(一)专题提能——正弦交变电流产生的五种方式
正弦式交变电流是正弦交变电动势通过闭合回路形成的，正弦式交变电动势分为两类：一类是动生电势，计算公式是e ＝BLv sin θ(θ是磁感应强度B 和导体棒运动速度v 的夹角)；另一类是感生电动势，由通过闭合电路的磁场随时间变化产生，线圈本身并不运动。现举例说明产生正弦式交变电流的五种方式 ： (一)线圈在匀强磁场中匀速转动
当闭合线圈绕垂直于匀强磁场的转轴做匀速转动时，线圈中会产生正弦式交变电流。
[例1] 小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈匝数n ＝100，穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间按正弦规律变化，如图所示。发电机内阻r ＝5.0 Ω，外电阻R ＝95 Ω。求串联在外电路中的交流电流表(内阻不计)的读数。
[解析] 从Φ-t 图像可得Φm ＝1.0×10－
2 Wb ， T ＝3.14×10－
2 s ，电路中电流的最大值为 I m ＝
E m R ＋r ＝nωΦm R ＋r ＝2πnΦm T (R ＋r )＝2 A ，电流表显示交流电的有效值，所以I ＝I m
2
＝1.4 A 。 [答案] 1.4 A
(二)导体棒在匀强磁场中平动
导体棒在匀强磁场中匀速平动，但导体棒切割磁感线的有效长度按正弦规律变化，则导体棒组成的闭合电路中就会产生正弦式交变电流。
[例2] 如图所示，匀强磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度B ＝0.2 T ，OCA 导轨与OA 直导轨分别在O 点和A 点接一阻值R 1＝8 Ω和R 2＝8 Ω，且几何尺寸可忽略的定值电阻，导轨OCA 的曲线方程为y ＝sin πx 3 m 。
金属棒ab 长1.5 m ，以速度v ＝5.0 m/s 水平向右匀速运动，b 点始终在x 轴上，设金属棒与导轨的接触良好，摩擦不计，电路中除了电阻R 1和R 2外，其余电阻均不计。求金属棒在导轨上从x ＝0运动到x ＝3 m 的过程中，外力必须做多少功？
[解析] 金属棒与导轨接触点之间的长度随时间变化，有效切割长度为L ＝sin πx
3 m ，且x ＝vt ，所以导体棒
上的电动势为e ＝BLv ＝sin 5πt 3 V ，电动势最大值为E m ＝1 V ，电动势有效值为E ＝2
2 V 。又因为电路总电
阻为R ＝R 1R 2
R 1＋R 2＝4 Ω，根据能量守恒，外力做功等于电路中产生的总热量
W ＝Q ＝E 2
R t ＝0.075 J 。
[答案] 0.075 J
(三)导体棒在匀强磁场中振动
导体棒在匀强磁场中沿平行导轨平动切割磁感线时，棒的速度按正弦规律变化，则棒中会产生正弦交变电流。
[例3] 在竖直方向上、磁感应强度大小B ＝5 T 的匀强磁场中，水平放置两平行光滑金属导轨MN 和PQ ，导轨宽度L ＝1 m ，导轨一端接有定值电阻R ＝10 Ω，一导体棒垂直于导轨放置，导体棒在周期性驱动力的作用下，在ab 和a ′b ′范围内做简谐运动，其速度随时间的变化规律为v ＝2sin 3.14t (m/s)，求在10 s 内电阻R 上产生的热量。(导体棒和导轨的电阻均不计)
[解析] 感应电动势为e ＝BLv ＝10sin 3.14t (V)。
电阻R 两端接的是正弦交流电，电压最大值为E m ＝10 V ，有效值为E ＝5 2 V ，周期T ＝2 s ， 10 s 内R 上产生的热量为Q ＝E 2
R t ＝50 J 。
[答案] 50 J
(四)导体棒在不均匀磁场中平动
导体棒在磁场中匀速平动切割磁感线，在棒的平动方向上，磁场按照正弦规律变化，则棒中会产生正弦交变电流。
[例4] 如图所示，矩形裸导线框长边的长度为2L ，短边的长度为L ，在两个短边上均接有电阻R ，其余部分电阻不计，导线框一长边与x 轴重合，左端的坐标x ＝0，线框处在一垂直于线框平面的磁场中，磁感应强度满足关系式B ＝B 0sin
πx
2L
。一光滑导体棒AB 与短边平行且与长边接触良好，电阻也是R 。开始时导体棒处于x ＝0处，之后在沿x 轴方向的力F 作用下做速度为v 的匀速运动。求导体棒AB 从x ＝0到x ＝2L 的
过程中力F 随时间t 的变化规律。
[解析] 在t 时刻AB 棒的坐标为x ＝vt ， 感应电动势为e ＝BLv ＝B 0Lv sin
πx 2L
， 回路总电阻为R 总＝R ＋0.5R ＝1.5R ， 通过AB 的感应电流为i ＝e
R 总＝2B 0Lv sin
πvt
2L 3R ，
因为AB 棒匀速运动，
所以F ＝F 安＝BiL ＝2B 02L 2v sin 2
πvt
2L 3R ????0≤t ≤2L
v 。 [答案] F ＝2B 02L 2v sin 2
πvt
2L 3R ????0≤t ≤2L
v
(五)线圈处于周期性变化的磁场中
闭合线圈垂直于匀强磁场，线圈静止不动，磁场按正弦规律做周期性变化，则线圈中会产生正弦交变电流。 [例5] 边长为a 、匝数为n 的正方形导线框置于均匀分布的磁场区域内，磁感应强度的方向与线框平面垂直，如图甲所示，磁感应强度B 随时间按图乙所示的正弦规律变化。设导线框横截面的面积为S ，电阻率为ρ，图像中所标物理量为已知量，求在时间t 内(t ?T )线框中产生的热量。
[解析] 线圈中的磁通量按正弦规律变化，线框中感应电动势的最大值为E m ＝nB m a 2ω，其中ω＝2π
T ，又知R
＝
4naρS ，线框中电流的最大值为I m ＝E m
R ，线框在时间t 内产生的热量为Q ＝???
?I m 22Rt ，解以上各式得Q ＝n π2B m 2a 3St
2ρT 2
。
[答案] n π2B m 2a 3St
2ρT 2
[提能增分集训]
1．[多选]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像如图乙所示。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
解析：选AC 根据i -t 图像可知，交流电的最大值为10 2 A ，所以电流表的示数(有效值)为10 A ，A 正确。交流电的周期T ＝0.02 s ，线圈转动的角速度ω＝2π
T ＝100π rad/s ，B 错误。0.01 s 时，感应电流达到峰值，线
圈平面与磁场方向平行，C 正确。0.02 s 时，线圈又回到题图所示位置，根据右手定则可以判断，电阻R 中
电流的方向自左向右，D 错误。
2．[多选]面积都为S 且电阻相同的正方形线圈和圆形线圈，分别放在如图所示的磁场中，图甲中是磁感应强度为B 0的匀强磁场，线圈在磁场中以周期T 绕OO ′轴匀速转动，图乙中磁场变化规律为B ＝B 0cos 2πt T
，从图示位置开始计时，则( )
A ．两线圈的磁通量变化规律相同
B ．两线圈中感应电动势达到最大值的时刻不同
C ．经相同的时间t (t >T )，两线圈产生的热量相同
D ．从图示位置时刻起，经T
4时间，流过两线圈横截面的电荷量相同
解析：选ACD 图甲中通过线圈的磁通量变化规律为Φ甲＝B 0S cos 2π
T
t ，图乙中通过线圈的磁通量变化规律为Φ乙＝B 0S cos
2π
T
t 。由于两线圈的磁通量变化规律相同，则两线圈中感应电动势的变化规律相同，达到最大值的时刻也相同，有效值E 也相同。又因两线圈电阻相同，所以Q ＝E 2R t 也相同。经过T
4时间，流过两线
圈横截面的电荷量q ＝I ·T
4
也相同，故A 、C 、D 正确。
3.(2020·乌鲁木齐模拟)如图所示，闭合金属线框曲线部分恰好是半个周期的正弦曲线，直线部分长度为0.4 m ，线框的电阻为1 Ω，若线框从虚线位置开始以2 m/s 的速度匀速进入足够大的匀强磁场(线框直线部分始终与磁场右边界垂直)，这个过程中线框释放出的焦耳热为 0.4 J ，线框中电流随时间变化的关系式为( )
