16.交变电流-高中物理二级结论“点对点”专练

16.交流电-高中物理二级结论 “点对点”专练 一、中性面、中性面的垂面位置的特点比较 项目 中性面 中性面的垂面 图示 位置 线圈平面与磁场垂直 线圈平面与磁场平行 磁通量Φ 最大 零 磁通量变化率 零 最大 感应电动势e 零 最大 感应电流i 零 最大 电流方向 改变 不变 例题1. （2024·福建漳州·三模）风力发电将成为福建沿海实现“双碳”目标的重要途径之一。如图甲，风力发电装置呈现风车外形，风吹向叶片驱动风轮机转动，风轮机带动内部匝数为N的矩形铜质线圈在水平匀强磁场中，以角速度ω绕垂直于磁场的水平转轴顺时针匀速转动产生交流电，发电模型简化为图乙。已知N匝线圈产生的感应电动势的最大值为。则（    ） A．当线圈转到图示位置时产生的感应电流方向为 B．当线圈转到竖直位置时电流表的示数为零 C．当线圈转到图示位置时磁通量的变化率最大 D．穿过线圈的最大磁通量为 二、交变电流的变化规律 从中性面位置开始计时 e＝Emsin ωt，i＝Imsin ωt，u＝Umsin ωt。 (2)从与中性面垂直的位置开始计时 e＝Emcos ωt，i＝Imcos ωt，u＝Umcos ωt。 例题2. （2023·天津和平·二模）如图为交流发电机的示意图，N、S极间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，矩形线圈ABCD在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴逆时针匀速转动，发电机的电动势随时间的变化规律为，电极间接有阻值为的定值电阻，线圈电阻不计，下列说法正确的是（　　） A．此交流发电机的频率为100Hz B．电阻R消耗的功率为40W C．当线圈转到如图位置时产生的电流方向为ABCD D．当线圈转到如图位置时磁通量的变化率最大 三、正弦式交变电流的有效值与峰值的关系 理论计算表明，正弦式交变电流的有效值I、U与峰值Im、Um之间的关系为 I＝＝0.707Im，U＝＝0.707Um。 若不是正弦式交变电流，则必须根据焦耳定律来求解其有效值，且时间取一个周期。 几种典型电流的有效值 电流名称 电流图像 有效值 正弦式交变电流 I＝ 正弦半波电流 I＝ 正弦单向脉冲电流 I＝ 矩形脉冲电流 I＝Im 非对称性交变电流 I＝ 例题3. 如图所示，匝正方形闭合金属线圈abcd边长为，电阻为。线圈处于磁感应强度大小为的匀强磁场中，绕着与磁场垂直且与线圈共面的轴以角速度匀速转动，ab边距轴。则（　　） A．若从图示时刻开始计时，则感应电动势的一表达式： B．感应电动势的有效值为： C．从图示时刻开始转动的过程中，线圈中流过的电荷量为： D．从图示时刻开始转动的过程中，线圈产生的焦耳热为： 四、正弦式交变电流“四值”比较及应用 名称 物理含义 重要关系 适用情况 瞬时值 交变电流某一时刻的值 e＝Emsin ωt i＝Imsin ωt 分析交变电流在某一时刻的情况 最大值 最大的瞬时值 Em＝NBSω Im＝ 确定用电器的耐压值 有效值 跟交变电流的热效应等效的恒定电动势、电压或电流值 E＝ U＝ I＝ (1)计算与电流热效应相关的量(如功率、热量) (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夹“面积”与时间的比值 ＝n ＝ 计算通过电路横截面的电荷量q＝Δt＝·Δt＝n 例题4. （2024·四川泸州·二模）为探究手摇式发电机的工作原理，两同学来到实验室设计了如图甲、乙所示的两个实验装置，由于两装置中仅使用的滑环有所不同，使得甲装置产生了直流电（如图丙），乙装置产生了交流电（如图丁）。若两装置中线圈以相同角速度在相同匀强磁场中同步进行匀速转动。则下列说法中正确的是（    ） A．两装置在图示位置所产生的瞬时电流均为零 B．两装置中所产生的电流变化周期不相同 C．在内，两装置中电阻R产生的焦耳热不同 D．在内，两装置中通过电阻R的电量相同 五、变压器 1.电压关系：由于不计原、副线圈的电阻，因此原线圈两端的电压U1＝E1，副线圈两端的电压U2＝E2，所以＝。 (1)当有n2>n1时，U2>U1是升压变压器； 当n2<n1时，U2<U1，是降压变压器。 (2)当有n组线圈时，则有 ＝＝＝…。 2.功率关系：对于理想变压器，不考虑能量损失，有P入＝P出。 3.电流关系：(1)当只有一个副线圈时，有I1U1＝I2U2，得＝。 (2)当有多个副线圈时，有I1U1＝I2U2＋I3U3＋…，得I1n1＝I2n2＋I3n3＋…。 4.变压器的等效电阻 例题5. （2024·浙江温州·二模）如图所示，矩形线圈abcd放置在垂直纸面向里的匀强磁场中，绕垂直于磁场