第06講 交變電流的描述（預(yù)習(xí)）（解析版）-2025版高二物理寒假精-品講義

第06講交變電流的描述（預(yù)習(xí)）模塊一思維導(dǎo)圖串知識(shí)模塊二基礎(chǔ)知識(shí)全梳理（吃透教材）模塊三教材習(xí)題學(xué)解題模塊四核心考點(diǎn)精準(zhǔn)練（7大考點(diǎn)）模塊五小試牛刀過關(guān)測1．知道交變電流的周期、頻率的概念，掌握T、f、ω之間的關(guān)系。2．理解交變電流的峰值、有效值的概念，會(huì)根據(jù)電流的熱效應(yīng)計(jì)算電流的有效值。3．理解正弦式交變電流的公式和圖像，能利用交變電流的規(guī)律解決生活生產(chǎn)中的問題。知識(shí)點(diǎn)1：周期和頻率【情境導(dǎo)入】線圈在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過中性面開始計(jì)時(shí)閉合回路中的電流按下圖所示的規(guī)律變化，由圖可知，電流的變化具有周期性。1．周期（T）：交變電流完成一次周期性變化所需的時(shí)間．2．頻率（f）：交變電流完成周期性變化的次數(shù)與所用時(shí)間之比叫作頻率，數(shù)值等于交變電流在單位時(shí)間內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)．3．周期和頻率的關(guān)系（1）周期與頻率之間的關(guān)系：T＝eq\f(1,f)或f＝eq\f(1,T).（2）周期與頻率、角速度間的關(guān)系：ω＝eq\f(2π,T)＝2πf.4.轉(zhuǎn)速產(chǎn)生交變電流的線圈在單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過的圈數(shù)（n），單位：轉(zhuǎn)每秒（r/s），轉(zhuǎn)速越大，交變電流變化越快。①我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活所用的交變電流，周期是0.02s，頻率是50Hz，電流方向每秒改變100次；②在工業(yè)技術(shù)中，轉(zhuǎn)速的單位常用“轉(zhuǎn)每分”表示，頻率與轉(zhuǎn)速的物理意義是相同的。知識(shí)點(diǎn)2：峰值和有效值【情境導(dǎo)入】1．峰值交變電流的電壓、電流能達(dá)到的最大數(shù)值叫峰值．電容器所能承受的電壓要高于交流電壓的峰值，否則電容器就可能被擊穿．電容器、二極管接在交流電路中，交流電壓的峰值不能超過它們所能承受的最大電壓，否則就可能被擊穿。電容器銘牌上標(biāo)的電壓為峰值。2．有效值讓交變電流與恒定電流分別通過大小相同的電阻，如果在交變電流的一個(gè)周期內(nèi)它們產(chǎn)生的熱量相等，則此恒定電流的電流與電壓叫作交變電流的有效值．3．正弦式交變電流的峰值與有效值之間的關(guān)系E＝eq\f(Em,\r(2))＝0.707Em，U＝eq\f(Um,\r(2))＝0.707Um，I＝eq\f(Im,\r(2))＝0.707Im（1）E＝eq\f(Em,\r(2))、I＝eq\f(Im,\r(2))、U＝eq\f(Um,\r(2))只適用于正弦式交變電流，對(duì)于按其他規(guī)律變化的交變電流，上述關(guān)系式一般不再適用．（2）對(duì)于非正弦式交變電流有效值的計(jì)算，時(shí)間一般選取一個(gè)周期．（3）凡涉及能量、電功以及電功率等物理量時(shí)均用有效值，在確定保險(xiǎn)絲的熔斷電流時(shí)也用有效值．知識(shí)點(diǎn)3：正弦式交變流的公式和圖像1．正弦式交變電流的圖像2.從圖像中可以獲得的信息（1）峰值和有效值：從圖中可讀出交變電流的最大值Um，Im據(jù)此可求有效值。（2）周期、頻率和角速度：頻率，角速度。（3）由圖可讀出任一時(shí)刻ie的值。（1）若已知電壓、電流最大值分別是Um、Im，周期為T，則正弦式交變電流電壓、電流表達(dá)式分別為u＝Umsin

eq\f(2π,Τ)t，i＝Imsin

