第一课时交变电流的产生和描述

南师附中江宁分校高三物理第一轮复习3－2交流电1第一课时交变电流的产生和描述例1如图所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴OO′以角速度逆时针匀速转动。若以线圈平面与磁场夹角45＝时（如图b）为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正。则下列四幅图中正确的是例2如图所示，边长为L的正方形线圈abcd的匝数为n，线圈电阻为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上，磁感应强度为B，现在线圈以OO′为轴，以角速度ω匀速转动，求：○1闭合电路中电流瞬时值的表达式○2线圈从图示位置转过90°的过程中电阻R上产生的热量○3通过R的电荷量○4电阻R上的最大电压⑤若在电阻R两端并一电容器，则此电容器的耐压值至少为多少？南师附中江宁分校高三物理第一轮复习3－2交流电2例3：计算下列各图中的有效值例4图l、图2分别表示两种电压的波形．其中图l所示电压按正弦规律变化。下列说法正确的是A．图l表示交流电，图2表示直流电B．两种电压的有效值相等C．图1所示电压的瞬时值表达式为：u=sin100πtVD．图l所示电压经匝数比为10:1的变压器变压后．频率变为原来的110例5：如图所示，OACO为置于水平面内的光滑闭合金属导轨，O、C处分别接有短电阻丝，R1=4Ω，R2=8Ω(导轨其它部分电阻不计)。导轨OAC的形状满足方程y=2sin（πx/3）(单位：m)。磁感强度B=0.2T的匀强磁场方向垂直于导轨平面。一足够长的金属棒在水平外力F作用下，以恒定的速率v=5.0m/s水平向右在导轨上从O点滑动到C点，棒与导轨接触良好且始终保持与OC导轨垂直，不计棒的电阻。求：在滑动过程中通过金属棒的电流与时间t的关系；例6、一个灯泡通过一个粗导线的线圈与一交流电源相连接，如图所示．一块铁插进线圈之后，该灯将：A．变亮B．变暗C．对灯没影响例7、如图所示为一低通滤波电路．已知电源电压包含的电流直流成分是240V，此外还含有一些低频的交流成分．为了在输出电压中尽量减小低频交流成分，试说明电路中电容器的作用．．yxOR1R2AvC南师附中江宁分校高三物理第一轮复习3－2交流电3【巩固练习】1．电学元件的正确使用，对电路安全工作起着重要作用。某电解电容器上标有“25V，450μF”字样，下列说法中正确的是A.此电容器在交流、直流电路25V的电压时都能正常工作B.此电容器只有在不超过25V的直流电压下才能正常工作C.当工作电压是直流25V时，电容才是450μFD.若此电容器在交流电压下工作，交流电压的最大值不能超过25V2．交流发电机的转子由B∥S的位置开始匀速转动，与它并联的电压表的示数为14.1V，那么当线圈转过30°时交流电压的瞬时值为＿＿V。3．矩形线圈在匀强磁场中绕着垂直磁感线方向的轴匀速转动，当线圈通过中性面时，下列说法中正确的是（）A、穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势最大B、穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应电动势最大C、穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势等于零D、穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应电动势等于零4.一个矩形线框的面积为S，在磁感应强度为B的匀强磁场中，从线圈平面与磁场垂直的位置开始计时，转速为n转/秒，则（）A．线框交变电动势的最大值为nπBSB．线框交变电动势的有效值为2nπBSC．从开始转动经过1/4周期，线框中的平均感应电动势为2nBSD．感应电动势瞬时值为e=2nπBSsin2nπt5.下列各图象中属于交流电的有（）itOOittiOtOiABCD6.交流发电机产生的正弦交流电动势为tmsin，为使电动势的有效值变为原来的4倍，而频率变为原来的2倍，则可采用的方法是（）A.使转速变为原来的4倍，磁场的磁感强度变为原来的2倍B.使转速变为原来的2倍，磁场的磁感强度变为原来的2倍C.使转速变为原来的2倍，线圈的面积增加到原来的2倍D.使转速变为原来的2倍，线圈的面积增加到原来的4倍7．如图所示，匀强磁场的磁感强度B=0.1T，矩形线圈的匝数N=100匝，边长ab=0.2m，bc=0.5m，转动角速度ω=100πrad/s，转轴在正中间。试求：（1）从图示位置开始计时，该线圈电动势的瞬时表达式；（2）当转轴移动至ab边（其它条件不变），再求电动势的瞬时表达式；南师附中江宁分校高三物理第一轮复习3－2交流电4（3）当线圈作成半径为r=/1.0的圆形，再求电动势的瞬时表达式。8．如下图所示为交流发电机示意图，匝数为100n匝的矩形线圈，边长分别为10cm和20cm，内阻为5，在磁感强度TB5.0的匀强磁场中绕OO轴以250srad/的角速度匀速运动，线圈和外部20电阻R相接，求：（1）S断开时，电压表示数；（2）S闭合时，的示数；（3）为使R工作正常，R的额定电压是多少；（4）通过电阻R的电流最大值是多少？R上所消耗的电功率是多少？9．如图所示，两平行光滑金属导轨处于竖直面内，相距0.50m，磁感应强度为B=1.0T的匀强磁场垂直于导轨平面。一长为0.60m的金属棒AC垂直于导轨放置，并与导轨始终保持良好接触。导轨的右端用导线与一理想变压器的原线圈相连，变压器的副线圈两端接有一“10V、2.0W”的小灯泡。现用外力使金属棒AC沿导轨左右运动，速度的变化规律为)50sin(10tvm/s，此时小灯泡恰好正常发光。不计导轨、导线及金属棒的电阻，试求：（1）变压器的变压比n1/n2；（2）金属棒所受的最大安培力。10．一个边长为L，匝数为N的正方形金属线框置于磁场中，线圈平面与磁场垂直，其总电阻为R。磁场的磁感应强度B随时间t按正弦规律变化，如图所示。求：该线圈中产生感应电流的表达式。11．如图所示为一高通滤波电路，已知电源电压中既含有高频的交流成分，还含有直流成分．为了在输出电压中保留高频交流成分，去掉直流成分，试说明电路中电容器的作用．ABCn1n2TBt0B0-B0AVORSBO'