A ．i ＝2sin 10πt (A)
B ．i ＝2sin 10πt (A)
C ．i ＝2sin 5πt (A)
D ．i ＝2sin 5πt (A)
解析：选C 由题意知，线框有效切割的长度作正弦规律变化，则线框中产生正弦式电流，设该正弦式电流有效值为I ，由题意可得Q ＝I 2Rt ，其中t ＝l v ＝0.2 s ，解得I ＝ 2 A ，所以该正弦式交流电的最大值为I m ＝2
I ＝2 A ，金属线框从图示位置到完全进入磁场为半个周期，故T ＝2l v ＝0.4 s ，ω＝2π
T ＝5π rad/s ，所以正弦式
交流电的表达式为i ＝2sin 5πt (A)，C 正确。
4．(2020·临沂模拟)如图甲所示是一种振动发电装置的示意图，一个半径r＝0.10 m、匝数n＝20匝的线圈套在永久磁铁槽中，槽中磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右侧视图如图乙所示)，线圈所在位置磁感应
强度B的大小均为B＝0.60
πT，线圈的电阻R1＝0.50 Ω，它的引出线接有R2＝9.50 Ω的小灯泡L，
为理想交流电流表。当线圈框架的P端在外力作用下沿轴线
做往复运动，便有电流通过灯泡。若线圈往复运动的规律如图丙所示(v取向右为正)，则下列判断正确的是()
A．电流表的示数为0.24 A
B．0.01 s时回路中的电流最大
C．回路中交流电的频率为50 Hz
D．0.015 s时灯泡L中电流的方向为从D→L→C
解析：选C由E＝BLv及v-t图可知，线圈往复运动所产生的感应电流为正弦式交流电，则E m＝nB×2πrv m
＝2.4 V ，电流的有效值I ＝
E m 2(R 1＋R 2)＝0.24
2
A ，A 错；由题图可知T ＝0.02 s ，f ＝50 Hz ，C 正确；t ＝0.01 s
时，v ＝0，所以I ＝0，B 错；t ＝0.015 s 时，由右手定则可知，电流方向C →L→D ，D 错。
5．[多选](2020·西安质检)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数分别为n 1＝10匝、n 2＝100匝，副线圈接有R ＝1 000 Ω的电阻，原线圈与电阻不计的导线圈构成闭合回路，其中圆形区域的面积为S ＝0.4
π m 2。
在该圆形区域内有按如图乙所示的正弦规律变化的磁场垂直穿过，不计电流表内阻，下列说法正确的是提示：B ＝B 0sin ωt ，则当Δt →0时，ΔB
Δt
＝B 0ωcos ωt ( )
A ．导线圈的电动势为20 V
B ．导线圈的电动势为10 2 V
C ．负载电阻R 的电流为 2 A
D ．电流表的示数为 2 A
解析：选BD 根据法拉第电磁感应定律，电动势最大值E m ＝
ΔΦΔt ＝ΔB Δt S ＝B 0ωS ＝B 02π
T
S ，代入数据可得E m ＝20 V ，电动势有效值E ＝10 2 V ，B 正确，A 错误。电压与匝数成正比，所以变压器副线圈电压U 2＝10E ＝100 2 V ，变压器副线圈电流I 2＝U 2R ＝2
10 A ，电流与匝数成反比，所以原线圈电流I 1＝10I 2＝ 2 A ，C
错误，D 正确。
(二)综合深化——“交变电流”类题目强化提能练
1.通过一阻值R ＝100 Ω的电阻的交变电流如图所示，其周期为1 s 。电阻两端电压的有效值为( )
A ．12 V
B ．410 V
C ．15 V
D ．8 5 V
解析：选B 电流产生的热量与其方向无关，在一个周期内电流根据大小可分为两段，I 1＝0.1 A 的时长t 1＝0.8 s ，I 2＝0.2 A 的时长t 2＝0.2 s 。根据有效值的定义有I 12Rt 1＋I 22Rt 2＝
U 2
R
·T ，其中T ＝1 s 。解得U ＝410 V ，B 正确。
2．如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图像如图乙曲线a 、b 所示，则( )
A ．两次t ＝0时刻线圈平面均与中性面重合
B ．曲线a 、b 对应的线圈转速之比为2∶3
C ．曲线a 表示的交变电动势频率为100 Hz
D ．曲线b 表示的交变电动势有效值为10 V
解析：选A 从题图中看出，t ＝0时刻a 、b 曲线上产生的感应电动势均为0，因此线圈平面与中性面重合，A 正确。图中可以看出a 、b 曲线的周期分别为T a ＝0.04 s ，T b ＝0.06 s ，曲线a 、b 对应的线圈转速之比n a ∶n b ＝1T a ∶1T b ＝3∶2，B 错误。曲线a 所表示的交变电动势频率f a ＝1
T a ＝25 Hz ，C 错误。线圈转动时产生的感
应电动势最大值E m ＝BSω，n a ∶n b ＝3∶2，因此ωa ∶ωb ＝3∶2，可推出E m a ∶E m b ＝3∶2，结合图像，计算出曲线b 表示的交变电动势最大值为10 V ，有效值应为5 2 V ，D 错误。
3．(2015·安徽高考)如图所示电路中，变压器为理想变压器，a 、b 接在电压有效值不变的交流电源两端，R 0为定值电阻，R 为滑动变阻器。现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置，观察到电流表A 1的示数增大了0.2 A ，电流表A 2的示数增大了0.8 A ，则下列说法正确的是( )
A ．电压表V 1示数增大
B ．电压表V 2、V 3示数均增大
C ．该变压器起升压作用
D ．变阻器滑片是沿c →d 的方向滑动
解析：选D 电压表V 1的示数和a 、b 间电压的有效值相同，滑片滑动时V 1示数不变，选项A 错误；电压表V 2测量的电压为副线圈两端的电压，原、副线圈匝数不变，输入电压不变，故V 2示数不变，V 3示数为V 2示数减去R 0两端电压，两线圈中电流增大，易知R 0两端电压升高，故V 3示数减小，选项B 错误；理想变压器U 1I 1＝U 2I 2，则U 1ΔI 1＝U 2ΔI 2，ΔI 2＞ΔI 1，故U 2＜U 1，变压器为降压变压器，选项C 错误；因I 2增大，故知R 减小，变阻器滑片是沿c →d 的方向滑动，选项D 正确。
4.[多选](2020·保定检测)如图所示，边长为L 的正方形单匝线圈abcd ，电阻为r ，外电路的电阻为R ，ab 的中点和cd 的中点的连线OO ′恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度为B ，若线圈从图示位置开始，以角速度ω绕OO ′轴匀速转动，则以下判断正确的是( )
A ．图示位置线圈中的感应电动势最大为E m ＝BL 2ω
B ．闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为e ＝1
2
BL 2ωsin ωt
C ．线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R 的电荷量为q ＝2BL 2
R ＋r
D ．线圈转过一周的过程中，电阻R 上产生的热量为Q ＝πB 2ωL 4R
4(R ＋r )2
解析：选BD 图示位置线圈中的感应电动势最小，为零，A 错误。若线圈从图示位置开始转动，闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为e ＝1
2
BL 2ωsin ωt ，B 正确。线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R
的电荷量为q ＝ΔΦR 总＝BL 2
R ＋r
，C 错误。线圈转动一周的过程中，电阻R 上产生的热量为Q ＝? ??
