期T=0.02s,則線圈轉(zhuǎn)動的角速度ω=2πT=100πrad/s,感應電動勢的最大值為200V,根據(jù)Em=nBSω,可得Φm=BS=25πWb9.Ct=0時刻線圈平面與磁場方向平行,AB邊向下,CD邊向上,由右手定則可知,流過電阻R的電流方向向右,A錯誤;從與中性面垂直的位置開始計時,感應電動勢隨時間按余弦規(guī)律變化,線圈中感應電動勢的瞬時值表達式為e=Emcosωt=nBSωcosωt,B錯誤;線圈中感應電動勢的有效值為E=Em2=22nBSω,電阻R兩端的電壓為U=ER+r·R=2nBSωR2(R+r),C正確;從t=0開始線圈轉(zhuǎn)過60°時,電阻R兩端的電壓瞬時值UR10.A由題圖乙知,周期T=4s,感應電動勢的最大值Em=1V,而感應電動勢的最大值為Em=NBSω=NBS·2πn。若僅把線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼?倍,感應電動勢的最大值將變?yōu)樵瓉淼?倍,即Em'=2V,而周期T=2πω=2π2πn=1n,則周期變?yōu)樵瓉淼囊话?即T'=T2=2s,所以選項B、C錯誤;線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過90°后開始計時,即線圈位于中性面時開始計時,能力提升練1.C2.D3.D4.BC5.D6.B7.C1.C對題圖甲所示交變電流,在一個周期內(nèi),根據(jù)有效值的定義有2I甲m22R·T甲3=I甲2RT甲,代入數(shù)據(jù)解得電流的有效值I甲=33I甲m=33A;對題圖乙所示交變電流,在一個周期內(nèi),有2I乙m2R·T乙2=I乙2RT乙,解得電流的有效值I乙=I乙m=1A;根據(jù)W=I2Rt易錯分析公式I=Im2只適用于正弦或余弦式交變電流,本題所給的圖像不是正弦或余弦函數(shù)圖像,不能直接用I=Im2求有效值。題圖甲中,交變電流的周期為6×10-2s2.D關(guān)鍵點撥二極管具有單向?qū)щ娦?使得前半個周期內(nèi)R1被短路,后半個周期內(nèi)R1與R2串聯(lián)。在一個正弦交流電變化的周期T內(nèi),前12T,A點電勢高于B點電勢,二極管導通,R1被短路,R2兩端的電壓如圖所示,故有效