专题提升Ⅹ 交变电流规律的应用-【帮课堂】2023-2024学年高二物理同步学与练（人教版2019选择性必修第二册）

专题提升Ⅹ 交变电流规律的应用 模块一 知识掌握 知识点一　交变电流有效值的计算 【重难诠释】 计算交变电流有效值应注意： (1)计算有效值时要注意根据电流的热效应，抓住“三同”；“相同时间”内“相同电阻”上产生的“热量相同”，进而列式求解． (2)利用公式Q＝I2Rt和Q＝t可分别求得电流有效值和电压有效值． (3)正弦式交变电流在和内有效值与峰值间的关系都是I＝，U＝. (4)交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的，与电流的方向无关，一般以一个周期来计算有效值． [例题1] （2023春•长宁区校级期中）如图所示为一交变电流随时间变化的图象，正负半轴都是正弦曲线的一个部分，则此交变电流的有效值为（　　） A．A B．2A C．A D．3A [例题2] （2022秋•襄都区校级期末）某电路中的电流随时间的变化规律如图所示，让该电流通过一个阻值为2Ω的电阻，在3s内产生一定的热量，如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过这个电阻，也能在3s内产生相等的热量，则这个电流值为（　　） A．3A B．A C．1.5A D．3A [例题3] （2022秋•天山区校级期末）A、B是两个完全相同的电热器，A通以图甲所示的方波交变电流，B通以图乙所示的正弦交变电流，通过两电热器的电流有效值之比IA：IB（　　） A．4： B．：4 C．2： D．：2 知识点二　交变电流“四值”的比较及应用 【重难诠释】 名称 物理含义 重要关系 应用情况 瞬时值 交变电流某一时刻的值 电流为正弦式 交变电流时： e＝Emsin ωt i＝Imsin ωt 分析交变电流在某一时刻的情况，如计算某一时刻线圈受到的安培力 最大值 最大的瞬时值 Em＝NωBS Im＝ 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值 电流为正弦式交变电流时： E＝ U＝ I＝ (1)计算与电流热效应相关的量(如电功率、电热、热功率) (2)交流电表的测量值 (3)电气设备标注的额定电压、额定电流 (4)保险丝的熔断电流 平均值 交变电流图像中图线与时间轴所围面积与时间的比值 ＝n ＝ 计算通过电路横截面的电荷量 q＝Δt＝n [例题4] （2022秋•南阳期末）如图所示，一个单匝矩形闭合导线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO'匀速转动，转动周期为T0，线圈产生的电动势的最大值为Em，则（　　） A．线圈转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为 B．线圈转动过程中磁通量变化率的最大值为Em C．线圈产生的电动势的有效值为 D．经过T0的时间，通过线圈电流的方向改变1次 [例题5] （2022秋•湖北期末）如图甲所示，边长为10cm的100匝正方形线框在匀强磁场中，绕垂直于磁场的轴OO'匀速转动，线框中的磁通量随时间变化的规律如图乙所示，则下列说法正确的是（　　） A．t＝1s时刻，线圈中的电流方向发生改变 B．匀强磁场的磁感应强度大小为0.02T C．线框转动的角速度为 D．线框中感应电动势的最大值为 [例题6] （2023•青羊区校级模拟）如图所示，边长为L的正方形线圈abcd其匝数为n，总电阻为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，则以下判断中错误的是（　　） A．闭合电路中感应电动势的瞬时表达式e＝nBL2ωsinωt（V） B．在t时刻，磁场穿过线圈的磁通量为零，但此时磁通量随时间变化最快 C．从t＝0时刻到t时刻，电阻R上产生的热量为Q D．从t＝0时刻到t时刻，通过R的电荷量q [例题7] （多选）（2023春•阳江期末）如图甲所示为一台小型发电机的示意图，单匝线圈逆时针转动。若从中性面开始计时，产生的电动势随时间的变化规律如图乙所示。已知发电机线圈内阻不计，外接灯泡的电阻为R＝2Ω，理想电压表与灯泡并联。则下列判断正确的是（　　） A．t＝0.01s时，线圈位置与中性面重合 B．t＝0.005s时，电压表读数为 C．e随t变化的规律为 D．灯泡的电功率为18W [例题8] （多选）（2023春•天津期末）图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S同的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A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，从图甲所示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．电流表的示数为10A B．该交流电的频率为100Hz C．t＝0.01s时，线圈平面与磁场方向垂直 D．t＝0.02s时，穿过线圈的磁通量为零 模块二 巩固提高 1. （多选）（2023春•阎良区期末）如图所示，面积为S，电