???E m 2R ＋r 2·2π
ω·R ＝
πB 2ωL 4R
4(R ＋r )2
，D 正确。
5．如图所示为远距离交流输电的简化电路图。发电厂的输出电压是U ，用等效总电阻是r 的两条输电线输电，输电线路中的电流是I 1，其末端间的电压为U 1。在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为I 2。则( )
A ．用户端的电压为I 1U 1
I 2
B ．输电线上的电压降为U
C ．理想变压器的输入功率为I 12r
D ．输电线路上损失的电功率为I 1U
解析：选A 理想变压器输入和输出功率相同，设用户端得到的电压为U 2，则有I 1U 1＝U 2I 2，U 2＝I 1U 1
I 2，选
项A 正确；输电线上的电压降为ΔU ＝I 1r ，或者ΔU ＝U －U 1，选项B 错误；理想变压器的输入功率为P ＝I 1U 1，选项C 错误；输电线路上损失的电功率为ΔP ＝I 12r ，选项D 错误。
6．(2020·安阳模拟)自耦调压变压器(可看成理想变压器)的电路如图甲所示，移动滑动触头P 可改变副线圈
匝数。已知变压器线圈总匝数为1 900匝，原线圈为1 100匝，接在如图乙所示的交流电源上，电压表为理想电表。则( )
A ．P 向下移动时，变压器的输入功率变大
B ．P 向上移动时，电压表的最大示数为220 V
C ．P 向下移动时，原、副线圈的电流之比减小
D ．交流电源电压瞬时值的表达式为u ＝220sin 100πt (V)
解析：选C 由U 2＝n 2n 1U 1可知，P 向下移动时，n 2减小，n 1不变，故U 2减小，变压器输出功率P 2＝U 22
R 减
小，因P 1＝P 2，故变压器的输入功率变小，A 错误。由U 1n 1＝U 2n 2可得U 2＝n 2
n 1U 1，当n 2＝1 900匝时，U 2达到
最大，其最大值U 2＝380 V ，B 错误。根据I 1I 2＝n 2
n 1，可得P 向下移动时，n 2减小，n 1不变，故原、副线圈的
电流之比减小，C 正确。由题图知周期T ＝2×10－
2 s ，则ω＝2πT ＝100π rad/s ，可知交流电源电压瞬时值的表
达式为u ＝2202sin 100πt (V)，D 错误。
7．[多选]某发电厂原来用电压为U 1的交流电输电，后改用变压比为1∶50的升压变压器将电压升高后输电，输送的电功率保持不变。若输电线路的电阻为R ，则提高电压后( ) A ．输电线上的电流减小为原来的150
B ．输电线上的电流增大为原来的50倍
C ．输电线上的功率损耗减小为原来的1
2 500
D ．输电线上的功率损耗增大为原来的2 500倍
解析：选AC 升压前输电线上的电流为I 1＝P U 1，升压后输电线上的电流为I 2＝P 50U 1，I 2I 1＝1
50，A 正确，B
错误；输电线功率损失为P 损＝I 2
R ，则P 2P 1＝I 22I 12＝1
2 500
，C 正确，D 错误。
8.[多选](2020·哈尔滨六中期末)如图所示，矩形线圈面积为S ，匝数为N ，线圈总电阻为r ，在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕OO ′轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R 。在线圈由图示位置转过90°的过程中( )
A ．磁通量的变化量ΔΦ＝NBS
B ．平均感应电动势E ＝
2NBSω
π C ．通过电阻R 的电荷量q ＝
NBS
r ＋R
D ．电阻R 上产生的焦耳热Q R ＝(NBS )2ωR π
4(r ＋R )2
解析：选BCD 在题图所示位置，穿过线圈的磁通量为Φ1＝0，转过90°磁通量为Φ2＝BS ，ΔΦ＝Φ2－Φ1＝BS ，故A 错误；根据法拉第电磁感应定律得，平均感应电动势E ＝N ΔΦΔt ，Δt ＝π2ω，解得E ＝2NBSω
π
，故
B 正确；通过电阻R 的电荷量q ＝I Δt ＝E
R ＋r Δt ＝NBS R ＋r ，故C 正确；电流的有效值为I ＝E R ＋r ，E ＝E m
2
，E m ＝NBSω，电阻R 所产生的焦耳热
Q R ＝I 2R Δt ，解得
Q R ＝(NBS )2ωR π
4(R ＋r )2
，故D 正确。
9．(2020·辽宁五校联考)图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n 1∶n 2＝5∶1，电阻R ＝20 Ω，L 1、L 2为规格相同的两只小灯泡，S 1为单刀双掷开关。原线圈接正弦交变电源，输入电压u 随时间t 的变化关系如图乙所示。现将S 1接1、S 2闭合，此时L
2正常发光。下列说法正确的是( )
A ．输入电压u 的表达式u ＝202sin(50πt ) V
B ．只断开S 2后，L 1、L 2均正常发光
C ．只断开S 2后，原线圈的输入功率增大
D ．若将S 1换接到2，R 消耗的电功率为0.8 W
解析：选D 交流电的瞬时表达式u ＝E m sin(ωt )，由题图乙可以看出E m ＝20 2 V ，周期T ＝0.02 s ，ω＝2π
T ＝
100π(rad/s)，A 错；根据题中条件S 1接1、S 2闭合，L 2正常发光，可以推出能使灯L 2正常发光的额定电压为4 V ，如果S 1接1，断开S 2，则每个灯泡两端电压为2 V ，B 错；理想变压器输入功率由输出功率决定，而输出功率P 出＝U 2
R 0，在输出电压不变的情况下，负载电阻R 0增大，输出功率减小，C 错；当S 1接2时，
U ＝4 V ，R ＝20 Ω，代入P 出＝U 2
R
得P 出＝0.8 W ，D 正确。
10．[多选](2020·济南调研)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，b 是原线圈的中心抽头，图中电表均为理想的交流电表，定值电阻R ＝10 Ω，其余电阻均不计。从某时刻开始在原线圈c 、d 两端加上如图乙所示的交变电压，则下列说法正确的是( )
A ．当单刀双掷开关与a 连接时，电流表的示数为2.2 A
B ．当单刀双掷开关与a 连接且t ＝0.01 s 时，电流表示数为零
C ．当单刀双掷开关由a 拨到b 时，原线圈的输入功率变为原来的4倍
D ．当单刀双掷开关由a 拨到b 时，副线圈输出电压的频率变为25 Hz
解析：选AC 由题图可知，原线圈输入电压的最大值为U m ＝311 V ，有效值为U ＝220 V ，根据电压与匝数成正比可知，副线圈两端电压的有效值为U ′＝22 V ，根据欧姆定律得I ′＝22
10 A ＝2.2 A ，故A 正确；电流
表示数为电流的有效值，不随时间的变化而变化，当单刀双掷开关与a 连接且t ＝0.01 s 时，电流表示数为2.2 A ，故B 错误；当单刀双掷开关由a 拨向b 时，原、副线圈的匝数比变为5∶1，根据电压与匝数成正比得副线圈两端电压的有效值为原来的2倍，根据P ＝U 2
R 得副线圈输出功率变为原来的4倍，所以原线圈的输
入功率变为原来的4倍，故C 正确；交变电压的周期为T ＝2×10
－2
s ，频率为f ＝1
T
＝50 Hz ，变压器不会改
变交变电流的频率，所以副线圈输出电压的频率仍为50 Hz ，故D 错误。
11.如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比为5∶1，原线圈输入交变电压u ＝2202sin 100πt (V)，在副线圈中接有理想电流表和阻值为10 Ω的定值电阻R ，电容器C 并联在电阻R 两端，下列说法中正确的是( )
A ．副线圈输出电压有效值为44 2 V
B ．电流表示数为4.4 A
C ．电容器的耐压值至少为44 V
D ．电阻R 消耗的电功率为193.6 W
解析：选D 变压器输入电压有效值U 1＝220 V ，由变压比公式可得，输出电压有效值U 2＝n 2
n 1U 1＝44 V ，选
项A 错误。由于电容器通交变电流，所以电流表中电流包括电阻中电流和电容器中的充放电电流。电阻中电流I R ＝U 2
R ＝4.4 A ，电流表示数一定大于4.4 A ，选项B 错误。电容器的耐压值应该考虑交变电压的最大值，
所以电容器的耐压值至少是44 2 V ，选项C 错误。电阻R 消耗的电功率P ＝U 22
R ＝193.6 W ，D 正确。
12．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为5∶1，V 、R 和L 分别是电压表、定值电阻和电感线圈，D 1、D 2均为灯泡。已知原线圈两端电压u 按图乙所示正弦规律变化，下列说法正确的是( )
A ．电压表示数为62.2 V
B ．电压u 的表达式u ＝311sin 100πt (V)
C ．仅增大电压u 的频率，电压表示数增大
D ．仅增大电压u 的频率，D 1亮度不变，D 2变亮
解析：选B 根据题图乙可知电压u 的表达式u ＝311sin 100πt (V)，选项B 正确。原线圈输入电压有效值U 1＝220 V ，由变压器变压比公式，副线圈输出电压有效值U 2＝44 V ，电压表示数为44 V ，选项A 错误。仅增大电压u 的频率，副线圈输出电压不变，电压表示数不变，选项C 错误。仅增大电压u 的频率，输出电压的频率也增大，线圈支路的感抗增大，D 1亮度不变，D 2变暗，选项D 错误。
13．[多选](2020·福州质检)如图甲所示电路中，电阻R 的阻值为484 Ω，C 为电容器，L 为直流电阻不计的自感线圈，开关S 断开，现通以如图乙所示的电压u ，下列说法正确的是( )
A ．电阻R 两端的电压为155.5 V
B ．电压表的示数为220 V
C ．电阻R 消耗的功率小于50 W
D ．为保证闭合开关S 后电容器不被击穿，该电容器的耐压值不得小于311 V 解析：选CD 设电压表的读数为U ，根据电压有效值的概念有，U 2
R
×0.02 s ＝0＋
???
