高三一轮复习专题：交流电复习

交流电

考点1 正弦交变电流的产生及变化规律

1．交流电产生过程中的两个特殊位置

2.正弦式交变电流的变化规律

磁通量：Φ＝Φm cos ωt ；电动势：e ＝E m sin ωt ；电流：i ＝I m sin ωt 。

1．[交变电流的产生]如图所示，矩形线圈abcd 在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P 1和P 2以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时( )

A ．线圈绕P 1转动时的电流等于绕P 2转动时的电流

B ．线圈绕P 1转动时的电动势小于绕P 2转动时的电动势

C ．线圈绕P 1和P 2转动时电流的方向相同，都是a →b →c →d →a

D ．线圈绕P 1转动时dc 边受到的安培力大于绕P 2转动时dc 边受到的安培力

2．[交变电流的图象](多选)如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，为交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴OO ′沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示。以下判断正确的是( )

A ．电流表的示数为10 A

B ．线圈转动的角速度为50π rad/s

C ．0.01 s 时线圈平面与磁场方向平行

D ．0.02 s 时电阻R 中电流的方向自右向左

3．[交变电流的瞬时表达式]边长为a 的N 匝正方形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线且与线圈在同一平面内的对称轴匀速转动，转速为n ，线圈所围面积内的磁通量Φ随时间t 变化的规律如图所示，图象中Φ0为已知。则下列说法正确的是( )

A ．t 1时刻线圈中感应电动势最大

B ．t 2时刻线圈中感应电流为零

C ．匀强磁场的磁感应强度大小为Φ0Na 2

D ．线圈中瞬时感应电动势的表达式为e ＝2N πΦ0ncos 2πnt

考点2 有效值的理解与计算

1．公式法 利用E ＝E m

2、U ＝U m

2、I ＝I m 2

计算，只适用于正(余)弦式交变电流。 2．利用有效值的定义计算(非正弦式电流)

计算时“相同时间”至少取一个周期或为周期的整数倍。

3．利用能量关系

当有电能和其他形式的能转化时，可利用能的转化和守恒定律来求有效值。

1．[公式法求有效值](多选)电阻R 1、R 2与交流电源按照图甲所示方式连接，R 1＝10 Ω，R 2＝20 Ω。合上开关S 后，通过电阻R 2的正弦式交变电流i 随时间t 变化的情况如图乙所示。则( )

A ．通过R 1的电流有效值是1.2 A

B ．R 1两端的电压有效值是6 V

C ．通过R 2的电流有效值是1.2 2 A

D ．R 2两端的电压最大值是12 2 V

2．[利用有效值的定义计算]如图所示，表示一交流电的电流随时间而变化的图象，此交流电的有效值是( )

A ．5 2 A

B ．3.5 2 A

C ．3.5 A

D ．5 A

3．[有效值的计算和法拉第电磁感应定律的综合]一个边长为6 cm 的正方形金属线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，电阻为0.36 Ω。磁感应强度B 随时间t 的变化关系如图所示，则线框中感应电流的有效值为( )

A.2×10－5 A B .6×10－5 A C.22×10－5 A D.322

×10－5 A 考点3 交变电流“四值”的应用

交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较

1．[对交变电流“四值”的理解]如图甲所示，标有“220 V 40 W ”的灯泡和标有“20 μF 300 V ”的电容器并联到交流电源上，为交流电压表，交流电源的输出电压如图乙所示，闭合开关。下列判断正确的是( )

A ．t ＝T 2时刻，的示数为零

B ．灯泡恰好正常发光

C ．电容器不可能被击穿 D.的示数保持110 2 V 不变

2．[交变电流“四值”的计算] (多选)边长为L 的正方形线框在匀强磁场B 中以角速度ω匀速转动，产生的感应电流的最大值为I m ，设灯泡的电阻为R ，其他电阻不计。从如图所示位置开始计时，则( )

A ．电路中电流的最大值I m ＝BL 2

ωR

B ．电路中电流的瞬时表达式为i ＝I m sin ωt

C ．电流表的读数为I m 2

D ．灯泡的电功率为I 2m 2

R 3．[由图象求交变电流的“四值”]一正弦交变电流的电压随时间变化的规律如图所示，由图可知( )

A ．该交变电流的电压的瞬时值表达式为u ＝100sin (25t) V

B ．该交变电流的频率为4 Hz

C ．该交变电流的电压的有效值为100 V

D ．若将该交变电压加在阻值为R ＝100 Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率是50 W

4．(2016·唐山模拟)一个U 形金属线框在匀强磁场中绕OO ′轴以相同的角速度匀速转动，通过导线给同一电阻R 供电，如图甲、乙所示。其中甲图中OO ′轴右侧有磁场，乙图中

整个空间均有磁场，两磁场磁感应强度相同。则甲、乙两图中交流电流表的示数之比为

( )

A ．1∶ 2

B ．1∶2

C ．1∶4

D ．1∶1

5．某正弦交流发电机产生的电动势波形如图所示，已知该发电机线圈匝数n ＝100匝，线圈面积为S ＝0.1 m 2

，线圈内阻为r ＝1 Ω，用一理想交流电压表接在发电机的两个输出端。由此可知( )

A ．线圈在匀强磁场中转动的角速度为50π rad/s

B ．线圈所在处的磁感应强度是B ＝1 T

C ．交流电压表的读数为220 V

D ．交变电动势的平均值为

E －

＝200 V

6．利用实验室的手摇发电机产生的正弦交流电给灯泡L 供电，其电路如图所示。当线圈以角速度ω匀速转动时，电压表示数为U ，灯泡正常发光。已知发电机线圈的电阻为r ，灯泡正常发光时的电阻为R ，电表均为理想电表，导线电阻可忽略。则( )

A ．图中电流表示数为U r

B ．灯泡的额定功率为U 2

R ＋r

C ．发电机的线圈中产生的电动势的最大值为U(1＋r R

) D ．从线圈转到中性面开始计时，灯泡两端电压的瞬时值表达式为u ＝2Usin ωt

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