eq\f(2π,T)t.（2）若i-t圖像、e-t圖像為正弦曲線，表示從中性面開始計(jì)時(shí)；若為余弦曲線，表示從垂直于中性面的位置開始計(jì)時(shí)。3.非正弦式交變電流的圖像及有效值的分析思路4.幾種常見電流的有效值知識(shí)點(diǎn)4：電感器和電容器對(duì)交變電流的作用1.感抗（1）電路：如圖所示，電感線圈L和小燈泡串聯(lián)在電路中。（2）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：接通直流電源時(shí)燈泡亮些，接通交流電源時(shí)燈泡暗些。（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：電感線圈對(duì)交變電流有阻礙作用。（4）原因：交變電流通過電感線圈時(shí)，由于電流的大小和方向時(shí)刻都在變化，所以不斷產(chǎn)生自感電動(dòng)勢阻礙電流變化，這種阻礙作用叫感抗，線圈的自感系數(shù)越大，交流的頻率越高，線圈的感抗就越大。電感線圈在電路中的作用：通直流、阻交流；通低頻、阻高頻2.容抗（1）電路：如上圖所示，電容器C和小燈泡串聯(lián)在電路中。（2）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：接通直流電源時(shí)，燈泡不亮，說明直流不能通過電容器接通交流電源時(shí)，燈泡發(fā)光，說明交變電流能夠“通過”電容器。（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：電容器對(duì)交變電流阻礙作用的大小，叫作容抗電容器的電容越大，交流的頻率越高，電容器對(duì)交流的阻礙作用就越小，即容抗越小。（1）電容器在電路中的作用：通交流、隔直流；通高頻、阻低頻。（2）交變電流能夠“通過”電容器的本質(zhì)：由于交變電流的方向不斷變化，電容器在充電、放電過程中，電路中就有了電流，表現(xiàn)為交變電流“通過”了電容器。實(shí)際上自由電荷并沒有通過兩極板間的絕緣介質(zhì)。教材習(xí)題01矩形線圈的匝數(shù)為50，在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，穿過線圈的磁通量隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖所示。下列結(jié)論正確的是（）A．在t=0.1s和t=0.3s時(shí)，電動(dòng)勢最大B．在t=0.2s和t=0.4s時(shí)，電動(dòng)勢改變方向C．電動(dòng)勢的最大值是50πVD．在t=0.4s時(shí)，磁通量變化率最大，其值為πWb/s解題方法【詳解】AB．在t=0.1s和t=0.3s時(shí)，磁通量最大，此時(shí)電動(dòng)勢為零，且電動(dòng)勢改變方向，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；C．電動(dòng)勢的最大值是Em=nBSω=nΦm=50×0.2×V=50πV，選項(xiàng)C正確；D．在t=0.4s時(shí)，磁通量為零，但是磁通量變化率最大，其值為=BSω=Φm=0.2×Wb/s=πWb/s選項(xiàng)D正確?！敬鸢浮緾D。教材習(xí)題02如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中有一個(gè)面積為S的矩形線圈繞垂直于磁感線的對(duì)稱軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。（1）穿過線框平面磁通量的變化率何時(shí)最大？最大值為多少？（2）當(dāng)線框由圖示位置轉(zhuǎn)過的過程中，平均感應(yīng)電動(dòng)勢為多大？（3）線框由圖示位置轉(zhuǎn)到時(shí)瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢為多大？（4）如果線框繞轉(zhuǎn)動(dòng)，電動(dòng)勢最大值又是多少？解題方法【詳解】（1）線框轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，ab與cd兩邊垂直切割磁感線時(shí)（與圖示位置垂直時(shí)），產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢最大（2）圖中位置的磁通量轉(zhuǎn)過時(shí)的磁通量從圖示位置轉(zhuǎn)過過程中，感應(yīng)電動(dòng)勢的平均值（3）圖示的位置為中性面的位置，所以電動(dòng)勢瞬時(shí)值的表達(dá)式將代入得,（4）如果線框繞轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)dc邊垂直切割磁感線時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢最大【答案】（1）ab與cd兩邊垂直切割磁感線時(shí)；；（2）；（3）；（4）。教材習(xí)題03如圖所示為正弦交變電流經(jīng)過整流后的圖像，求該電流的有效值。解題方法【詳解】由圖像可知該電流的周期為，每個(gè)周期內(nèi)的圖像都是正弦函數(shù)圖像，電流的最大值為，根據(jù)正弦交流電最大值和有效值的關(guān)系可得【答案】?？