?311 V 22×0.01 s R
，解得U ≈155.5
V ，即电压表的示数应为155.5 V ，由于线圈的自感作用，电阻R 两端的电压应小于155.5 V ，所以A 、B 错误；若不考虑线圈的自感作用，电阻R 消耗的功率为P ＝U 2R ＝155.52
484 W ＝50 W ，由于线圈的自感作用影响，
电阻R 消耗的功率一定小于50 W ，所以C 正确；根据电源电压图像可知，电源的最大电压为311 V ，电容器的耐压值不能小于311 V ，所以D 正确。
14.[多选](2020·安徽“十校”联考)如图所示是一个判定电源性质的仪器，电感L 自感系数很大，下列说法正确的是( )
A ．若接通电源后只有绿灯亮，则A 、
B 之间可能是直流电源 B ．若接通电源后只有绿灯亮，则A 、B 之间一定是交流电源
C ．若接通电源后只有红灯亮，则A 、B 之间一定是直流电源，且A 端接电源负极
D ．若接通电源后只有黄灯亮，则A 、B 之间一定是直流电源，且A 端接电源负极
解析：选BD 由于电容器具有隔直流的特性，故绿灯亮时A 、B 之间必是交流电源，此时红灯和黄灯都不
亮，则是由于线圈L具有阻交流的作用，B正确，A错误；当A、B之间接入直流电时，绿灯不亮，此时红灯亮还是黄灯亮，则必须考虑二极管D1和D2的单向导电性，所以A、B间接直流电且A端是正极时红灯亮，A、B间接直流电且B端是正极时黄灯亮，C错误，D正确。
高中物理：交变电流练习题 1.判断图中哪个是正弦式交变电流( ) 【解析】选D。正弦式交变电流，首先应该是交变电流，C虽然形状符合，但不是交变电流；B虽然是交变电流，但不是正弦式交变电流。 2.如图所示，单匝矩形线圈的一半放在有界匀强磁场中，中心轴线OO′与磁场边界重合，线圈绕中心轴线按图示方向(从上向下看逆时针方向)匀速转动，t=0时刻线圈平面与磁场方向垂直，规定电流方向沿abcd为正方向，则图中能表示线圈内感应电流随时间变化规律的是( ) 【解题指南】解答本题应明确以下两点： (1)产生正弦式交变电流的条件。 (2)线圈转轴的位置对交变电流的影响。 【解析】选B。在0～内，ab一侧的线圈在磁场中绕OO′轴转动产生正弦式交变电 流，电流方向由楞次定律判断为dcba且越来越大。～内，ab一侧线圈在磁场外，而dc一侧线圈又进入磁场产生交变电流，电流方向为dcba且越来越小，以此类推可
知i-t图像正确的为B。 3.(多选)一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的交流电动势e=220sin100πtV，则下列判断正确的是( ) A.t=0时，线圈位于中性面位置 B.t=0时，穿过线圈平面的磁通量最大 C.t=0时，线圈的有效切割速度方向垂直磁感线 D.t=0时，线圈中感应电动势达到峰值 【解析】选A、B。因按正弦规律变化，故t=0时线圈位于中性面，A正确；此时穿过线圈的磁通量最大，B正确；t=0时，线圈的有效切割速度方向与磁感线平行，不产生感应电动势，故C、D错误。 4.如图所示，一正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动。沿着OO′观察，线圈沿逆时针方向转动。已知匀强磁场的磁感应强度为B，线圈匝数为n，边长为l，电阻为R，转动的角速度为ω。则当线圈转至图示位置时( ) A.线圈中的感应电流的方向为abcda B.线圈中的感应电流为 2 nB R ω l C.穿过线圈的磁通量为B l2 D.穿过线圈的磁通量的变化率为0 【解析】选B。图示位置为垂直于中性面的位置，此时通过线圈的磁通量为零，但磁 通量的变化率最大，感应电流也最大，则I== 2 nB R ω l ，由右手定则可判断出线 圈中感应电流的方向为adcba。 5.如图所示，矩形线圈abcd的匝数为n=50，线圈ab的边长为l1=0.2m，bc的边长为
· 高三物理受力分析专题练习 受力分析专题： 1、图中a 、b 是两个位于固定斜面上的正方形物块，它们的质量相等。F 是沿水平方向作用于a 上的外力。已知a 、b 的接触面，a 、b 与斜面的接触面都是光滑的。 正确的说法是（ ） A ．a 、b 一定沿斜面向上运动 B ．a 对b 的作用力沿水平方向 C ．a 、b 对斜面的正压力相等 D ．a 受到的合力沿水平方向的分力等于b 受到的合力沿水平方向的分力 2、如图所示，斜面体放在墙角附近，一个光滑的小球置于竖直墙和斜面之间，若在小球上施加一个竖直向下的力F ，小球处于静止。如果稍增大竖直向下的力F ，而小球和 斜面体都保持静止，关于斜面体对水平地面的压力和静摩擦力的大小的 下列说法：①压力随力F 增大而增大；②压力保持不变；③静摩擦力 随F 增大而增大；④静摩擦力保持不变。其中正确的是（ ） A ．只有①③正确 B ．只有①④正确 C ．只有②③正确 D ．只有②④正确 3、在地球赤道上，质量为m 的物体随地球一起自转，下列说法中正确的是（A ．物体受到万有引力、重力、向心力 的作用，合力为零 B ．物体受到重力、向心力的作用、地面支持力的作用，合力不为零 ( C ．物体受到重力、向心力、地面支持力的作用，合力为零 D ．物体受到万有引力、地面支持力的作用，合力不为零 4、如图所示，物体A 、B 、C 叠放在水平桌面上，水平力F 作用于C 物体，使A 、B 、C 以共同速度向右匀速运动，那么关于物体受几个力的说法正确的是（ ） A ．A 受6个， B 受2个， C 受4个 B ．A 受5个，B 受3个，C 受3个 C ．A 受5个，B 受2个，C 受4个 D ．A 受6个，B 受3个，C 受4个 5、甲、乙、丙三个立方体木块重量均为10牛，叠放在一起放在水平地面上保持静止，各接触面之间的动摩擦因数相同，均为μ=,F 1=1牛，方向水平向左，作用在甲上，F 2=1牛，方向水平向右，作用在丙上，如图所示，地面对甲的摩擦力大小为f 1，甲对乙的摩擦力大小为f 2，乙对丙摩擦力大小为f 3，则( ) Ａ、f 1=2牛、f 2=4牛、f 3=0 Ｂ、f 1=1牛、f 2=1牛、f 3=1牛 Ｃ、f 1=0、 f 2=1牛、f 3=1牛 Ｄ、f 1=0、 f 2=1牛、f 3=0 6、如图所示，滑块A 受到沿斜向上方的 拉力F 作用，向右作匀速直线运动，则滑块受到的拉力与摩擦力的合力方向是（ ） A.向上偏右 B.向上偏左 C.竖直向上 D.无法确定 》 7．如图所示，两个等大、反向的水平力F 分别作用在物体A 和B 上，A 、B 两物体均处于静止状态。 若各接触面与水平地面平行，则A 、B 两物体各受几个力（ ） — A F
高中物理-《交变电流》专题复习试卷 第I卷选择题 一、选择题（每小题4分,共48分）。 1、如图(a)为电热毯的示意图,电热丝接在U=311sin100πt（V）的交流电源上,电热毯被加热到一定温度后,通过理想二极管,使输入电压变为图(b)所示的波形,从而进入保温状态,若电热丝电阻保持不变,此时电压表的示数约为（） A、110V B、156V C、220V D、211V 2、如图所示,某电子电路的输入端输入电流既有直流成分,又有交流低频成分和交流高频成分.若通过该电路只把交流的低频成分输送到下 一级,那么关于该电路中各器件的作用,下列说法中不正确 的有( ) A．L在此的功能为通直流,阻交流 B．L在此的功能为通低频、阻高频 C．C1在此的功能为通交流,隔直流 D．C2在此的功能为通高频、阻低频 3、某研究小组成员设计了一个如图所示的电路,已知定值电阻R．与R并联的是一个理想交流电压表, D是理想二极管（它的导电特点是正向电阻为零,反向电
阻为无穷大）。在A、B间加一交流电压,瞬时值的表达式为u＝20sin100πt （V）,则交流电压表示数为 A．10V B．20V C．15V D．14.1 V 4、图中闭合铁芯上绕有两组线圈,金属棒可在平行金属导轨上沿导轨滑行,若电流计G中电流方向向下,则导体棒的运动可能是（） A.向左匀速运动 B.向右匀速运动 C.向左匀加速运动 D.向右匀加速运动 5、如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比n 1：n 2 ＝3 ：1,L 1 、L 2 为两只相 同的灯泡,R、L、D和C分别为定值电阻、理想线圈、理想二极管和电容器,其中C＝10μF。当原线圈两端接如图乙所示的正弦交流电时,下列说法中正确的是（） A．灯泡L 1一定比L 2 暗 B．副线圈两端的电压有效值为12 V C．因电容器所在支路处于断路状态,故无电流通过二极管D．二极管D两端反向电压最大值是12V
