Happy暑假我的作業(yè)君（版）高二物理通用版交變電流的產(chǎn)生和描述有效值

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精專題13交變電流的產(chǎn)生和描述有效值【知識(shí)回顧】一、交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律1．交變電流大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化的電流．如圖（a）、（b）、（c)、（d）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(jiǎn)稱正弦式電流，如圖(a）所示．2．正弦交流電的產(chǎn)生和圖象(1）產(chǎn)生:在勻強(qiáng)磁場(chǎng)里,線圈繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．（2）中性面①定義：與磁場(chǎng)方向垂直的平面．②特點(diǎn)：a．線圈位于中性面時(shí)，穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率為零,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零．b．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，兩次經(jīng)過中性面．線圈每經(jīng)過中性面一次，電流的方向就改變一次．（3）圖象：用以描述交流電隨時(shí)間變化的規(guī)律，如果線圈從中性面位置開始計(jì)時(shí)，其圖象為正弦函數(shù)曲線．二、正弦交變電流的函數(shù)表達(dá)式、峰值和有效值1．周期和頻率（1)周期（T）：交變電流完成一次周期性變化（線圈轉(zhuǎn)一周）所需的時(shí)間,單位是秒（s)，公式(2）頻率(f）：交變電流在1s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:2．正弦式交變電流的函數(shù)表達(dá)式（線圈在中性面位置開始計(jì)時(shí)）（1）電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間變化的規(guī)律：e=Emsinωt.（2）電流i隨時(shí)間變化的規(guī)律：i=Imsinωt.（3）負(fù)載兩端的電壓u隨時(shí)間變化的規(guī)律：u=Umsinωt.其中ω等于線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，Em=nBSω；；Um=ImR3．交變電流的瞬時(shí)值、峰值、有效值（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，也叫最大值．（3)有效值：跟交變電流的熱效應(yīng)等效的恒定電流的值叫做交變電流的有效值．對(duì)正弦交流電，其有效值和峰值的關(guān)系為：；；（4）平均值：是交變電流圖象中波形與橫軸所圍面積跟時(shí)間的比值．想一想想一想【例題1】如圖甲是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖，兩磁極N、S間的磁場(chǎng)可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，為交流電流表。線圈繞垂直于磁場(chǎng)的水平軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從圖示位置開始計(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．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速為25r/sB．電流表的示數(shù)為10AC．1s鐘內(nèi)線圈中電流方向改變了50次D．0.01s時(shí)線圈平面與中性面重合【例題2】有一臺(tái)使用交流電的電冰箱上標(biāo)有額定電壓為“220V”的字樣，這“220V”是指：（）A．交流電電壓的最大值B．交流電電壓的瞬時(shí)值C．交流電電壓的有效值D．交流電電壓的平均值【例題3】已知某電阻元件在正常工作時(shí),通過它的電流按如圖所示的規(guī)律變化．今與這個(gè)電阻元件串聯(lián)一個(gè)多用電表(已調(diào)至交變電流電流擋)，則多用電表的讀數(shù)為：（）A．4eq\r（2)AB．4AC．5AD．5eq\r（2）AEMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation。DSMT4【例題4】如圖所示，一面積為S、匝數(shù)為N、電阻為r的矩形線圈，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞OO′軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng),外電路電阻為R（電表均為理想電表），求：（1）以圖示位置開始計(jì)時(shí),寫出線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t變化的表達(dá)式(2）電壓表的讀數(shù)U和電流表讀數(shù)I（3）線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中，外力對(duì)線框做的功WEMBEDEquation.3EMBEDEquation。3EMBEDEquation。3EMBEDEquation。3EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation。