（新課標(biāo)）河南省2015高考物理總復(fù)習(xí)講義 第10章 第1講 交變電流的產(chǎn)生和描述

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1、 第1講　交變電流的產(chǎn)生和描述 考　綱　點(diǎn)　擊 備　考　指　南 1.交變電流、交變電流的圖象Ⅰ 1.交變電流的產(chǎn)生及描述(e、u、i的瞬時(shí)值表達(dá)式、峰值、有效值、周期、頻率)，特別是交流電的圖象和有效值的計(jì)算是考查的熱點(diǎn)． 2.變壓器的原理，電壓比、電流比及功率關(guān)系，遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題等是考查的重點(diǎn)． 3.掌握傳感器的一些簡(jiǎn)單使用和一些敏感元件的基本原理 2.正弦交變電流的函數(shù)表達(dá)式、峰值和有效值?、? 3.理想變壓器Ⅰ 4.遠(yuǎn)距離輸電Ⅰ 實(shí)驗(yàn)十一：傳感器的簡(jiǎn)單使用 知識(shí)一　正弦式交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律 1．產(chǎn)生 如圖10－1－1所示，將閉合線(xiàn)圈置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，

2、并繞垂直于磁感線(xiàn)方向的軸做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)． 圖10－1－1 2．變化規(guī)律(線(xiàn)圈在中性面位置開(kāi)始計(jì)時(shí)) (1)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間變化的規(guī)律：e＝Emsin ωt. (2)電壓u隨時(shí)間變化的規(guī)律：u＝Umsin_ωt. (3)電流i隨時(shí)間變化的規(guī)律：i＝Imsin_ωt. 其中ω等于線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，Em＝nBl1l2ω＝nBSω. 3．正弦式交變電流的圖象(如圖10－1－2所示) 圖10－1－2 　(1)閉合線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線(xiàn)圈中磁通量最大時(shí)，線(xiàn)圈中產(chǎn)生的電流最大．() (2)只有在中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)時(shí)，電動(dòng)勢(shì)表達(dá)式才可書(shū)寫(xiě)為e＝Emsin ωt.(√) 1

3、/ 13 知識(shí)二　描述交變電流的物理量 1．周期和頻率 (1)周期T：交變電流完成一次周期性變化(線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周)所需的時(shí)間，單位是秒(s)．公式表達(dá)式為T(mén)＝. (2)頻率f：交變電流在1 s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)，單位是赫茲(Hz)． (3)周期和頻率的關(guān)系：T＝或f＝. 2．交變電流的瞬時(shí)值、峰值、有效值和平均值 (1)瞬時(shí)值：交變電流某一時(shí)刻的值，是時(shí)間的函數(shù)． (2)峰值：交變電流的電流或電壓所能達(dá)到的最大值． (3)有效值：讓交變電流與恒定電流分別通過(guò)相同的電阻，如果它們?cè)诮蛔冸娏鞯囊粋€(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，則這個(gè)恒定電流I、恒定電壓U就是這個(gè)交變電流的有效值．

4、 (4)正弦式交變電流的有效值與峰值之間的關(guān)系 I＝，U＝，E＝. (5)平均值：交變電流圖象中波形與橫軸所圍面積跟時(shí)間的比值，其數(shù)值可以用＝n計(jì)算． 　只有正弦交變電流有效值與峰值之間存在確定的關(guān)系，其他交變電流的有效值要根據(jù)焦耳定律進(jìn)行確定． 1．圖中閉合線(xiàn)圈都在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞虛線(xiàn)所示的固定轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，不能產(chǎn)生正弦式交變電流的是(　　) 【解析】　A、B選項(xiàng)中閉合線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)且過(guò)線(xiàn)圈平面的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，滿(mǎn)足產(chǎn)生正弦式交變電流的條件，能產(chǎn)生正弦式交變電流；C選項(xiàng)中轉(zhuǎn)軸平行于磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量始終為零，故C中不產(chǎn)生正弦式交變電流

5、；D選項(xiàng)中雖然只有一半線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中，但是始終有一邊切割磁感線(xiàn)按照正弦規(guī)律產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，且一邊出時(shí)，另一邊恰好入，保證轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)連續(xù)按照正弦規(guī)律變化．故應(yīng)選C. 【答案】　C 2．已知某電阻元件在正常工作時(shí)，通過(guò)它的電流按如圖10－1－3所示的規(guī)律變化．現(xiàn)與這個(gè)電阻元件串聯(lián)一個(gè)多用電表(已調(diào)至交流電流擋)，則多用電表的讀數(shù)為(　　) 圖10－1－3 A．4 A　　　　　 B．4 A C．5 A D．5 A 【解析】　多用電表的讀數(shù)為有效值，由I2RT＝()2R＋(3)2R，得I＝5 A，C項(xiàng)正確． 【答案】　C 3．(2013海南高考)通過(guò)一阻