键c(diǎn)1：交變電流的圖像【典例1】交流發(fā)電機(jī)的線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生正弦式交變電流，其電動(dòng)勢隨時(shí)間變化的圖像如圖所示，下列說法正確的是（）A．時(shí)，穿過線圈的磁通量的變化率最大 B．時(shí)，線圈位于中性面C．時(shí)，穿過線圈的磁通量為零 D．發(fā)電機(jī)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為【答案】C【詳解】A．由圖可知，時(shí)，電動(dòng)勢為零，線圈位于中性面，穿過線圈的磁通量變化率為零，A錯(cuò)誤；BC．時(shí)，電動(dòng)勢最大，平面與磁場方向平行，穿過線圈的磁通量為零，C正確，B錯(cuò)誤；D．由圖可知，周期，發(fā)電機(jī)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度D錯(cuò)誤。故選C。【變式1-1】如圖甲所示，一閉合矩形線圈abcd繞垂直于磁感線的固定軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈平面位于如圖甲所示的勻強(qiáng)磁場中。通過線圈的磁通量隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示，下列說法正確的是（）A．時(shí)刻通過線圈的磁通量變化率最大 B．時(shí)刻線圈中感應(yīng)電流方向改變C．時(shí)刻線圈中磁通量最大 D．時(shí)刻線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢最小【答案】B【詳解】A．圖線的斜率表示磁通量變化率即瞬時(shí)電動(dòng)勢，而時(shí)刻通過線圈的斜率為零，即磁通量的變化率為零最小，故A錯(cuò)誤；B．時(shí)刻磁通量最大，線圈經(jīng)過中性面，感應(yīng)電流為零，電流的方向改變，故B正確；C．時(shí)刻可直接讀得線圈中磁通量最小為零，故C錯(cuò)誤；D．時(shí)刻線圈處于與中性面垂直的位置，磁通量的變化率最大，則感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流均為最大，故D錯(cuò)誤。故選B?！咀兪?-2】現(xiàn)在世界各國生產(chǎn)生活用電基本為交流電。某地區(qū)所使用的交流電的電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示，將理想交流電流表與阻值為31.1Ω的電阻串聯(lián)后接在該交流電壓兩端。下列判斷正確的是（）A．該交流電的頻率為120Hz B．該交流電的方向每分鐘變換3600次C．該交流電的電壓有效值為110V D．理想交流電流表的示數(shù)為5A【答案】C【詳解】AB．由圖可知，該交流電的周期為頻率為線圈每秒鐘轉(zhuǎn)60圈，交流電方向在一個(gè)周期內(nèi)變換2次，1分鐘電流方向變換次數(shù)為AB錯(cuò)誤；C．該交流電的電壓有效值為C正確；D．電流強(qiáng)度最大值為理想交流電流表的示數(shù)為有效值，電流有效值為D錯(cuò)誤。故選C?？键c(diǎn)2：交流電的頻率和峰值【典例2】如圖所示，矩形線圈的匝數(shù)，，，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度，線圈繞垂直磁場的軸從圖示位置（線圈平面與磁感線平行）開始勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度，則：(1)穿過線圈的磁通量的最大值為多大？(2)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值為多大？(3)從圖示位置開始勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為多大？【答案】(1)0.048Wb(2)(3)【詳解】（1）當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至與磁感線垂直時(shí)，穿過線圈的磁通量有最大值（2）線圈平面與磁感線平行時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢有最大值，為（3）從題圖所示位置開始計(jì)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值表達(dá)式為從題圖所示位置開始勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，即則此時(shí)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢【變式2-1】發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子是匝數(shù)，邊長的正方形線圈，其置于磁感應(yīng)強(qiáng)度的勻強(qiáng)磁場中，繞著垂直磁場方向的軸以的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)到線圈平面與磁場方向垂直時(shí)開始計(jì)時(shí)。