专题13 交流电路-2024年高考物理复习二级结论题型详解

专题13 交流电路 一、线框在磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，则会形成正弦式交变电流，注意若从下图（中性面） 开始转动，则 t=0 时刻电流为 0： 二、中性面垂直磁场方向，Φ与e为互余关系，此消彼长．最大电动势： Em=nBSω 三、线圈从中性面开始转动：e＝nBSωsin ωt＝emsin ωt 安培力：F＝nBImLsin ωt [例题1] 如图是交流发电机的示意图，图甲到图丁分别表示线圈转动过程中的四个位置，其中甲、丙中的线圈与磁场方向垂直，乙、丁中线圈与磁场方向平行，则在线圈转动的过程中，下列说法正确的是（　　） A．线圈转动的过程中，产生直流电流 B．转到图乙位置时，线圈中产生的感应电动势为零 C．转到图丙位置时，线圈中产生的感应电流最大 D．转到图乙和图丁位置时，线圈产生的感应电流方向相反 [例题2] 交流发电机的示意图如图所示，当线圈ABCD绕垂直于磁场方向的转轴OO'匀速转动时，下列说法正确的是（　　） A．图示位置磁通量最大，磁通量的变化率最大 B．图示位置电流最大，方向为A→B C．从图示位置开始转过90°时，电流方向将发生改变 D．从图示位置开始转过90°时，电动势达到最大值 [例题3] 某交流发电机产生交变电流的装置如左图所示，产生的感应电动势与时间的关系如右图所示，下列说法正确的是（　　） A．t＝0时，线圈平面处于中性面位置，磁通量变化率最大 B．线圈通过中性面时，交变电流改变方向 C．线框中产生的感应电动势e＝100sin50t（V） D．如果仅使线圈的转速加倍，则电动势的最大值和周期分别变为200V、0.08s [例题4] 由交流发电机、定值电阻R、交流电流表A组成的闭合回路如图甲所示，线圈ABCD在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴沿逆时针方向转动，从某时刻开始计时，穿过线圈的磁通量Φ随时间t的变化情况如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．t1时刻线圈中的感应电动势最大 B．t1时刻线圈中感应电流的方向改变 C．t2时刻线圈中的感应电流为零 D．t3～t4时间内，电流表的示数逐渐增大 [例题5] 如图所示，（a）→（b）→（c）→（d）→（e）过程是交流发电机发电的示意图，线圈的ab边连在金属滑环K上，cd边连在金属滑环L上，用导体制成的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接，线圈转动的角速度为ω，线圈中最大电流为Im，以下说法正确的是（　　） A．图（a）中，线圈平面与磁感线垂直，磁通量变化率最大 B．从图（b）开始计时，线圈中电流随时间t变化的关系式i＝Imsinωt C．当线圈转到图（c）位置时，感应电流最小，且电流改变方向 D．当线圈转到图（d）位置时，感应电动势最小，ab边电流方向为b→a 四、交变电流的“四值”： 物理量 物理含义 重要关系 适用情况及说明 瞬时值 交变电流某一时刻的值 e＝Emsin ωt i＝Imsin ωt 计算线圈某时刻的受力情况 峰值 最大的瞬时值 Em＝nBSω Im＝ 讨论电容器的击穿电压 有效值 跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值 E＝ U＝ I＝ 适用于正(余)弦式交变电流 (1)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热等) (2)电气设备“铭牌”上所标的一般是有效值 (3)保险丝的熔断电流为有效值 平均值 交变电流图象中图线与时间轴所夹的面积与时间的比值 ＝Bl ＝n ＝ 计算通过电路横截面的电荷量 [例题6] 如图所示为某一交变电流的电流—时间（i﹣t）图像，时间轴上方为最大值为1A的正弦交流电的一部分，则该交流电的有效值为（　　） A． B． C． D． [例题7] （多选）为发展新能源，某科研小组制作了一个小型波浪发电机，磁铁固定在水中，S极上套有一个浮筒，浮筒上绕有线圈，其截面示意图如图甲所示。浮筒可随波浪上下往复运动切割磁感线而产生电动势，线圈中产生的感应电动势随时间按正弦规律变化，如图乙所示，线圈电阻r＝2Ω，把线圈与阻值R＝8Ω的小灯泡串联，小灯泡恰好正常发光。下列说法正确的是（　　） A．小灯泡的额定电压为3V B．线圈中电流的有效值为0.5A C．发电机的输出功率为1.28W D．一周期内线圈产生的焦耳热为0.128J [例题8] 如图为正弦电流和方波电流随时间的变化关系图像，关于甲、乙、丙、丁四幅图下列说法正确的是（　　） A．图中电流的最大值为2A，有效值为，周期为5s B．图中电流的最大值为5A，有效值为2.5A，周期为4s C．图中电流的最大值为2A，有效值为1A，周期为4s D．图中电流的最大值为4A，有效值为3.5A，周期为2s [例题9] 随着国家“双碳”计划的推进，单相发电机得到广泛