2020年高考物理一轮复习热点题型专题26交流电的产生及描述.doc免费

PAGE 1 2020年高考物理一轮复习热点题型专题26交流电的产生及描述 题型一　交变电流的产生及变化规律 题型二　交流电有效值的求解 题型三　含二极管的交流电有效值的求解 题型四　交变电流“四值”的理解和计算 题型一　交变电流的产生及变化规律 1.交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时) 规律 物理量 函数表达式 图象 磁通量 Φ＝Φmcos ωt＝BScos ωt 电动势 e＝Emsin ωt＝nBSωsin ωt 电压 u＝Umsin ωt＝eq \f(REm,R＋r)sin ωt 电流 i＝Imsin ωt＝eq \f(Em,R＋r)sin ωt 2.交变电流瞬时值表达式的书写 (1)确定正弦交变电流的峰值，根据已知图象读出或由公式Em＝nBSω求出相应峰值. (2)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式.如： ①线圈在中性面位置开始计时，则i－t图象为正弦函数图象，函数表达式为i＝Imsin ωt. ②线圈在垂直于中性面的位置开始计时，则i－t图象为余弦函数图象，函数表达式为i＝Imcos ωt. 【例题1】（2019·北京市顺义区高三第二次统练）如图所示，边长为L、匝数为N，电阻不 计的正方形线圈abcd在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω绕转轴OO′匀速转动，轴 OO′垂直于磁感线且位于线圈平面内，在线圈外接一含有理想变压器的电路，变压器原、副 线圈的匝数分别为n1和n2，保持线圈以恒定角速度ω转动，下列判断正确的是 A．交流电压表V1的示数等于NBωL2 B．变压器的输入功率与输出功率之比为n1: n2 C．交流电压表V2的示数为副线圈两端电压的有效值 D．在图示位置时线圈中磁通量为零，感应电动势最小 【答案】C 【解析】交流电压的最大值等于NBωL2，电压表V1示数为有效值，A错误；理想变压器的输入与输出功率之比为1:1，故B错误；交流电压表V2的示数为副线圈两端电压的有效值，选项C正确；在图示位置时线圈平面与磁场平行，线圈中磁通量为零，感应电动势最大，故D错误。 【例题2】(多选)(2016·全国卷Ⅲ·21)如图，M为半圆形导线框，圆心为OM；N是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为ON；两导线框在同一竖直面(纸面)内；两圆弧半径相等；过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面.现使线框M、N在t＝0时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面且过OM和ON的轴，以相同的周期T逆时针匀速转动，则(　　) A.两导线框中均会产生正弦交流电 B.两导线框中感应电流的周期都等于T C.在t＝eq \f(T,8)时，两导线框中产生的感应电动势相等 D.两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等 【答案】　BC 【解析】　两导线框进入磁场过程中，匀速转动切割磁感线产生感应电动势的大小不变，选项A错误；导线框的转动周期为T，则感应电流的周期也为T，选项B正确；在t＝eq \f(T,8)时，切割磁感线的有效长度相同，两导线框中产生的感应电动势相等，选项C正确；M导线框中一直有感应电流，N导线框中只有一半时间内有感应电流，所以两导线框的电阻相等时，感应电流的有效值不相等，选项D错误. 【例题3】(多选)(2018·河北省衡水金卷模拟一)如图所示，线圈ABCD匝数n＝10，面积S＝0.4 m2，边界MN(与线圈的AB边重合)右侧存在磁感应强度B＝eq \f(2,π) T的匀强磁场，若线圈从图示位置开始绕AB边以ω＝10π rad/s的角速度匀速转动.则以下说法正确的是(　　) A.线圈产生的是正弦交流电 B.线圈在转动过程中产生的最大感应电动势为80 V C.线圈转动eq \f(1,60) s时瞬时感应电动势为40eq \r(3) V D.线圈产生的感应电动势的有效值为40 V 【答案】　BD 【解析】　线圈在有界匀强磁场中将产生正弦半波脉动电流，故A错误；电动势最大值Em＝nBSω＝80 V，故B正确；线圈转动eq \f(1,60) s、转过角度eq \f(π,6)，瞬时感应电动势为e＝Emsin eq \f(π,6)＝40 V，故C错误；在一个周期时间内，只有半个周期产生感应电动势，根据有效值的定义有(eq \f(Em,\r(2)R))2R·eq \f(T,2)＝(eq \f(E,R))2RT，可得电动势有效值E＝eq \f(Em,2)＝40 V，故D正确. 【例题4】(2018·安徽省宣城市第二次调研)图甲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′(OO′沿水平方向)匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与电阻R＝10 Ω连接，与电阻R并联的交流电压表为理想电压表，示数是10 V.图乙是矩形线圈中磁通量随时间t变化的图象.线圈内