線圈的電阻，外電路電阻試求：（1）寫出該線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值；（2）寫出交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式?！敬鸢浮浚?）400πV；（2）【詳解】（1）該線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值（2）感應(yīng)電流的最大值當(dāng)轉(zhuǎn)到線圈平面與磁場方向垂直時(shí)開始計(jì)時(shí)，則交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式考點(diǎn)3：交變電流的瞬時(shí)值【典例3】如圖所示，線圈的面積是，共1000匝，線圈的總電阻，外接電阻，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度，當(dāng)線圈以的轉(zhuǎn)速勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)，問：(1)若從線圈處于中性面開始計(jì)時(shí)，寫出線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值表達(dá)式；(2)線圈轉(zhuǎn)過時(shí)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值多大；(3)電路中，電壓表和電流表的示數(shù)各是多少。【答案】(1)e=500sin(10πt)V(2)250V(3)35.4A，318.6V【詳解】（1）根據(jù)題意，轉(zhuǎn)速為故頻率角速度為rad/s感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值為V因?yàn)閺闹行悦骈_始計(jì)時(shí)，所以感應(yīng)電動(dòng)勢按正弦規(guī)律變化，有V（2）當(dāng)s時(shí)，代入表達(dá)式得250V（3）電動(dòng)勢的有效值為電流表示數(shù)聯(lián)立解得，電壓表示數(shù)【變式3-1】如下圖所示，一個(gè)邊長L=10cm，匝數(shù)n=100匝的正方形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁感線的對(duì)稱軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度，角速度，外電路電阻，線圈內(nèi)阻。(1)寫出線圈由圖中所示位置開始計(jì)時(shí)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值表達(dá)式；(2)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，電阻R上產(chǎn)生的熱量?！敬鸢浮?1)(2)1.6J【詳解】（1）感應(yīng)電動(dòng)勢的峰值題中圖示位置為交變電流最大值的位置，瞬時(shí)值表達(dá)式為（2）電動(dòng)勢有效值電流的有效值交流電的周期線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，電阻上產(chǎn)生的熱量為【變式3-2】如圖所示，匝的矩形線圈abcd的面積，放在磁感應(yīng)強(qiáng)度的勻強(qiáng)磁場中，外力使線圈繞垂直于磁場的軸以的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈電阻，外電路電阻，時(shí)線圈平面與磁場平行。求：（1）感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值表達(dá)式；（2）線圈轉(zhuǎn)一圈外力做的功?！敬鸢浮浚?）；（2）【詳解】（1）根據(jù)題意線圈的角速度題圖位置的感應(yīng)電動(dòng)勢最大，其大小為感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值表達(dá)式為（2）電動(dòng)勢有效值且又有由功能關(guān)系可得，線圈轉(zhuǎn)一圈外力做的功考點(diǎn)4：交變電流的有效值【典例4】兩個(gè)相同的定值電阻1、2分別接在正弦交流電源和直流電源的兩端，直流電壓恒為。當(dāng)電阻1、2的通電時(shí)間分別為t和2t時(shí)，兩個(gè)電阻上產(chǎn)生的熱量均為Q。則該正弦交流電源電壓的最大值是（