6、值R＝100 Ω的電阻的交變電流如圖10－1－4所示，其周期為1 s．電阻兩端電壓的有效值為(　　) 圖10－1－4 A．12 V　　B．4 V　　C．15 V　　D．8 V 【解析】　由有效值定義可得1 s＝(0.1 A)2R0.4 s2＋(0.2 A)2R0.1 s2，其中R＝100 Ω，可得U＝4 V，B正確． 【答案】　B 4．(多選)(2012廣東高考)某小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)為e＝50sin 100πt(V)．對(duì)此電動(dòng)勢(shì)，下列表述正確的有(　　) A．最大值是50 V　　　　　　 B．頻率是100 Hz C．有效值是25 V D．周期是0.02 s 【解

7、析】　交變電動(dòng)勢(shì)e＝Emsin ωt或e＝Emcos ωt，其中Em為電動(dòng)勢(shì)的最大值，ω為角速度，有效值E＝，周期T＝，頻率f＝.由e＝50sin 100πt知，Em＝50 V，E＝ V＝25 V，T＝＝ s＝0.02 s，f＝＝ Hz＝50 Hz，所以選項(xiàng)C、D正確． 【答案】　CD 考點(diǎn)一 [82]　正弦式交變電流的變化規(guī)律 一、正弦式電流的變化規(guī)律(線(xiàn)圈在中性面位置開(kāi)始計(jì)時(shí)) 規(guī)律 物理量　 函數(shù) 圖象 磁通量 Φ＝Φmcos ωt＝BScos ωt 電動(dòng)勢(shì) e＝Emsin ωt＝nBSωsin ωt 電壓 u＝Umsin ωt＝si

8、n ωt 電流 i＝Imsin ωt＝sin ωt 二、兩個(gè)特殊位置的特點(diǎn) 1．線(xiàn)圈平面與中性面重合時(shí)，S⊥B，Φ最大，＝0，e＝0，i＝0，電流方向?qū)l(fā)生改變． 2．線(xiàn)圈平面與中性面垂直時(shí)，S∥B，Φ＝0，最大，e最大，i最大，電流方向不改變． 三、交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式書(shū)寫(xiě)的基本思路 1．確定正弦交變電流的峰值，根據(jù)已知圖象或公式Em＝nBSω求出相應(yīng)峰值． 2．明確線(xiàn)圈的初始位置，找出對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式． (1)線(xiàn)圈從中性面位置開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，則i－t圖象為正弦函數(shù)圖象，函數(shù)式為i＝Imsin ωt. (2)線(xiàn)圈從垂直中性面位置開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，則i－t圖象為余弦函數(shù)圖象，

9、函數(shù)式為i＝Imcos ωt. ——————[1個(gè)示范例]—————— 　(2012安徽高考)圖10－1－5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(chǎng)中，有一矩形線(xiàn)圈abcd可繞線(xiàn)圈平面內(nèi)垂直于磁感線(xiàn)的軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng)，由線(xiàn)圈引出的導(dǎo)線(xiàn)ae和df分別與兩個(gè)跟線(xiàn)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(xiàn)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10－1－5乙是線(xiàn)圈的主視圖，導(dǎo)線(xiàn)ab和cd分別用它們的橫截面來(lái)表示．已知ab長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，bc長(zhǎng)度為L(zhǎng)2，線(xiàn)圈以恒定角速度ω逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)．(只考慮單匝線(xiàn)圈) 甲　　　　　　　　　　　　　

10、乙 丙 圖10－1－5 (1)線(xiàn)圈平面處于中性面位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，試推導(dǎo)t時(shí)刻整個(gè)線(xiàn)圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e1的表達(dá)式； (2)線(xiàn)圈平面處于與中性面成φ0夾角位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，如圖丙所示，試寫(xiě)出t時(shí)刻整個(gè)線(xiàn)圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e2的表達(dá)式； (3)若線(xiàn)圈電阻為r，求線(xiàn)圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱．(其他電阻均不計(jì)) 【審題指導(dǎo)】　(1)開(kāi)始計(jì)時(shí)時(shí)線(xiàn)圈的初位置不同，則瞬時(shí)值表達(dá)式不同． (2)求解的是電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱，不要忽視線(xiàn)圈電阻r的影響． 【解析】　(1)矩形線(xiàn)圈abcd在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，ab、cd切割磁感線(xiàn)，且轉(zhuǎn)動(dòng)的半徑為r＝， 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)ab、cd的線(xiàn)速度v＝ωr＝，