DSMT4EMBEDEquation。DSMT4EMBEDEquation。DSMT4【例題5】在磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一匝數(shù)為10匝的矩形線圈ABCD，如圖所示，其繞軸以線圈的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng).,,線框總電阻為,定值電阻阻值為,從圖示位置開始計(jì)時(shí)。(1）寫出t時(shí)刻整個(gè)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e；（2）線框轉(zhuǎn)過,R上流過的電荷量為多少？(3）當(dāng)轉(zhuǎn)過時(shí),磁通量變化率為多少？EMBEDEquation。DSMT4EMBEDEquation。DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation。DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation。DSMT4EMBEDEquation。DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation。DSMT4EMBEDEquation。DSMT4EMBEDEquation。DSMT4EMBEDEquation。DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation。DSMT4練一練練一練1、一只電阻分別通過四種不同形式的電流,電流隨時(shí)間變化的情況如圖所示，在相同時(shí)間內(nèi)電阻產(chǎn)生的熱量最大的是:（）A．B．C．D．EMBEDEquation。DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation。DSMT42、如圖甲所示，矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈中產(chǎn)生的交變電流如圖乙所示，設(shè)沿abcda方向?yàn)殡娏髡较?，則下列說法正確的是：（)A．乙圖中ab時(shí)間段對(duì)應(yīng)甲圖中A至B圖的過程B．乙圖中bc時(shí)間段對(duì)應(yīng)甲圖中C至D圖的過程C．乙圖中d時(shí)刻對(duì)應(yīng)甲圖中的D圖D．若乙圖中d處是0.02s，則1s內(nèi)電流的方向改變50次3、如圖所示的交流電的電流隨時(shí)間而變化的圖象，此交流電的有效值是：（）A.5AB.5AC.3。5AD.3.5AEMBEDEquation。DSMT44、如圖甲是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖，兩磁極N、S間的磁場(chǎng)可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，A為交流電流表。線圈繞垂直于磁場(chǎng)方向的水平軸OO’勻速轉(zhuǎn)動(dòng),從圖示位置開始計(jì)時(shí),產(chǎn)生的交變電流隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示，以下判斷正確的是：（）A．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速為25r/sB．電流表的示數(shù)為10A，0.01s時(shí)線圈平面與磁場(chǎng)方向平行C．1s鐘內(nèi)線圈中電流方向改變了50次D．0。01s時(shí)線圈平面與中性面重合EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation。DSMT4EMBEDEquation.DSMT45、如圖（甲）所示,為電熱毯的電路圖,電熱絲接在u＝311sin100πt（V）的電源上，電熱毯被加熱到一定溫度后，通過裝置P使輸入電壓變?yōu)閳D(乙）所示的波形，從而進(jìn)入保溫狀態(tài)，若電熱絲電阻保持不變，此時(shí)交流電壓表的讀數(shù)是：（）A．110VB．156VC．220VD．311V6、如圖所示,n=10匝的矩形閉合線圈ABCD在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向OO＇軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)軸OO＇過AC邊和BD邊的中點(diǎn).若從圖示位置開始計(jì)時(shí)，穿過線圈的磁通量Φ隨時(shí)間t的變化關(guān)系可以表示為Φ=0。1cos(10πt）（Wb),時(shí)間t的單位為s。已知矩形線圈的電阻為10Ω（取π=3.14，π2=9。86），則下列說法中正確的是：（）A．在任意ls時(shí)間內(nèi)，線圈克服安培力所做的功為49。3JB．任意1s時(shí)間內(nèi)，線圈中電流方向改變20次C．電流的有效值為3。14AD．穿過線圈磁通量的最大值為0。1Wb7、（多選）如圖所示，矩形線圈面積為S，匝數(shù)為N，線圈電阻為r，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)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：（）A．電壓表的讀數(shù)為eq\f（NBSωR,\r（2)（R＋r）)B．電阻R所產(chǎn)生的焦耳熱為Q＝eq\f（N2B2S2ωRπ,4（R＋r）2）C．當(dāng)線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過60°時(shí)的電流為eq\f（NBSω，2(R＋r））D．