）A． B． C． D．【答案】B【詳解】設(shè)兩定值電阻的阻值均為R，正弦交流電源電壓的最大值為，則，解得B正確?！咀兪?-1】現(xiàn)在的調(diào)光電燈和調(diào)速風(fēng)扇的調(diào)節(jié)功能是靠可控硅電子元件來實(shí)現(xiàn)的。圖示為經(jīng)一雙向可控硅電子元件調(diào)節(jié)后加在電燈上的電壓，即可控硅電子元件能把正弦式交變電流的電壓由小變大的部分截去，轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)開關(guān)上的旋鈕可以控制截去部分的多少，從而改變電燈兩端的電壓，那么現(xiàn)在電燈兩端的電壓為（

）A． B． C． D．【答案】A【詳解】設(shè)題圖中交流電的電壓有效值為U，將該交流電與恒定電流分別通過相同電阻R，分析一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量。交流電產(chǎn)生的熱量恒定電流產(chǎn)生的熱量由，得故選A。【變式4-2】當(dāng)用萬用表測量家庭電路的電壓時(shí)，通常測的是家庭電壓的（填“有效值”或“最大值”），如圖所示，該交變電流的有效值為，該交變電流的周期為。【答案】有效值【詳解】[1]當(dāng)用萬用表測量家庭電路的電壓時(shí)，通常測的是家庭電壓的有效值；[2]設(shè)圖中交變電流的有效值為，根據(jù)有效值定義可得解得[3]由圖可知該交變電流的周期為。考點(diǎn)5：交變電流的平均值【典例5】如圖所示為交流發(fā)電機(jī)的示意圖，磁場可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場，線圈繞垂直于磁場的水平軸沿逆時(shí)針方向以勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈匝數(shù)、面積，磁感應(yīng)強(qiáng)度，電阻，線圈電阻。從圖示位置開始計(jì)時(shí)，以下判斷正確的是（

）A．產(chǎn)生的交流電電動(dòng)勢為B．電阻R的熱功率為0.08WC．在時(shí)刻，電流表的示數(shù)為0D．在時(shí)間內(nèi)，通過電阻R的電荷量為0.04C【答案】D【詳解】A．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為從線圈位于中性面開始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的交流電電動(dòng)勢為故A錯(cuò)誤；B．電動(dòng)勢的有效值為電阻R的熱功率為故B錯(cuò)誤；C．電流表示數(shù)為交變電流的有效值故C錯(cuò)誤；D．因?yàn)椋跁r(shí)間內(nèi)，磁通量變化量大小為根據(jù)，，聯(lián)立得故D正確。故選D。【變式5-1】如圖為交流發(fā)電機(jī)的原理圖，其矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的固定軸按圖示方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，線圈的匝數(shù)匝、總電阻，線圈圍成的面積。線圈兩端與阻值的電阻相連，交流電壓表可視為理想電表。已知磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度，圖示位置矩形線圈與磁感線平行。則下列說法錯(cuò)誤的是（）A．圖示位置時(shí)，線圈中的電流最大，電流方向?yàn)锽．電路中交流電壓表的示數(shù)為90VC．從圖示位置開始計(jì)時(shí)，線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢的瞬時(shí)值表達(dá)式為D．線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過60°的過程中，通過電阻R的電荷量為【答案】B【詳解】A．圖示位置磁通量為零，電動(dòng)勢最大，電流最大，根據(jù)右手定則可知，線圈中電流方向?yàn)椋蔄正確；B．電動(dòng)勢的最大值為則電動(dòng)勢的有效值為由閉合電路歐姆定律，可得電路中交流電壓表的示數(shù)故B錯(cuò)誤；C．