11、且與磁場(chǎng)方向的夾角為ωt， 所以，整個(gè)線(xiàn)圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e1＝2BL1vsin ωt＝BL1L2ωsin ωt. (2)當(dāng)t＝0時(shí)，線(xiàn)圈平面與中性面的夾角為φ0，則某時(shí)刻t時(shí)，線(xiàn)圈平面與中性面的夾角為(ωt＋φ0) 故此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值 e2＝2BL1vsin(ωt＋φ0)＝BL1L2ωsin(ωt＋φ0)． (3)線(xiàn)圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值 Em＝BL1L2ω，故有效值E＝＝ 回路中電流的有效值I＝＝ 根據(jù)焦耳定律知轉(zhuǎn)動(dòng)一周電阻R上的焦耳熱為 Q＝I2RT＝[]2R＝. 【答案】　(1)e1＝BL1L2ωsin ωt (2)e2＝BL1L2ωsin(ωt＋

12、φ0)　(3) ——————[1個(gè)預(yù)測(cè)例]—————— 　一只矩形線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線(xiàn)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量隨時(shí)間變化的圖象如圖10－1－6甲所示，則下列說(shuō)法中正確的是(　　) 甲　　　　　　　　　乙 圖10－1－6 A．t＝0時(shí)刻線(xiàn)圈平面與中性面垂直 B．t＝0.01 s時(shí)刻Φ的變化率達(dá)到最大 C．t＝0.02 s時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大 D．該線(xiàn)圈相應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)圖象如圖乙所示 【解析】　由Φ－t圖知，在t＝0時(shí)，Φ最大，即線(xiàn)圈處于中性面位置，此時(shí)e＝0，故A、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤；由圖知T＝0.04 s，在t＝0.01 s時(shí)，Φ＝0，最大，e最大，則B項(xiàng)正確；

13、在t＝0.02 s時(shí)，Φ最大，＝0，e＝0，則C項(xiàng)錯(cuò)． 【答案】　B 考點(diǎn)二 [83]　交變電流有效值的計(jì)算 一、正弦交變電流的有效值 利用I＝，U＝，E＝計(jì)算．只適用于正(余)弦式交流電． 二、非正弦交變電流的有效值的計(jì)算 1．計(jì)算有效值時(shí)要注意根據(jù)電流的熱效應(yīng)，抓住“三同”：“相同時(shí)間”內(nèi)“相同電阻”上產(chǎn)生“相同熱量”列式求解．“相同時(shí)間”一般取一個(gè)周期時(shí)間． 2．利用兩個(gè)公式Q＝I2Rt和Q＝t可分別求得電流有效值和電壓有效值． ——————[1個(gè)示范例]—————— 　如圖10－1－7所示為一個(gè)經(jīng)雙可控硅調(diào)節(jié)后加在電燈上的電壓，正弦交流電的每一個(gè)二分之一周期中

14、，前面四分之一周期被截去，則現(xiàn)在電燈上電壓的有效值為(　　) 圖10－1－7 A．Um　　　　B.　　　　C.　　　　D. 【解析】　由題給圖象可知，交流電壓的變化規(guī)律具有周期性，用電流熱效應(yīng)的等效法求解．設(shè)電燈的阻值為R，正弦交流電壓的有效值與峰值的關(guān)系是U＝，由于一個(gè)周期內(nèi)半個(gè)周期有交流電壓，一周期內(nèi)交流電產(chǎn)生的熱量為Q＝t＝，設(shè)交流電壓的有效值為U，由電流熱效應(yīng)得Q＝＝T，所以該交流電壓的有效值U＝Um/2，可見(jiàn)選項(xiàng)D正確． 【答案】　D ——————[1個(gè)預(yù)測(cè)例]—————— 　在如圖10－1－8甲所示電路中，D為理想二極管(正向電阻為零，反向電阻為無(wú)窮大)．R1＝30

