高考物理 交变电流的产生及描述

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1、交变电流的产生及描述要点一交变电流的产生及变化规律即学即用1.（2009·通州模拟）某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动,产生交变电流的图象如图所示,由图中信息可以判断（）A.在A和C时刻线圈处于中性面位置B.在B和D时刻穿过线圈的磁通量为零C.从A～D时刻线圈转过的角度为2πD.若从O～D时刻历时0.02s,则在1s内交变电流的方向改变100次答案D要点二描述交变电流的物理量即学即用2.如图所示,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,线圈匀速转动的角速度为ω,线圈内阻为r,

2、外电路电阻为R.当线圈由图中实线位置匀速转动90°到达虚线位置过程中,求:（1）通过R的电荷量q为多少？（2）R上产生的电热QR为多少？（3）外力做的功W为多少？答案（1）（2）（3）题型1求交变电流的有效值【例1】如图所示表示交变电流的电流随时间变化的图象,此交变电流的有效值是（）A.5AB.5AC.3.5AD.3.5A答案B题型2交变电流图象的应用【例2】如图所示,为某交变电动势随时间变化的图象,从图象中可知交变电动势的峰值为V,周期T是s,交变电动势变化最快的时刻是,穿过产生此电动势的线圈的磁通量变化最快的时刻是

3、,若此交流线圈共100匝,则穿过此线圈的最大磁通量是Wb.答案3102×10-2（n=1,2,3…）（n=0,1,2,3…）1×10-2题型3生活物理【例3】曾经流行过一种自行车,它有能向车头灯供电的小型交流发电机,如图甲为其结构示意图.图中N、S是一对固定的磁极,abcd为固定转轴上的矩形线框,转轴过bc边中点,与ab边平行,它的一端有一半径r0=1.0cm的摩擦小轮,小轮与自行车车轮的边缘相接触,如图乙所示.当车轮转动时,因摩擦而带动小轮转动,从而使线框在磁极间转动.设线框由N=800匝导线圈组成,每匝线圈的面积S

4、=20cm2,磁极间的磁场可视作匀强磁场,磁感应强度B=0.010T,自行车车轮的半径R1=35cm,小齿轮的半径R2=4.0cm,大齿轮的半径R3=10.0cm.现从静止开始使大齿轮加速转动,问大齿轮的角速度为多大时才能使发电机输出电压的有效值U=3.2V?（假定摩擦小轮与自行车车轮之间无相对滑动）答案3.2rad/s1.一个边长为6cm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0.36Ω.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.×10-5AB.×10-5AC.×10

5、-5AD.×10-5A答案B2.如图所示,一个匝数为10的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动,周期为T.若把万用电表的选择开关拨到交流电压挡,测得a、b两点间的电压为20.0V,则可知:从中性面开始计时,当t=T/8时,穿过线圈的磁通量的变化率约为（）A.1.41Wb/sB.2.0Wb/sC.14.1Wb/sD.20.0Wb/s答案B3.如图所示为演示用的手摇发电机模型,匀强磁场磁感应强度B=0.5T,线圈匝数n=50,每匝线圈面积0.48m2,转速150r/min,在匀速转动过程中,从图示位置线圈转过90°

6、开始计时.（1）写出交变感应电动势瞬时值的表达式.（2）画出e-t图线.答案（1）e=188sin5πtV（2）见下图4.如图所示,矩形线框匝数n=250匝,ab=12cm,ad=10cm,线框置于B=T的匀强磁场中,绕垂直于磁场的轴OO′以120r/min的转速匀速转动,线框通过滑环与外电路相连,外电路接有R=12Ω的电阻及一只发光电压和熄灭电压都为12V的氖泡L.求:（1）当S接e时,电流表读数为多少?R的热功率为多大?10min内外力对线框做功多少?（2）当S接f时,氖泡闪光频率为多大?通电10min,氖泡发光总

7、时间为多少?（线框电阻不计）答案（1）1.41A24W1.44×104J（2）4Hz400s