從圖示位置開始計(jì)時(shí)，通過矩形線圈的磁通量隨時(shí)間t變化的關(guān)系式為故C正確；D．線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過60°的過程中，通過電阻R的電荷量為故D正確。本題選錯(cuò)誤的，故選B。【變式5-2】如圖甲所示為交流發(fā)電機(jī)的示意圖。一矩形線圈在兩磁極間的勻強(qiáng)磁場中繞軸逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈匝數(shù)n=30，線圈電阻r=2Ω，穿過線圈的磁通量隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示，定值電阻R＝8Ω，其余電阻不計(jì)。下列說法正確的是（）A．t=0時(shí)，線圈位于中性面B．當(dāng)BC邊與磁場方向的夾角為30°時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值e=15πVC．該交流電電流的有效值3πAD．在0~0.1s內(nèi)，通過電阻R的電荷量為0.6C【答案】D【詳解】A．線圈位于中性面時(shí)穿過線圈的磁通量最大，t=0時(shí)，穿過線圈的磁通量為零，故A錯(cuò)誤；B．由圖可知?jiǎng)t圖示位置BC邊與磁場方向平行，感應(yīng)電動(dòng)勢最大當(dāng)BC邊與磁場方向的夾角為30°時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值故B錯(cuò)誤；C．該交流電電動(dòng)勢的有效值該交流電電流的有效值故C錯(cuò)誤；D．在0~0.1s內(nèi)，通過電阻R的電荷量為又，可得故D正確。故選D?？键c(diǎn)6：電感器對(duì)交變電流的影響【典例6】把帶鐵芯的線圈L與小燈泡串聯(lián)起來，然后利用單刀雙擲開關(guān)S分別與直流電源和交流電源連接，如圖所示。已知直流電源的電壓與交流電壓的有效值相等，閉合開關(guān)電路穩(wěn)定后，下列敘述正確的是（

）A．S接1時(shí)燈泡更亮一些B．S接1和接2時(shí)燈泡一樣亮C．當(dāng)S接1時(shí)，調(diào)高電源頻率后，小燈泡將會(huì)變暗D．當(dāng)S接1時(shí)，將線圈中的鐵芯拔出后，小燈泡將會(huì)變暗【答案】C【詳解】ABC．接交流電時(shí)，由于電感的阻礙作用，所以接1時(shí)的燈泡更暗，交流電的頻率越大，阻礙作用越大，燈泡更暗，故AB錯(cuò)誤，C正確；D．將線圈中的鐵芯拔出后，電感線圈的電感減小，阻礙作用減弱，故小燈泡將會(huì)變亮，故D錯(cuò)誤。故選C?！咀兪?-1】如圖所示，A、B、C是3個(gè)完全相同的燈泡，L是一個(gè)自感系數(shù)較大的線圈（直流電阻可忽略不計(jì)）。則（）A．電路接通穩(wěn)定后，3個(gè)燈亮度相同B．電路接通穩(wěn)定后，S斷開時(shí)，C燈立即熄滅C．S閉合時(shí)，A燈立即亮，然后逐漸熄滅D．S閉合時(shí)，B燈立即亮，然后逐漸熄滅【答案】C【詳解】A．電路接通穩(wěn)定后，A燈被線圈短路，完全熄滅，B、C并聯(lián)，電壓相同，亮度相同，故A錯(cuò)誤；B．電路接通穩(wěn)定后，S斷開時(shí)，C燈中原來的電流立即減至零，但是由于線圈中電流要減小，產(chǎn)生自感電動(dòng)勢，阻礙電流的減小，線圈中電流不會(huì)立即消失，這個(gè)自感電流通過C燈，所以C燈過一會(huì)兒熄滅，故B錯(cuò)誤；CD．電路中A燈與線圈并聯(lián)后與B燈串聯(lián)，再與C燈并聯(lián)。S閉合時(shí)，三個(gè)燈同時(shí)立即發(fā)光，由于線圈的電阻很小，逐漸將A燈短路，A燈逐漸熄滅，A燈的電壓逐漸降低，B燈的電壓逐漸增大，B燈逐漸變亮，故C正確，D錯(cuò)誤。故選C。【變式6-2】如圖所示，將帶鐵芯的電感器L與燈泡A串聯(lián)，再與另一個(gè)完全相同的燈泡B并聯(lián)，接在以正弦交流信號(hào)發(fā)生器為電源的兩端。通過調(diào)節(jié)交流信號(hào)發(fā)生器上的旋鈕，可以改變輸出電壓和信號(hào)的頻率。閉合開關(guān)S，A、B兩燈均發(fā)光。關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法中正確的是（）A．保持交流信號(hào)頻率不變，適當(dāng)提高輸出電壓，發(fā)現(xiàn)A燈始終比B燈亮B．保持輸出電壓不變，提高交流信號(hào)頻率，發(fā)現(xiàn)A、B燈均變亮C．