专题26 交流电的产生及描述-【起飞计划】2024年高考物理热点知识清单与题型讲练（全国通用）

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 1 题型二 交变电流“四值”的比较 4 题型一 交变电流的产生及变化规律 1．交变电流的产生 (1)线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动． (2)两个特殊位置的特点： ①线圈平面与中性面重合时，S⊥B，Φ最大，＝0，e＝0，i＝0，电流方向将发生改变． ②线圈平面与中性面垂直时，S∥B，Φ＝0，最大，e最大，i最大，电流方向不改变． (3)电流方向的改变：线圈通过中性面时，电流方向发生改变，一个周期内线圈两次通过中性面，因此电流的方向改变两次． (4)交变电动势的最大值Em＝nBSω，与转轴位置无关，与线圈形状无关． 2．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＝sin ωt 电流 i＝Imsin ωt＝sin ωt [题型专练1]. （2023•山西模拟）如图1为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．线圈绕垂直于磁场的水平轴OO'沿逆时针方向以角速度ω匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图2所示，下列结论正确的是（　　） A．线圈从图1所示位置转过90°时是图2的计时起点 B．每经过图1所示位置1次，电流方向改变1次 C．若线圈的匝数为20，则电动势的最大值是20V D．若增大线圈转动的角速度，则磁通量变化率的最大值增大 [题型专练2]. （2023春•嘉定区校级期中）一交流电压的图像如图所示，将该交流电压加在一阻值为110Ω的电阻两端，下列说法中正确的是（　　） A．该电阻消耗的功率为880W B．该交流电压的瞬时值表达式为u＝220sin（100πt）V C．并联在该电阻两端的交流电压表的示数为220V D．流过电阻的电流方向每秒改变50次 [题型专练3]. （2023•莆田模拟）某家庭电路两端的电压u随时间t变化关系如图所示，下列说法正确的是（　　） A．该交流电的频率为100Hz B．该交流电的电压有效值为311V C．交流电压表测得该电压表示数为220V D．该交流电的电压表达式为u＝220sin100πt（V） [题型专练4]. （2023•西宁模拟）风力发电为2022年卡塔尔世界杯供应绿色电能，其模型如图所示。风轮机叶片转速为n，并形成半径为r的圆面，通过转速比为1：k的升速齿轮箱带动面积为S、匝数为N的发电机线圈高速转动，产生的交变电流经过理想变压器升压后，输出电压为U。已知空气密度为ρ，风速为v，匀强磁场的磁感应强度为B，为交流电压表，忽略线圈电阻，则（　　） A．线圈位于图示位置时，交流电压表的示数为零 B．从图示位置开始计时，线圈中感应电动势的瞬时值表达式为2πNBSknsin（2πknt） C．变压器原、副线圈的匝数比为2πNBSkn：U D．单位时间内冲击风轮机叶片气流的动能为ρπr2v2 [题型专练5]. （2023春•晋城期末）发电机是把机械能转化为电能的装置，其他动力作为机械驱动，对如图甲、乙所示的两类发电机，下列说法正确的是（　　） A．有一种发电机并不满足法拉第电磁感应定律 B．图甲是旋转电枢式发电机，图乙是旋转磁极式发电机 C．图甲所示的发电机可输出几千伏到几万伏的高压 D．发电机在实际运行过程中将机械能转化为电能的效率可达100% [题型专练6]. （2023春•龙岩期末）如图甲所示是某发电机的示意图。使线圈a沿轴线做简谐运动，线圈a中产生的感应电动势随时间变化的关系如图乙所示。线圈a连接了一个电阻R和理想电压表。线圈a及导线的电阻均不计。则下列说法正确的是（　　） A．电压表示数为0.5V B．线圈a输出电流的频率为10Hz C．其他条件不变，仅增大线圈a简谐运动的频率，电压的最大值不变 D．其他条件不变，仅更换不同阻值的电阻，电压表示数不变 题型二 交变电流“四值”的比较 交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较 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