高考综合复习——交变电流专题复习 总体感知 知识网络 复习策略 1．要注意区分瞬时值、有效值、最大值、平均值 （1）瞬时值随时间做周期性变化，表达式为。 （2）有效值是利用电流的热效应定义的，即如果交流电通过电阻时产生的热量与直流电通过同一电阻在相同时间内产生的热量相等，则直流电的数值就是该交流电的有效值。 （3）最大值用来计算，是穿过线圈平面的磁通量为零时的感应电动势。 （4）平均值是利用来进行计算的，计算电量时用平均值。 2．理想变压器的有关问题，要注意掌握电流比的应用，当只有一原一副时电流比，当理想变压器为一原多副时，电流比关系则不适用，只能利用输入功率与输出功率相等来进行计算。 第一部分交变电流的产生和描述 知识要点梳理 知识点一——交变电流的产生及变化规律 ▲知识梳理 1．交变电流的定义 大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫交变电流。 2．正弦交变电流 随时间按正弦规律变化的交变电流叫做正弦交变电流，正弦交变电流的图象是正弦曲线。 3．交变电流的产生 （1）产生方法：将一个平面线圈置于匀强磁场中，并使它绕垂直于磁场方向的轴做匀速转动，线圈中就会产生正（余）弦交流电。
（2）中性面：与磁场方向垂直的平面叫中性面，当线圈转到中性面位置时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为0，感应电动势为0，线圈转动一周，两次经过中性面，线圈每经过一次中性面，电流的方向就改变一次。 4．交变电流的变化规律 正弦交流电的电动势随时间的变化规律为，其中, t=0时，线圈在中性面的位置。 特别提醒： （1）矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，仅是产生交变电流的一种方式，但不是惟一方式。例如导体在匀强磁场中垂直磁场方向，按正弦规律运动切割磁感线也产生正弦交流电。 （2）线圈所在的计时位置不同，产生的交变电流的正、余弦函数的规律表达式不同。 ▲疑难导析 1、正弦式交变电流的变化规律（线圈在中性面位置开始计时） 函数图象 磁通量 电动势 电压 电流 2、对中性面的理解 交流电瞬时值表达式的具体形式是由开始计时的时刻和正方向的规定共同决定的。若从中性面开始计时，虽然该时刻穿过线圈的磁通量最大，但线圈两边的运动方向恰与磁场方向平行，不切割磁感线，电动
精心整理 高二物理教案:交变电流 以下是为大家整理的关于《高二物理教案:交变电流》，供大家学习参考！ 12 34说明：交流发电机是由定子和转子构成，有的发电机的磁体转动，线圈不动；有的发电机的磁体转动，线圈不动。 问：无论是线圈转动，还是磁体转动，转子的作用是什么？（转子的
转动使得穿过线圈的磁通量发生变化) 演示实验 实验仪器：交流发电机、电灯、电流表 实验过程：将交流发电机、电灯、电流表连接成电路，摇动交流发电 实验现象：显示的电压图象为正弦曲线 说明：严格的数学分析表明，电网中的交变电流，它的电流、电压随时间按正弦函数的规律变化，这样的电流称之为正弦式电流 问：如何表示正弦式电流在某一时刻的电流、电压？（i=Imsinωtu=Umsinωt）
说明：Im、Um分别是电流和电压的值，叫做交流的峰值 说明：交变电流的大小和方向在不断地变化，我们把交流完成一次周期性变化所用的时间叫做交流的周期，通常用T表示，它的单位是秒。交流在1s内发生周期性变化的次数，叫做交流的颇率通常用f表示， 称做交流电压、电流的有效值） 说明：经过实验和理论分析表明有效值和值之间存在着这样的关系：Ie=Im/√2Ue=Um/√2 其中Ue、Ie分别代表交流电压、电流的有效值 说明：在各种使用交变电流的电器设备上，所标注的额定电压、额定
电流值，都是交流的有效值。 四、交流能够通过电容器 说明：当电容器上两端连接直流电源时，正负电荷聚集在极板上，不能移动，因此电路中不会形成长时间的电流，因此我们说电容器具有 1 2、直流电流：方向不变的电流称之为直流 二、交流的变化规律 1、正弦式电流：电流、电压随时间按正弦函数的规律变化的电流 i=Imsinωtu=UmsinωtIm、Um分别是电流和电压的值
受力分析 重要知识点讲解 知识点一：简单物理模型受力分析 题型一：弹力 例题1 画出物体A受到的弹力：（并指出弹力的施力物体） 变式1 画出物体A受到的弹力：（并指出弹力的施力物体） 题型二：摩擦力 例题2 画出物体A受到的摩擦力，并写出施力物：（表面不光滑） 变式2 画出物体A受到的摩擦力，并写出施力物：（表面不光滑）
变式3 画出物体 A 受到的摩擦力，并写出施力物：（表面不光滑） 题型三：整体分析受力 例题3 对物体A 进行受力分析。 变式4 对物体A 进行受力分析。 随堂练习 对下列物理模型中的A 、B 进行受力分析。 知识点二：组合模型的受力分析 A 、B 相对地面静止
题型一组合模型受力分析 例题1 变式1 对水平面上各物体进行受力分析（水平面粗糙）。 变式2 对下列各物块进行受力分析。 知识点二：力的合成与分解 题型二：力的变化 例题2 在粗糙水平地面上与墙平行放着一个截面为半圆的柱状物体A，A与竖直墙之间放一光滑圆球B，整个装置处于平衡状态．现对B加一竖直向下的力F，F的作用线通过球心，设墙对B的作用力为F1，B对A的作用力为F2，地面对A的作用力为F3．若F缓慢增大而整个装置仍保持静止，截面如图所示，在此过程 中 A．F1保持不变，F3缓慢增大 B．F1缓慢增大，F3保持不变 C．F2缓慢增大，F3缓慢增大 D．F2缓慢增大，F3保持不变 变式3 水平地面上有一木箱，木箱与地面之间的动摩擦因数为(01) μμ <<。现对木箱施 A B F
加一拉力F ，使木箱做匀速直线运动。设F 的方向与水平面夹角为θ，如图，在θ从0逐渐增大到90°的过程中，木箱的速度保持不变，则 A ．F 先减小后增大 B ．F 一直增大 C ．F 的功率减小 D ．F 的功率不变 题型三：力的合成与分解 例题3 两个大小分别为1F 、2F （12F F <）的力作用在同一质点上，它们的合力F 的大小满足（ ） A. 21F F F ≤≤ B. 121 2 22 F F F F F -+≤≤ C. 1212F F F F F -≤≤+ D. 22222 1212F F F F F -≤≤+ 变式4 若有两个共点力1F 、2F 的合力为F ，则有（ ） A.合力F 一定大于其中任何一个分力。 B. 合力F 至少大于其中任何一个分力。 C. 合力F 可以比1F 、2F 都大，也可以比1F 、2F 都小。 D. 合力F 不可能和1F 、2F 中的一个大小相等。 知识点三 常见物理模型的分析 1、 斜面模型：如下图所示，在对斜面模型进行分析受力的时候要注意，尽量把斜面的倾斜 角画的小一些，这样将便于对分力的辨别。在对斜面进行受力分析建立坐标系时，尽量以平行斜面为x 轴。同时，也应该记住一些基本的力的表达，如：支持力cos N mg θ=；重力沿斜面向下的分力sin F mg θ=；若斜面上的物体和斜面发生相对运动，则所受到的摩擦力cos f mg μθ=。 θ
专题一 交变电流的产生和图像 1、将阻值为5Ω的电阻接到内阻不计的交流电源上，电源电动势随时间变化的规律如图所示．下列说法正确的是 （ ） A ．电路中交变电流的频率为0.25 Hz B C ．电阻消耗的电功率为2.5 W D ．用交流电压表测得电阻两端的电压是5 V 2、一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示．由图可知（ ） A ．该交流电的电压瞬时值的表达式为u ＝100sin （25t ）V B ．该交流电的频率为25 Hz C ．该交流电的电压的有效值为 D ．若将该交流电压加在阻值R ＝100 Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率为50 W 3、正弦交变电源与电阻R 、交流电压表按照图1所示的方式连接，R =10Ω，交流电压表的示数是10V 。图2是交变电源输出电压u 随时间t 变化的图象。则 （ ） A.通过R 的电流i R 随时间t 变化的规律是i R =2cos100πt (A) B.通过R 的电流i R 随时间t 变化的规律是i R =2cos50πt (V) C.R 两端的电压u R 随时间t 变化的规律是u R =52cos100πt (V) D.R 两端的电压u R 随时间t 变化的规律是u R =52cos50πt (V) 4、如图所示，同轴的两个平行导线圈M 、N ，M 中通有图象所示的交变电流，则（ ） A.在t 1到t 2时间内导线圈M 、N 互相排斥 B.在t 2到t 3时间内导线圈M 、N 互相吸引 C.在t 1时刻M 、N 间相互作用的磁场力为零 D.在t 2时刻M 、N 间相互作用的磁场力最大 5、在周期性变化的匀强磁场区域内有垂直于磁场的一半径为r =1m 、电阻为R =3.14Ω的圆形线框，当磁感应强度B 按图示规律变化时（以向里为正方向），线框中有感应电流产生。⑴画出感应电流i 随时间变化的图象（以逆时针方向为正）。 ⑵求该感应电流的有效值。 /s -2s U -U