15、 Ω，R2＝60 Ω，R3＝10 Ω.在MN間加上如圖10－1－8乙所示的交變電壓時(shí)，R3兩端電壓表的讀數(shù)大約是(　　) 圖10－1－8 A．3 V　　　B．3.5 V　　　C．4 V　　　D．5 V 【審題指導(dǎo)】　由電路圖甲和MN所加交變電壓圖乙，二極管導(dǎo)通和截止兩種狀態(tài)下R3兩端的電壓不同，再由此確定一個(gè)周期內(nèi)R3兩端電壓的有效值． 【解析】　在0～0.01 s內(nèi)，二極管導(dǎo)通，電壓表讀數(shù)為U3＝Um＝4 V，在0.01～0.02 s內(nèi)，二極管截止，電壓表讀數(shù)U3′＝Um＝3 V．根據(jù)交流電有效值的定義得： ＋＝T，U＝3.5 V，B正確． 【答案】　B 考點(diǎn)三 [

16、84]　交變電流“四值”的理解和應(yīng)用 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 應(yīng)用情況及說(shuō)明 瞬時(shí)值 交變電流某一時(shí)刻的值 e＝Emsin ωt， u＝Umsin ωt， i＝Imsin ωt 計(jì)算線(xiàn)圈某時(shí)刻的受力情況 最大值 最大的瞬時(shí)值 Em＝nBSω， Em＝nΦmω， Im＝ 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 對(duì)正弦、余弦交變電流 E＝，U＝， I＝ (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)的一般是指有效值 (3)保險(xiǎn)絲的

17、熔斷電流為有效值 (4)交流電壓表和電流表的讀數(shù)為有效值 平均值 交變電流圖象中圖線(xiàn)與t軸所圍成的面積與時(shí)間的比值 ＝BL， ＝n， ＝ 計(jì)算有關(guān)電荷量時(shí)只能用平均值 ——————[1個(gè)示范例]—————— 　(2014大連模擬)一個(gè)單匝矩形線(xiàn)框的面積為S，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，從線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)垂直的位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，轉(zhuǎn)速為n轉(zhuǎn)/秒，則(　　) A．線(xiàn)框交變電動(dòng)勢(shì)的最大值為nπBS B．線(xiàn)框交變電動(dòng)勢(shì)的有效值為nπBS C．從開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過(guò)周期，線(xiàn)框中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為2nBS D．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值為e＝nπBSsin 2nπt 【解析】　線(xiàn)框交變電動(dòng)勢(shì)的最大值為

18、Emax＝BSω＝2nπBS，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值為e＝2nπBSsin 2nπt，A、D錯(cuò)；該線(xiàn)框交變電動(dòng)勢(shì)的有效值為E＝＝nπBS，B對(duì)；線(xiàn)框中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝＝4nBS，C錯(cuò)． 【答案】　B ——————[1個(gè)預(yù)測(cè)例]—————— 　(多選)如圖10－1－9甲所示，將阻值為R＝5 Ω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10－1－9乙所示，電流表串聯(lián)在電路中測(cè)量電流的大?。畬?duì)此，下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖10－1－9 A．電阻R兩端電壓的函數(shù)表達(dá)式為u＝2.5sin 200πt(V) B．電阻R消耗的電功率為1.25 W C．若此交

19、變電流由一矩形線(xiàn)框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生，如圖丙所示，當(dāng)線(xiàn)圈的轉(zhuǎn)速提升一倍時(shí)，電流表的示數(shù)為1 A D．這一交變電流與圖丁所示電流比較，其有效值之比為 【審題指導(dǎo)】　(1)利用i－t圖象結(jié)合電壓與電流的關(guān)系寫(xiě)出電壓的函數(shù)表達(dá)式． (2)求電功率時(shí)應(yīng)用電流的有效值． (3)根據(jù)電流的熱效應(yīng)計(jì)算不同形式的交變電流的有效值． 【解析】　圖乙所示電流的最大值為Im＝0.5 A，由歐姆定律得Um＝ImR＝2.5 V．周期為T(mén)＝0.01 s，ω＝＝200 π rad/s，所以R兩端電壓的表達(dá)式為u＝2.5sin 200πt(V)，A正確；該電流的有效值為I＝，電阻R消耗的電功率為P＝I2R，解

