第09练 交变电流的产生和描述-2022年【暑假分层作业】高二物理（人教版2019）

第09练 交变电流的产生和描述 一、交变电流 1.交变电流:电流的大小和方向都做周期性的变化,这种电流叫交变电流,简称交流。 2.正弦式交变电流 (1)产生:在匀强磁场里,线圈绕垂直于磁场方向的轴由中性面开始匀速转动。 (2)中性面 ①定义:与磁场方向垂直的平面。 ②特点:线圈位于中性面时,穿过线圈的磁通量最大,磁通量的变化率为零,感应电动势为零。线圈每经过中性面一次,电流方向就改变一次。 注意:正弦式交变电流的变化规律与线圈的形状、转动轴处于线圈平面内的位置无关。 二、描述交变电流的物理量 1.交变电流的周期和频率的关系:T=。 2.交变电流的“四值” (1)瞬时值:交变电流某一时刻的值,是时间的函数。 (2)峰值:交变电流(电流、电压或电动势)所能达到的最大数值。 (3)有效值:让交流与恒定电流分别通过大小相等的电阻,如果在交流的一个周期内它们产生的热量相等,而这个恒定电流是I,电压是U,我们就把I、U叫做这个交流的有效值。对正弦式电流,其有效值和峰值的关系为E=,U=,I=。 (4)平均值:用=n来计算。 注意:通常所说交变电流、电压的数值,各种交流电气设备所标的额定电压和额定电流的数值,一般交流电表测量的数值,都是指有效值(除非有特殊说明)。 1. 关于交变电流和直流电的说法中，正确的是 A. 如果电流大小随时间做周期性变化，则一定是交变电流 B. 直流电的大小和方向一定不变 C. 交变电流一定是按正弦规律变化的 D. 交变电流的最大特征就是电流的方向随时间做周期性的变化 【答案】D 【解析】、如果只有电流大小做周期性变化而电流方向不变，则为直流电；故A错误；B、直流电的大小可以变化，但方向一定不变；故B正确；C、只要电流的方向发生变化，则就是交流电，不一定是按正弦或余弦规律变化的；故C错误；D、交流电的最大特征是交流电的方向发生周期性变化；故D正确。 2. 下面关于交变电流的“四值”说法中正确的是 A. 交变电流的有效值就是交流电在一周期内的平均值 B. 交流电表上显示的电流数值是该交变电流的瞬时值 C. 交流电器设备上所标的电压和电流值是交变电流的最大值 D. 与交变电流有相同的热效应的直流电的数值是交变电流的有效值 【答案】D 【解析】依据交变电流的有效值的定义知，与交变电流有相同的热效应的直流电的数值是交流电的有效值，并且不等于其平均值，项错误、项正确B.用电表测量的电流、电压均为交流电的有效值，项错误 C.交流电器设备电容器除外上所标的电压和电流值均是交变电流的有效值，项错误。    3. 一矩形线圈在匀强磁场中转动时产生的电动势，下列说法正确的是 A. 该交流电的频率为 B. 该交流电的电动势有效值为 C. 该交流电的电动势有效值比交流电的小 D. 时，穿过矩形线圈的磁通量最小 【答案】B 【解析】A. 由题意可知，该交流电的角速度为： ，而 ，解得该交流电的频率为： ， A 错误； B. 由题意可知该交流电的电动势的最大值为： ，由最大值与有效值的关系可得该交流电的电动势有效值为 ， B 正确； C. 由于两交流电的最大值相同，故有效值相同，故 C 错误； D. 由于该交流电的周期为： ，故 时刻该线圈正处于中性面位置，故穿过其中的磁通量最大， D 错误。 4. 一交流发电机的感应电动势，如将线圈的匝数增加一倍，电枢的转速也增加一倍，其他条件不变，感应电动势的表达式将变为 A. B. C. D. 【答案】C 【解析】交流发电机产生的交变电动势的表达式 ，当 和 都增加一倍时， ，故 ABD 错误， C 正确。    5. 交流发电机线圈电阻，用电器电阻，电压表示数为，如图所示，那么该交流发电机 A. 电动势的峰值为 B. 电动势的有效值为 C. 交流发电机线圈通过中性面时电动势的瞬时值为 D. 交流发电机线圈自中性面转过的过程中的平均感应电动势为 【答案】D 【解析】、、用电器电阻，电压表示数为，则电路中的电流：所以，电路中的电动势：。电压表的读数是交流电的有效值，所以是电路中电动势的有效值，其最大值：故A错误，B错误；C、由交流电的产生与变化的规律可知，当线圈处于中性面时，线圈中的电动势瞬时值为零。故C错误D、线圈自中性面转过的过程中的平均感应电动势为：，故D正确。 6. 如图甲所示，甲为一台小型发电机构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律如图乙所示，发电机线圈内阻为，外接灯泡的电阻为恒定不变，则下列说法中正确的为 A. 电压表的示数为 B. 通过电阻的电流方向秒钟改变次 C. 在时刻，穿过线圈的磁通量最大 D. 产生该交变电流的线圈在磁场中匀速转动的角速度为  【答案】C 【解析】A. 根据图象、结合正弦式交变电峰值与有效值关系公式，知感应