高三物理考点解析交变电流的产生及描述推荐下载.docx

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高三物理考点解析交变电流的产生及描述推荐下载

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高三物理考点解析：

交变电流的产生及描述

2017高三物理考点解析：

交变电流的产生及描述

 考点38　交变电流的产生及描述

 考点名片

 考点细研究：

（1）交变电流的产生；

（2）交变电流的图象；（3）正弦交变

电流的函数表达式、峰值和有效值等。

其中考查到的如：

2016年全国卷第

21题、2015年四川高考第4题、2014年天津高考第7题、2013年山东高

考第17题、2013年福建高考第15题等。

 备考正能量：

本考点一般以选择题形式考查，命题多集中于考查基本概

念，如交变电流的峰值、有效值、频率等。

命题常结合交变电流的图象考

查有效值的计算，单独考查交变电流产生的较少，通常和变压器结合考查。

 一、基础与经典

 1．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，

如图甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，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311V

 D．线框产生的交变电动势频率为100Hz

 答案　B

 解析　线框中感应电动势与磁通量的变化率成正比，而t＝0.005s时

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e最大，A错误。

t＝0.01s时e＝0，B正确。

电动势有效值E＝311×

V≈220V，C错误。

周期T＝0.02s，频率f＝＝50Hz，D错误。

 2.一边长为L的正方形单匝线框绕垂直于匀强磁场的固定轴转动，线

框中产生的感应电动势e随时间t的变化情况如图所示。

已知匀强磁场的

磁感应强度为B，则结合图中所给信息可判定（　　）

 A．t1时刻穿过线框的磁通量为BL2

 B．t2时刻穿过线框的磁通量为零

 C．t3时刻穿过线框的磁通量变化率为零

 D．线框转动的角速度为

 答案　D

 解析　t1时刻，感应电动势最大，穿过线框的磁通量应为零，A错误；

t2时刻，穿过线框的磁通量最大为Φm＝BL2，B错误；t3时刻，感应电

动势最大，则磁通量变化率也最大，C错误；交变电流的最大值为

Em＝BL2ω，则ω＝，D正确。

 3.一正弦式电流的电压随时间变化的规律如图所示。

由图可知（　　）

 A．该交变电流的电压瞬时值的表达式为u＝100sin25t（V）

 B．该交变电流的频率为4Hz

 C．该交变电流的电压的有效值为100V

 D．若将该交流电压加在阻值为R＝100Ω的电阻两端，则电阻消耗的

功率是50W

 答案　D

 解析　由题图可知，交变电流周期T＝4×10－2s，峰值电压Um＝100

V，故交变电流的频率f＝＝25Hz，有效值U＝＝50V。

加在R＝100Ω

的电阻上时的热功率P＝＝50W，瞬时值表达式

u＝Umsint＝100sin50πt（V），故正确选项为D。

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 4．图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关

系。

若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻，则经过1min的时间，

两电阻消耗的电功之比W甲W乙为（　　）

 A．1∶B．1∶2C．1∶3D．1∶6

 答案　C

 解析　计算电功时，I要用有效值。

图甲中，由有效值的定义得

2R×2×10－2＋0＋2R×2×10－2＝IR×6×10－2，得I1＝A；图乙中，

电流的值不变，I2＝1A，由W＝I2Rt可以得到W甲W乙＝13。

C正确。

 5.如图所示电路，电阻R1与电阻R2阻值相同，都为R，和R1并联的

D为理想二极管（正向电阻可看作零，反向电阻可看作无穷大），在A、B间

加一正弦交流电u＝20sin100πt（V），则加在R2上的电压有效值为（　　）

 A．10VB．20V

 C．15VD．5V

 答案　D

 解析　电压值取正值时，即在前半个周期内，二极管电阻为零，R1被短

路，R2上的电压等于输入电压值，电压值取负值时，即在后半周期内，二

极管电阻无穷大可看作断路，此时R1、R2并联，R2上的电压等于输入电

压值的一半，据此可设加在R2的电压有效值为U，根据电流的热效应，在

一个周期内满足T＝＋，可求出U＝5V。

故选项D正确。

 6.如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B。

电阻

为R、半径为L、圆心角为45°的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O轴以

角速度ω匀速转动（O轴位于磁场边界）。

则线框内产生的感应电流的有效

值为（　　）

 A.B.C.D.