20、得P＝0.625 W，B錯(cuò)誤；該交變電流由圖丙所示矩形線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生，當(dāng)轉(zhuǎn)速提升一倍時(shí)，電動(dòng)勢(shì)的最大值Em＝nBSω為原來(lái)的2倍．電路中電流的有效值也是原來(lái)的2倍，為2 A≠1 A．電流表的示數(shù)為有效值，C錯(cuò)誤；圖乙中的正弦交變電流的有效值為 A．圖丁所示的交變電流雖然方向發(fā)生變化，但大小恒為0.5 A，可知D正確． 【答案】　AD 交流發(fā)電機(jī)模型 一、模型特點(diǎn)：閉合線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)或其他磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生交變電流． 二、分析技巧 1．明確線(xiàn)圈初始位置，確定交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式和圖象． 2．明確交變電流的瞬時(shí)值、最大值、有效值和平均值的不同應(yīng)用． 3．交變電流電路中

21、，如果只有純電阻元件，歐姆定律、焦耳定律等仍然適用． ——————[1個(gè)示范例]—————— 　 圖10－1－10 (16分)(2012江蘇高考)某興趣小組設(shè)計(jì)了一種發(fā)電裝置，如圖10－1－10所示．在磁極和圓柱狀鐵芯之間形成的兩磁場(chǎng)區(qū)域的圓心角α均為π，磁場(chǎng)均沿半徑方向．匝數(shù)為N的矩形線(xiàn)圈abcd的邊長(zhǎng)ab＝cd＝l、bc＝ad＝2l.線(xiàn)圈以角速度ω繞中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，bc和ad邊同時(shí)進(jìn)入磁場(chǎng)．在磁場(chǎng)中，兩條邊所經(jīng)過(guò)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B、方向始終與兩邊的運(yùn)動(dòng)方向垂直．線(xiàn)圈的總電阻為r，外接電阻為R.求： (1)線(xiàn)圈切割磁感線(xiàn)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小Em； (2)線(xiàn)圈切割

22、磁感線(xiàn)時(shí)，bc邊所受安培力的大小F； (3)外接電阻上電流的有效值I. 【審題指導(dǎo)】　此題為交流發(fā)電機(jī)模型，解答此題要從以下幾個(gè)方面分析： (1)bc、ad邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，切割磁感線(xiàn)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，而在磁場(chǎng)外時(shí)，不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) ，因此該發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的不是正弦交流電． (2)bc邊所受安培力為線(xiàn)圈中感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中所受的安培力． (3)電流的有效值可以用焦耳定律確定． 【規(guī)范解答】　(1)bc、ad邊的運(yùn)動(dòng)速度v＝ω　感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Em＝4NBlv(2分) 解得Em＝2NBl2ω(2分) (2)電流Im＝(2分)　安培力F＝2NBIml(2分) 解得F＝(2分) (3)一個(gè)周期內(nèi)

23、，通電時(shí)間t＝T(2分) 根據(jù)焦耳定律 R上產(chǎn)生的電熱Q＝IRt且Q＝I2RT(2分) 解得I＝(2分) 【答案】　(1)2NBl2ω　(2)　(3) ——————[1個(gè)模型練]—————— 如圖10－1－11所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5 T，邊長(zhǎng)L＝10 cm的正方形線(xiàn)圈abcd共100匝，線(xiàn)圈電阻r＝1 Ω，線(xiàn)圈繞垂直于磁感線(xiàn)的對(duì)稱(chēng)軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度ω＝2π rad/s，外電路電阻R＝4 Ω.求： 圖10－1－11 (1)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值； (2)由圖示位置(線(xiàn)圈平面與磁感線(xiàn)平行)轉(zhuǎn)過(guò)60角時(shí)的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)； (3)由圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)60角的

24、過(guò)程中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)； (4)交流電壓表的示數(shù)． 【解析】　(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值為：Em＝nBSω＝3.14 V. (2)由圖示位置計(jì)時(shí)轉(zhuǎn)過(guò)60角時(shí)，瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E＝Emcos 60＝1.57 V. (3)由圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)60角的過(guò)程中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) ＝n＝100 V＝2.60 V. (4)交流電壓表測(cè)的是有效值，所以其示數(shù) U＝＝1.78 V. 【答案】　(1)3.14 V　(2)1.57 V　(3)2.60 V　(4)1.78 V ⊙交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律 1. 圖10－1－12 (2012茂名二模)如圖10－1－12所示，矩形線(xiàn)