, > ; 1．交变电流产生( （b）、（c）、（(d)为直流其中 （ （二）、正弦交流的产生及变化规律。 】 (1)、产生：当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生的交流是随时间按正弦规律 产生: 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动而产生的 描 述 瞬时值:I=I m sinωt 峰值:I m= nsBω/R 有效值:2 / m I I= 周期和频率的关系:T=1/f ~ 图像：正弦曲线 电感对交变电流的作用：通直流、阻交流，通低频、阻高频 应 用 ~ 交 变 电 流 电容对交变电流的作用：通交流、阻直流，通高频、阻低频 > 变 压 器 变流比： ， 电能的输送 原理：电磁感应 变压比：U1/U2=n1/n2 只有一个副线圈：I1/I2=n2/n1 有多个副线圈：I1n1= I2n2= I3n3=…… 功率损失： 线 损 R ） U P （ P2 = 电压损失： 线 损 R U P U= 远距离输电方式：高压输电
变化的。即正弦交流。 (2)、中性面：匀速旋转的线圈，位于跟磁感线垂直的平面叫做中性面。这一位置穿过线圈的磁通量最大，但切割边都未切割磁感线，或者说这时线圈的磁通量变化率为零，线圈中无感应电动势。 (3)、规律：从中性面开始计时，则e=NBS ωsin ωt 。用εm 表示峰值NBS ω则e=εm sin ωt 在纯电阻电路中, 电流I= R R e m ε= sin ωt=I m sin ωt ，电压u=U m sin ωt 。 2、表征交变电流大小物理量 (1)瞬时值：对应某一时刻的交流的值 用小写字母x 表示，e i u (2)峰值：即最大的瞬时值。大写字母表示，U m Ｉm εm εm = nsB ω Ｉm =εm / R 注意：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线方向的轴匀速转动时，所产生感应电动势的峰值为εm =NBS ω，即仅由匝数N ，线圈面积S ，磁感强度B 和角速度ω四个量决定。与轴的具体位置，线圈的形状及线圈是否闭合都是无关的。 ' (3)有效值： a 、意义：描述交流电做功或热效应的物理量 b 、定义：跟交流热效应相等的恒定电流的值叫做交流的有效值。 c 、正弦交流的有效值与峰值之间的关系是ε= 2m ε I=2 m I U=2m U 。 注意：正弦交流的有效值和峰值之间具有ε= 2 m ε，U=22m m I I U =的关系，非正弦（或余弦）交流无此关系， 但可按有效值的定义进行推导，如对于正负半周最大值相等的方波电流，其热效应和与其最大值相等的恒定电流是相同的，因而其有效值即等于其最大值。即I=I m 。 e 、交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值；交流电流表和交流电压表的读数是有效值。对于交流电 若没有特殊说明的均指有效值。 f 、在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。 (4)峰值、有效值、平均值在应用上的区别。 | 峰值是交流变化中的某一瞬时值，对纯电阻电路来说，没有什么应用意义。若对含电容电路，在判断电容
交变电流 一．交流电 1.大小和方向都随时间作周期性变化的电流，叫做交变电流。 2.其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式电流，正弦式电流产生于在匀强电场 中，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈里，线圈每转动一周，感应电流的方向改变两次。 【例1】、下列电流波形图中，表示交变电流的是 （ ） 二．正弦交流电的变化规律 线框在匀强磁场中匀速转动． （1）．当从图2即中性面．．． 位置开始在匀强磁场中匀速转动时，线圈中产生的感应电动势随时间而变的函数是正弦函数： 即 e=εm sin ωt ， i ＝I m sin ωt ωt 是从该位置经t 时间线框转过的角度；ωt 也是线速度V 与磁感应强度B 的夹角； (2)．当从图1位置开始计时： 则：e=εm cos ωt ， i ＝I m cos ωt (3)．对于单匝矩形线圈来说E m =2Blv=BS ω； 对于n 匝面积为S 的线圈来说E m =nBS ω。对于总电阻为R 的闭合电路来说I m =m E R 三．几个物理量 (1)．中性面：如图2所示的位置为中性面，对它进行以 下说明： （1）此位置过线框的磁通量最多． （2）此位置磁通量的变化率为零．ΔΦ/Δt=0 所以 e=E m sin ωt=0， i ＝I m sin ωt=0 （3）此位置是电流方向发生变化的位置，具体对应图中的t 2，t 4时刻，因 而交流电完成一次全变化中线框两次过中性面，电流的方向改变两次，频率为 50Hz 的交流电每秒方向改变100次． (2)．交流电的最大值：E m ＝B ωS 当为N 匝时E m ＝NB ωS 应用： （1）ω是匀速转动的角速度，其单位一定为弧度／秒，． （2）最大值对应的位置与中性面垂直，即线框面与磁感应强度B 在同一直线上． （3）最大值对应图中的t 1、t 2时刻，每周中出现两次． (3)．瞬时值e=E m sin ωt ， i ＝I m sin ωt 代入时间即可求出．应用： t D B i t
高考定位 受力分析、物体的平衡问题是力学的基本问题，主要考查力的产生条件、力的大小方向的判断(难点：弹力、摩擦力)、力的合成与分解、平衡条件的应用、动态平衡问题的分析、连接体问题的分析，涉及的思想方法有：整体法与隔离法、假设法、正交分解法、矢量三角形法、等效思想等．高考试题命题特点：这部分知识单独考查一个知识点的试题非常少，大多数情况都是同时涉及到几个知识点，而且都是牛顿运动定律、功和能、电磁学的内容结合起来考查，考查时注重物理思维与物理能力的考核． 考题1对物体受力分析的考查 例1如图1所示，质量为m的木块A放在质量为M的三角形斜面B上，现用大小均为F，方向相反的水平力分别推A和B，它们均静止不动，则() 图1 A．A与B之间不一定存在摩擦力 B．B与地面之间可能存在摩擦力 C．B对A的支持力一定大于mg D．地面对B的支持力的大小一定等于(M＋m)g 审题突破B、D选项考察地面对B的作用力故可以：先对物体A、B整体受力分析，根据平衡条件得到地面对整体的支持力和摩擦力；A、C选项考察物体A、B之间的受力，应当隔离，物体A受力少，故：隔离物体A受力分析，根据平衡条件求解B对A的支持力和摩擦力． 解析对A、B整体受力分析，如图， 受到重力(M＋m)g、支持力F N和已知的两个推力，水平方向：由于两个推力的合力为零，故
整体与地面间没有摩擦力；竖直方向：有F N＝(M＋m)g，故B错误，D正确；再对物体A受力分析，受重力mg、推力F、斜面体B对A的支持力F N′和摩擦力F f，在沿斜面方向：①当推力F沿斜面分量大于重力的下滑分量时，摩擦力的方向沿斜面向下，②当推力F沿斜面分量小于重力的下滑分量时，摩擦力的方向沿斜面向上，③当推力F沿斜面分量等于重力的下滑分量时，摩擦力为零，设斜面倾斜角为θ，在垂直斜面方向：F N′＝mg cos θ＋F sin θ，所以B对A的支持力不一定大于mg，故A正确，C错误．故选择A、D. 答案AD 1．(单选)(2014·广东·14)如图2所示，水平地面上堆放着原木，关于原木P在支撑点M、N处受力的方向，下列说法正确的是() 图2 A．M处受到的支持力竖直向上 B．N处受到的支持力竖直向上 C．M处受到的静摩擦力沿MN方向 D．N处受到的静摩擦力沿水平方向 答案 A 解析M处支持力方向与支持面(地面)垂直，即竖直向上，选项A正确；N处支持力方向与支持面(原木接触面)垂直，即垂直MN向上，故选项B错误；摩擦力与接触面平行，故选项C、D错误． 2．(单选)如图3所示，一根轻杆的两端固定两个质量均为m的相同小球A、B，用两根细绳悬挂在天花板上，虚线为竖直线，α＝θ＝30°，β＝60°，求轻杆对A球的作用力() 图3 A．mg B.3mg C. 3 3mg D. 3 2mg
凌云培训 高二物理基础班资料（交变电流） 基础填空 一.交变电流 1．交变电流：和都随时间做________变化的电流叫交变电流，简称交流(AC)．方向变化为其主要特征． 2．正弦交变电流的产生 (1)特点：按变化的交变电流． (2)产生：将闭合矩形线圈置于磁场中，并绕于磁场方向的轴做______转动，线圈中就会产生正(余)弦交变电流． 二、中性面 1．定义：与磁感线的平面叫做中性面． 2．中性面特点：a．线圈转到中性面时，穿过线圈的磁通量，磁通量的变化率为，感应电动势为． b．线圈转动一周，两次经过中性面，线圈每经过一次，电流的方向就改变一次．可以看出线圈转动一周，电流方向改变次。 三、正弦式电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时) (1)电动势(e)：e＝ (2)电压(u)：u= (3)电流(i)：i＝ 四、描述交流电的物理量 （1）周期和频率 ①周期T：交流电完成一次____________所需的时间。单位：______。 ②频率f：交流电在______内完成周期性变化的次数。单位：______。 ③周期与频率的关系式________________。 2、峰值、瞬时值和有效值 ①峰值：交变电流所能达到的___________。电容器所能承受的电压不能高于交流电压的_______________ ②瞬时值：某一时刻所对应的交变电流的数值。 ③有效值：根据电流的________来规定的，让交流与恒定电流通过同样的_____，如果他们在交流电的一个周期内产生的______相等，那么这个恒定电流或电压就是这个交流电的有效值。 考点分类 【类型一】认识交流电、磁通量、中性面 1、为交变电流， ____不是交变电流,正弦式交变电流的图象是 ___