 答案　D

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 解析　线框转动的角速度为ω，进磁场的过程用时周期，出磁场的过程

用时周期，进、出磁场时产生的感应电流大小都为I′＝，则转动一周产

生的感应电流的有效值满足：

I2RT＝2R×T，解得I＝，D正确。

 7．（多选）交流发电机正常工作时产生的电动势e＝Emsinωt，下面说

法正确的是（　　）

 A．线圈匝数减为原来的一半，而转速增为原来的2倍，其他条件不变，

则感应电动势的峰值不变

 B．线圈匝数减为原来的一半，而转速增为原来的2倍，其他条件不变，

则感应电流的有效值不变

 C．线圈匝数减为原来的一半，而磁感应强度增为原来的2倍，其他条

件不变，则感应电动势的瞬时值表达式不变

 D．线圈由矩形变为圆形，其他条件不变，则感应电动势的峰值、有效

值、瞬时值的表达式均发生变化

 答案　ACD

 解析　因为Em＝nBSω，转速变为原来的2倍，即ω变为原来的2倍，

n变为原来的，则Em不变，电压的有效值不变，由于匝数变化引起电阻的

变化，电流的有效值变化，A正确，B错误；根据Em＝nBSω和

e＝Emsinωt，知C正确；线圈由矩形变为圆形，线圈的面积发生变化，

感应电动势的峰值、有效值、瞬时值的表达式均发生变化，D项正确。

 8.（多选）如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T，转

轴O1O2垂直于磁场方向，线圈电阻为2Ω。

从线圈平面与磁场方向平行

时开始计时，线圈转过60°时的感应电流为1A。

那幺（　　）

 A．线圈消耗的电功率为4W

 B．线圈中感应电流的有效值为2A

 C．任意时刻线圈中的感应电动势为e＝4cost（V）

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 D．任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ＝sint（Wb）

 答案　AC

 解析　线圈转动的角速度ω＝，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，

当线圈转过60°时，电流的瞬时值表达式为i＝Imcos60°＝1A，解得

Im＝2A，则正弦交变电流的有效值I＝＝A，B错误；线圈消耗的电功率

P＝I2R＝4W，A正确；由欧姆定律可知，感应电动势的最大值

Em＝ImR＝4V，所以瞬时值的表达式为e＝4cost（V），C正确；通过线圈

的磁通量Φ＝Φmsinωt＝Φmsint，由感应电动势的最大值

Em＝BSω＝Φm×，得Φm＝，解得Φ＝sint＝sint（Wb），D错误。

 9.（多选）如图所示，如果交流发电机转子有n匝线圈，每匝线圈所围

面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，匀速转动角速度为ω，线圈电阻

为r，外电路电阻为R。

在线圈由图中实线位置匀速转动90°到达虚线位

置过程中，下列说法正确的是（　　）

 A．通过R的电荷量q＝

 B．通过R的电荷量q＝

 C．电阻R上产生的热量为QR＝

 D．电阻R上产生的热量为QR＝

 答案　BC

 解析　通过R的电荷量为q＝＝；在线圈由题图中实线位置匀速转动

90°到达虚线位置过程中，电阻R上产生的热量为

QR＝I2R××＝2R＝，B、C正确。

 10.（多选）如图所示，垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁

场以虚线为界，虚线左侧磁场范围足够大，单匝矩形线圈的中轴线与磁场

边界重合，线圈以恒定的角速度ω绕中轴线转动，线圈所围面积为S，线

圈导线的总电阻为R。

t＝0时刻线圈平面与纸面重合，则下列说法正确的

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