25、圈abcd繞軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生交流電，在圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，則下列說(shuō)法正確的是(　　) A．t＝0時(shí)穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量最大，產(chǎn)生的感生電流最大 B．t＝(T為周期)時(shí)感生電流沿abcda方向 C．若轉(zhuǎn)速增大為原來(lái)的2倍，則交變電流的頻率是原來(lái)的4倍 D．若轉(zhuǎn)速增大為原來(lái)的2倍，則產(chǎn)生的電流有效值為原來(lái)的4倍 【解析】　圖示時(shí)刻，ab、cd邊切割磁感線(xiàn)的有效速率為零，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，A錯(cuò)誤；根據(jù)線(xiàn)圈的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，確定時(shí)線(xiàn)圈的位置，用右手定則可以確定線(xiàn)圈中的感應(yīng)電流沿abcda方向，B正確；根據(jù)轉(zhuǎn)速和頻率的定義可知C錯(cuò)誤；根據(jù)Em＝nBSω，E＝，I＝可知電流有效值變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，D錯(cuò)

26、誤． 【答案】　B 2．(2011天津高考)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線(xiàn)框繞與磁感線(xiàn)垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖10－1－13甲所示，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的圖象如圖乙所示，則(　　) 圖10－1－13 A．t＝0.005 s時(shí)線(xiàn)框的磁通量變化率為零 B．t＝0.01 s時(shí)線(xiàn)框平面與中性面重合 C．線(xiàn)框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)有效值為311 V D．線(xiàn)框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)頻率為100 Hz 【解析】　由題圖乙可知該正弦式交變電動(dòng)勢(shì)的電壓最大值為311 V，周期等于0.02 s，因此，根據(jù)正弦式交變電動(dòng)勢(shì)的最大值與有效值之間的關(guān)系U＝得知選項(xiàng)C錯(cuò)誤；又f＝，則頻率f＝50 Hz，選項(xiàng)D錯(cuò)誤

27、；當(dāng)t＝0.005 s時(shí)，e＝n＝311 V，取得最大值，穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量變化率最大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；當(dāng)t＝0.01 s時(shí)，交變電壓及電流方向發(fā)生改變，電壓值最小等于零，線(xiàn)框平面與中性面重合，選項(xiàng)B正確． 【答案】　B ⊙交變電流“四值”的應(yīng)用 3．一個(gè)小型電熱器若接在輸出電壓為10 V的直流電源上，消耗電功率為P；若把它接在某個(gè)正弦式交流電源上，其消耗的電功率為.如果電熱器電阻不變，則此交流電源輸出電壓的最大值為(　　) A．5 V　　　　　　　　 B．5 V C．10 V D．10 V 【解析】　根據(jù)P＝，對(duì)直流電有P＝，對(duì)正弦式交流電有＝，所以正弦式交流電的有效值為U′＝＝5

28、 V，交流電源輸出電壓的最大值U′m＝U′＝10 V，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)誤． 【答案】　C 4．(多選)(2010廣東高考)圖10－1－14是某種正弦式交變電壓的波形圖，由圖可確定該電壓的(　　) 圖10－1－14 A．周期是0.01 s B．最大值是311 V C．有效值是220 V D．表達(dá)式為u＝220sin 100πt V 【解析】　由圖象知，該交變電壓的周期為0.02 s，最大值為311 V，而有效值U＝＝ V＝220 V，A錯(cuò)，B、C正確．正弦交變電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式u＝Umsin ωt＝311sin t V＝311sin 100πt V，D錯(cuò)誤

29、． 【答案】　BC ⊙交流發(fā)電機(jī)模型的綜合分析 5．一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的正弦規(guī)律圖象如圖10－1－15甲所示．已知發(fā)電機(jī)線(xiàn)圈內(nèi)阻為5.0 Ω，則外接一只電阻為95.0 Ω的燈泡，如圖10－1－15乙所示，則(　　) 圖10－1－15 A．電壓表的示數(shù)為220 V B．電路中的電流方向每秒鐘改變50次 C．燈泡實(shí)際消耗的功率為484 W D．發(fā)電機(jī)線(xiàn)圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為24.2 J 【解析】　電壓表示數(shù)為燈泡兩端電壓的有效值，由圖象知電動(dòng)勢(shì)的最大值Em＝220 V，有效值E＝220 V，燈泡兩端電壓U＝＝209 V，A項(xiàng)錯(cuò)；由圖象知T＝0.02 s，一個(gè)周期內(nèi)電流方向改變兩次，可知1 s內(nèi)電流方向改變100次，B項(xiàng)錯(cuò)；燈泡的實(shí)際功率P＝＝ W＝459.8 W，C項(xiàng)錯(cuò)；電流的有效值I＝＝2.2 A，發(fā)電機(jī)線(xiàn)圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為Q＝I2rt＝2.225.01 J＝24.2 J，D項(xiàng)對(duì)． 【答案】　D 希望對(duì)大家有所幫助，多謝您的瀏覽！