2019届高三物理专题训练之交变电流及 理想变压器 典例1. (2019·全国III卷·16)一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q方；若该电阻接到正弦交变电源上，在一个周期内产生的热量为Q正。该电阻上电压的峰值为u0，周期为T，如图所示。则Q方: Q正等于( ) A.1:2 B.2:1 C. 1 : 2 D. 2 : 1 典例2. (2019·全国Ⅰ卷·16)一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3 Ω、1 Ω和4 Ω，A为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定。当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I。该变压器原、副线圈匝数比为() A. 2 B. 3 C. 4 D. 5 1．如图所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动。磁场的磁感应强度B＝2×10－2T，线圈的面积S＝0.02 m2，匝数N＝400 匝，线圈总电阻r＝2 Ω，线圈的两端经集流环和电刷与电 阻R＝8 Ω连接，与电阻R并联的交流电压表为理想电表，线圈的转速n＝50 πr/s。在t＝0时刻，线圈平面与磁场方向平行，则下列说法正确的是() A．交流发电机产生电动势随时间的变化关系是e＝82sin 100t(V) B．交流电压表的示数为8 V C．从t＝0时刻开始线圈平面转过30°的过程中，通过电阻的电荷量约为5.7×10－3 C D．电阻R上的热功率为6.4 W 2．如图所示，理想变压器的原线圈接有频率为f、电压为U的交流电，副线圈接有光敏电阻R1（光照增强时，光敏电阻阻值减小）、用电器R2。下列说法正确的是()
2015届高中物理交变电流专项复习 知识梳理： 一、交变电流 1.交变电流：电流强度的大小和方向 ，这种电流叫交变电流。 2.交变电电流的产生和变化规律 （1）产生：在匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈产生的是 交变电流. （2）规律（瞬时值表达式）： ①中性面的特点： ②变化规律：（交变电流瞬时值的表达式） 电动势： 电压： 电流： ③正弦（余弦）交变电流的图象 二、描述交变电流的物理量 1. 交变电流的最大值： （1）交变电流的最大值（m m I E 、）与 无关，但是转动轴应与磁感线 . （2）某些电学元件（电容器、晶体管等）的击穿电压指的是交变电压的最大值. 2.交变电流的有效值： （1）有效值是利用 定义的.（即 ，则直流电的数值就是该交流电的有效值.） （2）正弦交变电流的有效值： （3）通常说的交变电流的电压、电流强度以及交流电表的读数、保险丝的熔断电流的值，都是指交变电流的 值.此外求解交变电流的电热问题时，必须用 值来进行计算. 3.交变电流的周期、频率、角速度：
（1）周期T：交变电流完成一次周期性变化所需的时间. （2）频率f：1s内完成周期性变化的次数. （3）角速度ω：1s内转过的角度. （4）三者关系： 我国民用交变电流的周期T= s、频率f= Hz、角速度ω= rad/s. 4.交变电流平均值： （1）交变电流图象中图象与t轴所围成的面积与时间的比值叫做交变电流的平均值. （2）平均值是利用来进行计算的，计算时只能用平均值. 三、电感和电容对交流的作用 电感是“通流、阻流、通频、阻频”. 电容是“通流、隔流、通频、阻频”. 四、变压器 1.变压器的构造图： 2.变压器的工作原理： 3. 理想变压器 （1）电压跟匝数的关系： （2）功率关系： （3）电流关系： （4）决定关系：
传送带问题归类分析 传送带是运送货物的一种省力工具，在装卸运输行业中有着广泛的应用，本文收集、整理了传送带相关问题，并从两个视角进行分类剖析：一是从传送带问题的考查目标（即：力与运动情况的分析、能量转化情况的分析）来剖析；二是从传送带的形式来剖析．（一）传送带分类：（常见的几种传送带模型） 1.按放置方向分水平、倾斜和组合三种； 2.按转向分顺时针、逆时针转两种； 3.按运动状态分匀速、变速两种。 （二）| （三）传送带特点：传送带的运动不受滑块的影响，因为滑块的加入，带动传送带的电机要多输出的能量等于滑块机械能的增加量与摩擦生热的和。 （三）受力分析：传送带模型中要注意摩擦力的突变（发生在v物与v带相同的时刻），对于倾斜传送带模型要分析mgsinθ与f的大小与方向。突变有下面三种： 1.滑动摩擦力消失； 2.滑动摩擦力突变为静摩擦力； 3.滑动摩擦力改变方向； （四）运动分析： 1.注意参考系的选择，传送带模型中选择地面为参考系； 2.判断共速以后是与传送带保持相对静止作匀速运动呢还是继续加速运动 ， 3.判断传送带长度——临界之前是否滑出 （五）传送带问题中的功能分析
1.功能关系：W F =△E K +△E P +Q 。传送带的能量流向系统产生的内能、被传送的物体的动能变化，被传送物体势能的增加。因此，电动机由于传送工件多消耗的电能就包括了工件增加的动能和势能以及摩擦产生的热量。 2.对W F 、Q 的正确理解 （a ）传送带做的功：W F =F·S 带 功率P=F× v 带 （F 由传送带受力平衡求得） （b ）产生的内能：Q=f·S 相对 （c ）如物体无初速，放在水平传送带上，则在整个加速过程中物体获得的动能E K ，因为摩擦而产生的热量Q 有如下关系：E K =Q= 2 mv 2 1传 。一对滑动摩擦力做的总功等于机械能转化成热能的值。而且这个总功在求法上比一般的相互作用力的总功更有特点，一般的一对相互作用力的功为W ＝f 相s 相对，而在传送带中一对滑动摩擦力的功W ＝f 相s ，其中s 为被传送物体的实际路程，因为一对滑动摩擦力做功的情形是力的大小相等，位移不等（恰好相差一倍），并且一个是正功一个是负功，其代数和是负值，这表明机械能向内能转化，转化的量即是两功差值的绝对值。 （六）水平传送带问题的变化类型 ） 设传送带的速度为v 带，物体与传送带之间的动摩擦因数为μ，两定滑轮之间的距离为L ，物体置于传送带一端的初速度为v 0。 1、v 0＝0， v 0物体刚置于传送带上时由于受摩擦力作用，将做a =μg 的加速运动。 假定物体从开始置于传送带上一直加速到离开传送带，则其离开传送带时的速度为v ＝ gL μ2，显然有： v 带＜ gL μ2 时，物体在传送带上将先加速，后匀速。 v 带 ≥ gL μ2时，物体在传送带上将一直加速。 2、 V 0≠ 0，且V 0与V 带同向 （1）V 0＜ v 带时，同上理可知，物体刚运动到带上时，将做a =μg 的加速运动，假定物体一直加速到离开传送带，则其离开传送带时的速度为V ＝ gL V μ220 +，显然有： V 0＜ v 带＜ gL V μ220 + 时，物体在传送带上将先加速后匀速。 v 带 ≥ gL V μ220 + 时，物体在传送带上将一直加速。 （2）V 0＞ v 带时，因V 0＞ v 带，物体刚运动到传送带时，将做加速度大小为a = μg 的减速运动，假定物体一直减速到离开传送带，则其离开传送带时的速度为V ＝ gL V μ220 - ，显然
专题11 交变电流 一、单项选择题 1.（黑龙江省哈六中2012届高三上学期期末考试）如图所示，虚线两侧有垂直线框平面磁感应强度均为B 的匀强磁场，直角扇形导线框半径为L 、总电阻为R ，绕垂直于线框平面轴O 以角速度ω匀速转动。线框从图中所示位置开始转动一周的过程中，线框内感应电流的有效值是（ ） A ．R BL ω2 B ．R BL 222ω C ．R BL 422ω D ．R BL ω22 2．（陕西省西安八校2012届高三上学期期中联考）如图所示，磁感应强度为B 的匀强磁场中，有一匝数为N 的矩形线圈，其面积为S ，电阻为r ，线圈两端外接一电阻为R 的用电器和一个理想交流电压表。若线圈绕对称轴OO '以角速度ω匀速转动，则当线圈从图示位置转过90°的过程中，下列说法正确的是（ ） A ．通过电阻R 的电量为NBS ／（R+r ） B ．从图示位置开始转动90°磁通量的变化量等于NBS C ．交流电压表示数为NBS ωR ／（R+r ） D ．电阻R 产生的热量为πωRN 2B 2S 2／2（R+r ）2 3．（河北省衡水中学2012届高三上学期期末考试理综试题）如图所示是一种理想自耦变压器示意图．线圈绕在一个圆环形的铁芯上，P 是可移动的滑动触头，AB 间接交流电压U ，输出端接通了两个相同的灯泡L 1和L 2，Q 为滑动变阻器的滑动触头．当开关S 闭合，P 处于如图所示的位置时，两灯均能发光．下列说法正确的是（ ）