通過電阻R的電荷量為q＝eq\f（NBS,2(R＋r))EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation。DSMT4EMBEDEquation。DSMT4EMBEDEquation。DSMT4EMBEDEquation。DSMT4EMBEDEquation。DSMT4EMBEDEquation。DSMT48、（多選）如圖甲所示是一臺(tái)交流發(fā)電機(jī)構(gòu)造示意圖，產(chǎn)生交變電流的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的正弦規(guī)律如圖乙所示．發(fā)電機(jī)線圈電阻為1Ω，外接電阻為4Ω，其他電阻不計(jì)，則：（)甲乙A．該交變電流的頻率為25HzB．理想電壓表的示數(shù)為4VC．在t=0。01s時(shí)刻,電路中電流的瞬時(shí)值為1AD．若線圈轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼?倍，將耐壓值為5V的電容器與外接電阻并聯(lián),該電容器不會(huì)被燒壞EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation。DSMT4EMBEDEquation.DSMT49、（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(chǎng)可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，A為交流電表，線圈繞垂直于磁場(chǎng)方向的水平軸OO′沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從圖示位置開始計(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，以下說法正確的是：（）A.電流表的示數(shù)為10AB．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為50rad/sC。0。01s時(shí)線圈平面與磁場(chǎng)方向平行D．0。02s時(shí)電阻R中電流的方向自右向左EMBEDEquation。DSMT4EMBEDEquation。DSMT410、如圖所示，交流發(fā)電機(jī)的矩形線圈邊長(zhǎng)ab＝cd＝0。4m，ad＝bc＝0。2m，線圈匝數(shù)N＝100匝，電阻r＝1Ω，線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0。2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸以＝100rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，外接電阻R＝9Ω，求：(1）線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值；(2）電壓表的示數(shù)（計(jì)算結(jié)果可用和根號(hào)表示）EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation。DSMT4EMBEDEquation。DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation。DSMT411、如圖所示為交流發(fā)電機(jī)示意圖,匝數(shù)為n＝100匝的矩形線圈，邊長(zhǎng)分別為10cm和20cm，內(nèi)阻為5Ω,在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞OO′軸以50eq\r(2)rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈和外部20Ω的電阻R相接．求：(1)S斷開時(shí)，電壓表示數(shù)．(2)電鍵S合上時(shí)，電壓表和電流表示數(shù)．EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT412、如圖甲所示，一固定的矩形導(dǎo)體線圈水平放置,線圈的兩端接一只小燈泡，在線圈所在空間內(nèi)存在著與線圈平面垂直的均勻分布的磁場(chǎng)；已知線圈的匝數(shù)n=100匝,總電阻r=1.0Ω，所圍成矩形的面積S=0。040m2,小燈泡的電阻R=9。0Ω，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間按如圖乙所示的規(guī)律變化,求：（1）線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值；

(2）小燈泡消耗的電功率；

（3）在磁感應(yīng)強(qiáng)度變化的0—時(shí)間內(nèi)，通過小燈泡的電荷量閱讀廣角閱讀廣角中國風(fēng)電能源領(lǐng)跑世界堪稱“綠色巨人”英媒稱,一項(xiàng)新的研究發(fā)現(xiàn),到2030年,中國將有四分之一以上的電力來自于風(fēng)力發(fā)電,如果進(jìn)行能源行業(yè)的改革，這個(gè)數(shù)字可能會(huì)提高到近三分之一。據(jù)英國《衛(wèi)報(bào)》網(wǎng)站6月20日?qǐng)?bào)道，在今后的14年里,中國將有更多的新發(fā)電機(jī)組上線,主要是清潔能源，比美國目前的容量更大,進(jìn)一步鞏固了中國作為一個(gè)新興的綠色巨人的形象。麻省理工學(xué)院助理教授、研究報(bào)告聯(lián)名作者之一的瓦萊麗·卡普盧斯說，北京想在2030年之前將其風(fēng)電裝機(jī)容量增加3到5倍。她說：“現(xiàn)在中國是世界風(fēng)電能源的領(lǐng)跑者，領(lǐng)先的差距相