专题04 交变电流基础 高考物理恒定电流专题突破（原卷版） （原卷版）2020年高考物理

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1、专题04 交变电流基础【重点知识梳理】一、交变电流的产生和变化规律1交变电流大小和方向都随时间做周期性变化的电流如图（a）、（b）、（c）、（d）所示都属于交变电流其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流，简称正弦式电流，如图（a）所示2正弦交流电的产生和图象（1）产生：在匀强磁场里，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动（2）中性面定义：与磁场方向垂直的平面-网特点a线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零b线圈转动一周，两次经过中性面线圈每经过中性面一次，电流的方向就改变一次（3）图象：用以描述交流电随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置开始计时，其图象为正

2、弦函数曲线二、正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值1周期和频率（1）周期（T）：交变电流完成一次周期性变化（线圈转一周）所需的时间，单位是秒（s），公式（2）频率（f）：交变电流在1 s内完成周期性变化的次数单位是赫兹（Hz）（3）周期和频率的关系：2正弦式交变电流的函数表达式（线圈在中性面位置开始计时）（1）电动势e随时间变化的规律：eEmsin_t（2）负载两端的电压u随时间变化的规律：uUmsin_t（3）电流i随时间变化的规律：iImsin_t其中等于线圈转动的角速度，EmnBS3交变电流的瞬时值、峰值、有效值（1）瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数（2）峰值：交变电流的电流

3、或电压所能达到的最大值，也叫最大值（3）有效值：跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值叫做交变电流的有效值对正弦交流电，其有效值和峰值的关系为：、（4）平均值：是交变电流图象中波形与横轴所围面积跟时间的比值三、容抗和感抗1、容抗f代表电源的频率，C表示电容器的电容性质：在C很大时，电容器表现为“通交流阻直流”；若C很小，则电容器表现为“通高频阻低频”。2、感抗f代表电源的频率，L表示电感线圈的自感系数性质：在L很大时，电感线圈表现为“通支流阻交流”；若L很小，则电感线圈表现为“通低频阻高频”。【高频考点突破】考点一 交变电流瞬时值的计算【08年宁夏】如图a所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中

4、，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（） ABCD考点二 四值的计算【12年广东】某小型发电机产生的交变电动势为e=50sin100t（V），对此电动势，下列表述正确的有（）A最大值是50 VB频率是100 HzC有效值是25 VD周期是0.02 s考点三 计算有效值【13年海南】通过一阻值R=100的电阻的交变电流如图所示，其周期为1s电阻两端电压的有效值为（）A12VB4VC15VD8V考点四 容抗感抗如图，三只白炽灯泡L1、L2、L3分别与线圈L、电阻R、电容器C

5、串联后接在同一个交流电源上，供电电压瞬时值为u1=Umsint，此时三只灯泡的亮度相同现换另一个电源供电，供电电压瞬时值为u2=Umsin，则三只灯泡的亮度变化是（）AL1变亮，L2不变，L3变暗BL1变暗，L2不变，L3变亮CL1变亮，L2变亮，L3变暗DL1变暗，L2变亮，L3变亮考点五 信号输出种类的判断在收音机线路中，经天线接收下来的电信号既有高频成份，又有低频成份，经放大后送到下一级，需要把低频成份和高频成份分开，只让低频成份输送到再下一级，我们可以采用如图所示电路，其中a、b应选择的元件是（）Aa是电容较大的电容器，b是低频扼流圈Ba是电容较大的电容器，b是高频扼流圈Ca是电容较小

6、的电容器，b是低频扼流圈Da是电容较小的电容器，b是高频扼流圈【专题突破练习】1.处在匀强磁场中的矩形线圈abcd，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平行于纸面并与ab垂直在t=0时刻，线圈平面与纸面重合（如图），线圈的cd边离开纸面向外运动若规定由abcda方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流I随时间t变化的图线是（）ABCD2.（2011天津）在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示产生的交变电动势的图象如图乙所示，则（）At=0.015s时线框的磁通量变化率为零Bt=0.01s时线框平面与中性面重合C线框产生的交变电动势有效值为311VD线框产生的交变

7、电动势频率为100Hz3.（2007宁夏）一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示由图可知（）A该交流电的电压瞬时值的表达式为u=100sin（25t）VB该交流电的频率为25HzC该交流电的电压的有效值为141.4VD若将该交流电压加在阻值R=100的电阻两端，则电阻消耗的功率时50W4.（2010广东）图是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压的（）A周期是0.01SB最大值是311VC有效值是220VD表达式为U=220sin100t（V）5.（2013山东）图甲是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，A为交流电流表线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO

8、沿逆时针方向匀速转动从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示以下判断正确的是（）A电流表的示数为10AB线圈转动的角速度为50 rad/sC0.01s时线圈平面与磁场方向平行D0.02s时电阻R中电流的方向自右向左6.（2009福建）一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示已知发电机线圈内阻为5.0，则外接一只电阻为95.0的灯泡，如图乙所示，则（）A电压表的示数为220VB电路中的电流方向每秒钟改变50次C灯泡实际消耗的功率为484WD发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2J7.（2015沈阳校级三模）小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速

9、运动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图所示此线圈与一个R=10的电阻构成闭合电路不计电路的其他电阻，下列说法正确的是（）A交变电流的周期为0.125sB交变电流的频率为8HzC交变电流的有效值为AD交变电流的最大值为4A8.（2011安徽）如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B电阻为R、半径为L、圆心角为45的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O轴以角速度匀速转动（O轴位于磁场边界）则线框内产生的感应电流的有效值为（）ABCD9. 匝数为100匝的线圈通有如图3所示的交变电流（图中曲线为余弦曲线的一部分），单匝线圈电阻r0.02，则在010s内线圈产生的焦耳热为： （ ）图

10、3A80J B85JC90J D125J10.如图甲所示电路中，电感为L的线圈与电流表A串联后接在交流电源上，当电路中通过如图乙所示正弦式交变电流时，下列说法中正确的是（）A电流表读数为5ABL越大，电感对交流电阻碍作用越大Ct=2102s时，线圈中的自感电动势最小Dt=5103s时，线圈中电流的磁场最强11. （2015春台中市校级期中）如图所示的电路中，a、b两端连接的交流电源既含高频交流，又含低频交流，L是一个25mH的高频扼流圈，C是一个100PF的电容器，R是负载电阻，下列说法错误的是（）AL的作用是“通低频，阻高频”BC的作用是“通交流，隔直流”CC的作用是“通高频，阻低频”D通过

11、R的电流中，低频电流所占的百分比远远大于高频交流所占的百分比12.如图所示，“二分频”音箱内有两个不同口径的扬声器，它们的固有频率分别处于高音、低音频段，分别称为高音扬声器和低音扬声器音箱要将扩音机送来的含有不同频率的混合音频电流按高、低频段分离出来，送往相应的扬声器，以便使电流所携带的音频信息按原比例还原成高、低频的机械振动图为音箱的电路简化图，高、低频混合电流由a、b端输入，L是线圈，C是电容器，则（）A甲扬声器是高音扬声器B甲扬声器是低音扬声器C乙扬声器是低音扬声器D乙扬声器是高音扬声器13.如图所示，线圈L的自感系数和电容器的电容C都很小（如L=100H，C=100pF），此电路的主要

12、作用是（）A阻直流、通交流，输出交流电B阻交流、通直流，输出直流电C阻低频、通高频，输出高频交流电D阻高频、通低频，输出低频交流电和直流电14.左右两个电路都是从左端输入信号，从右端输出信号左图中输入的是高频、低频混合的交流信号，要求只输出低频信号；图中输入的是直流和低频交流的混合信号，要求只输出低频交流信号那么C1、C2的大小应满足（）AC1、C2都要大BC1、C2都要小CC1要大C2要小DC1要小C2要大15.如图所示，某电子电路的输入端输入电流既有直流成分，又有交流低频成分和交流高频成分若通过该电路只把交流的低频成分输送到下一级，那么关于该电路中各器件的作用，下列说法中正确的有（）AL在

13、此的功能为通直流，阻交流，叫高频扼流圈BC1在此的功能为通交流，隔直流，叫隔直电容CC2在此的功能为通高频、阻低频，叫做高频旁路电容D上述说法都不对【五年真题实战】【18年新课标3】一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q方；若该电阻接到正弦交变电源上，在一个周期内产生的热量为Q正。该电阻上电压的峰值为u0，周期为T，如图所示。则Q方: Q正等于A. B. C. 1:2D. 2:1【17年海南】如图，电阻R、电容C和电感L并联后，接入输出电压有效值、频率可调的交流电源。当电路中交流电的频率为f时，通过R、C和L的电流有效值恰好相等。若将频率降低为，分别用I1、I2和I3表示此时通过

14、R、C和L的电流有效值，则AI1I3 BI1I2 CI3I2 DI2=I3【17年江苏】某音响电路的简化电路图如图所示，输入信号既有高频成分，也有低频成分，则A电感L1的作用是通高频B电容G2的作用是通高频C扬声器甲用于输出高频成分D扬声器乙用于输出高频成分【15年四川】小型发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO，线圈绕OO匀速转动，如图所示。矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压A峰值是e0B峰值是2e0C有效值是Ne0D有效值是Ne0【14年天津】如图1所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图2中曲线a，b所示，则A两次t=0时刻线圈平面均与中性面重合B曲线a、b对应的线圈转速之比为C曲线a表示的交变电动势频率为D曲线b表示的交变电动势有效值为11