A．P不动，将Q向右移动，变压器的输入功率变大 B．P不动，将Q向左移动，两灯均变暗 C．Q不动，将P沿逆时针方向移动，变压器的输入功率变大 D．P、Q都不动，断开开关S，L1将变暗 4．（北京市海淀区2012届高三第一学期期末考试物理试题）一只电饭煲和一台洗衣 机并联接在输出电压u=311sin314t V的交流电源上（其内电阻可忽略不计），均正常工作。用电流表分别测得通过电饭煲的电流是5.0A，通过洗衣机电动机的电流是0.50A，则下列 说法中正确的是（） A．电饭煲的电阻为44Ω，洗衣机电动机线圈的电阻为440Ω B．电饭煲消耗的电功率为1555W，洗衣机电动机消耗的电功率为155.5W C．1min内电饭煲消耗的电能为6.6×104J，洗衣机电动机消耗的电能为6.6×103J D．电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍 5．（北京市西城区2012届高三第一学期期末考试物理题）如图所示，一单匝矩形金属线 圈ABCD在匀强磁场中绕转轴OO'匀速转动。转轴OO'，过AD边和BC边的中点。若从 图示位置开始计时，穿过线圈的磁通量Φ随时间t的变化关系可以表示为Φ=0.1cos20πt （Wb），时间t的单位为s。已知矩形线圈电阻为2.0Ω。下列说法正确的是（） A．线圈中电流的有效值约为3.14A B．穿过线圈的磁通量的最大值为0.12Wb C．在任意1 s时间内，线圈中电流的方向改变10次 D．在任意l s时间内，线圈克服安培力所做的功约为9.86J 6.（安徽省黄山市2012届高三“七校联考”试题）如图所示，ab间接电压恒定的交变电源，M为理想变压器，如果R1的阻值增大，则（）
高三物理受力分析专题训练 摩擦力分析 1．粗糙的水平面上叠放着A 和B 两个物体，A 和B 间的接触面也是粗糙 的，如果用水平力F 拉B ，而B 仍保持静止，则此时( ) A ． B 和地面间的静摩擦力等于F ，B 和A 间的静摩擦力也等于F ． B ．B 和地面间的静摩擦力等于F ，B 和A 间的静摩擦力等于零． C ．B 和地面间的静摩擦力等于零，B 和A 间的静摩擦力也等于零． D ．B 和地面间的静摩擦力等于零，B 和A 间的静摩擦力等于F ． 2.重为100N 的物体在水平面上向右运动，同时受到一个向左的5N 的水平 拉力作用，若物体和水平面间的动摩擦因数为0.1，则水平面对物体的摩擦力的大小和方向是( ) A ．10N ，水平向左 B.5N ，水平向右 C.15N ，水平向左 D.5N ，水平向左 3.如图所示,重力G =20N 的物体，在动摩擦因数为0.1的水平面上向左 运动同时受到大小为10N 的，方向向右的水平力F 的作用，则物体所受摩擦力大小和方向是( ) A ．2N ，水平向左 B ．2N ，水平向右C ．10N ，水平向 左 D ．12N ，水平向右 4.如图所示，木块质量为m ，跟水平桌面的动摩擦因数为 μ，受水向右的力F 作用做匀速运动，从木块右端到桌子边缘开始，到 木块下时为止，在此过程中，木块一直保持匀速运动状态，下列说法正确 的是( ) A ．推力F 因木块悬空部分越来越大而变小 B ．推力F 在木块下落前变为原来的1/2 C ．推力大小始终是μmg D ．因接触面变 小，动摩擦因数μ会变大 5.水平地面上的物体在水平方向受到一个拉力F 和地面对它的 摩擦力f 的作用。在物体处于静止状态的条件下，下面说法中正确的是：( ) A ．当F 增大时，f 也随之增大 B ．当F 增大时，f 保持不变 C ．F 与f 是一对作用力与反作用力 D ．F 与f 合力为零 6.如图所示，C 是水平地面，AB 是两长方形的物块，A 在上，F 是作用在 物块B 上沿水平方向的力，物块A 和B 以相同的速度匀速运动。 由此可知，A 、B 间摩擦力f 1和B 、C 间摩擦力f 2的值为：( ) A .f 1=0 B.f 1＝F C.f 2＝F D ．f 1≠０，f 2≠０
高二物理交流电专题训练及答案（全套） 一、交变电流变化规律练习题 一、选择题 1．下面哪些因素影响交流发电机产生的电动势的最大值【】 A．磁感强度B．线圈匝数 C．线圈面积D．线圈转速 E．线圈初始位置 2．甲、乙两电路中电流与时间关系如图1，属于交变电流的是【】A．甲乙都是B．甲是乙不是 C．乙是甲不是D．甲乙都不是
3．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势e-t图像如图2，则在时刻【】 A．t1，t3线圈通过中性面 B．t2，t4线圈中磁通量最大 C．t1，t3线圈中磁通量变化率最大 D．t2，t4线圈平面与中性面垂直
4．如图3，矩形线圈在匀强磁场中绕OO′轴匀速转动，当转到图示位置时，线圈的【】 A．磁通变化率为零 B．感应电流为零 C．磁力矩为零 D．感应电流最大 D 5．关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流，以下说法中正确的是【】A．线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向不变B．线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次 C．线圈平面每经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次 D．线圈转动一周，感应电动势和感应电流方向都要改变一次
6．下列说法正确的是【】 A．使用交流的设备所标的电压和电流都是最大值 B．交流电流表和电压表测定的是有效值 C．在相同时间内通过同一电阻，跟直流电有相同热效应的交变电流值是交流的有效值 D．给定的交变电流值在没有特别说明的情况下都是指有效值 7．四个接220V交流的用电器，通电时间相同，则消耗电能最多的是【】
A．正常发光的额定功率为100W的灯泡 B．电流最大值为0.6A的电熨斗 C．每秒发热1·70j的电热器 D．额定电流I=0.5A的电烙铁 8．如图4所示的交流为u=311sin（314t+π/6）V，接在阻值220Ω的电阻两端，则【】 A．电压表的读数为311V B．电流表读数为1.41A C．电流表读数是1A D．2s内电阻的电热是440J 二、填空题 为______，频率为______，接上R=10Ω电阻后，一周期内产生的热量为______ 10．正弦交变电流图象如图6所示，其感应电动势的最大值为
2015高考专题复习《交变电流》【知识回顾】 一、交变电流产生及变化规律 1、交变电流定义：大小和方向都随时间做周期性变化的电流． 2．正弦交流电的产生和图象 (1)产生：在匀强磁场里，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动． (2)中性面与峰值面的比较 (3)图象：线圈从中性面位置开始计时，其图象为正弦曲线． 二、对交变电流的“四值”的比较和理解 【典例分类】 类型一、正弦交变电流的产生及变化规律 例1、关于线圈在匀强磁场中转动产生的交流电，以下说法中正确的是()． A．线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向不变 B．线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次 C．线圈在中性面位置时，磁通量最大，磁通量的变化率为零 D．线圈在与中性面垂直的位置时，磁通量为零，感应电动势最大 类型二、正弦交变电流的图像 例2、(2011·天津卷，4)在匀强磁场中，一矩形金属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＝0.005 s时线框的磁通量变化率为零 B．t＝0.01 s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311 V D．线框产生的交变电动势频率为100 Hz 类型三、交流电“四值” 例3、如图所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′以角速度ω匀速转动，线圈的面积为S、匝数为n、线圈总电阻为r，线圈的两端经集流环和电刷与电阻R连接，与电阻R并联的交流电压表为理想电表．在t ＝0时刻，线圈平面与磁场方向平行，则下列说法正确的是()． A．交流发电机产生的电动势的最大值E m＝BSω B．交流电压表的示数为 2nRBSω 2(R＋r) C．线圈从t＝0时刻开始转过90°的过程中，通过电阻的电荷量为 πnBS 22(R＋r) D．线圈从t＝0时刻开始转过90°的过程中，电阻产生的热量为 2n2ωRB2S2 π(R＋r)