保持輸出電壓和信號(hào)頻率不變，撤去鐵芯后，發(fā)現(xiàn)A燈比原來亮D．?dāng)嚅_開關(guān)S，發(fā)現(xiàn)A燈閃亮一下，然后熄滅【答案】C【詳解】A．電感線圈對(duì)交流電有阻礙作用，所以流過A燈的電流始終小于流過B燈的電流，則保持交流信號(hào)頻率不變，適當(dāng)提高輸出電壓，發(fā)現(xiàn)A燈始終比B燈暗，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；B．保持輸出電壓不變，提高交流信號(hào)頻率，B燈亮度不變；線圈對(duì)交流電的阻礙作用增大，則A燈變暗，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；C．保持輸出電壓和信號(hào)頻率不變，撤去鐵芯后，線圈對(duì)交流電的阻礙作用減小，發(fā)現(xiàn)A燈比原來亮，故C項(xiàng)正確；D．?dāng)嚅_開關(guān)，L中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢，相當(dāng)于電源，由于原來通過L的電流與A燈的電流相同，所以通過A燈的電流不會(huì)忽然變大，A燈不會(huì)閃亮，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。故選C。考點(diǎn)7：電容器對(duì)交變電流的影響【典例7】（多選）一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸線勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生正弦式交變電流，其電動(dòng)勢的變化規(guī)律如圖甲中的圖線所示，用此線圈給圖乙中電路供電，發(fā)現(xiàn)三個(gè)完全相同的燈泡亮度均相同。當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，電動(dòng)勢的變化規(guī)律如圖甲中的圖線所示，下列說法正確的是（）A．時(shí)刻，線圈平面恰好與磁場方向平行B．圖線所表示的電動(dòng)勢的瞬時(shí)值表達(dá)式為C．線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為D．轉(zhuǎn)速調(diào)整后，三個(gè)燈泡的亮度仍然相同【答案】BC【詳解】A．由題圖甲可知，時(shí)刻電動(dòng)勢是0，故線圈平面恰好與磁場方向垂直，A錯(cuò)誤；B．由題圖甲可知，調(diào)整轉(zhuǎn)速前線圈的角速度電動(dòng)勢最大值為，調(diào)整轉(zhuǎn)速后線圈的角速度為由可知調(diào)整后電動(dòng)勢的最大值為，圖線所表示的電動(dòng)勢的瞬時(shí)值表達(dá)式為B正確；C．由可知，線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為，C正確；D．轉(zhuǎn)速調(diào)整后交流電的頻率變小，由和可知，電感器對(duì)交流電的阻礙減小、電容器對(duì)交流電的阻礙增大，三個(gè)燈泡的亮度各不相同，D錯(cuò)誤。故選BC?！咀兪?-1】（多選）如圖所示，單匝線圈abcd在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的bc邊以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，其線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢的峰值為，閉合回路中兩只相同的燈泡亮度恰好相同。則（

）A．若抽去電感器L的鐵芯，燈泡亮度不變B．若增大線圈轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，則燈泡將比更亮C．若減小電容器C兩極板間的正對(duì)面積，則燈泡變暗D．線圈在圖示位置時(shí)，穿過它的磁通量為【答案】BCD【詳解】A．若抽去電感器L的鐵芯，感抗減小，燈泡亮度變亮，故A錯(cuò)誤；B．若增大線圈轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，則交流電頻率增大，電容容抗減小，電感感抗增大，則燈泡將比更亮，故B正確；C．根據(jù)若減小電容器C兩極板間的正對(duì)面積，電容器的電容減小，容抗增大，則燈泡變暗，故C正確；D．感應(yīng)電動(dòng)勢的峰值為線圈在圖示中位置為中性面，此時(shí)線圈上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢最小，穿過它的磁通量最大，為故D正確。故選BCD。【變式7-2】如圖所示，電路中完全相同的三只燈泡a、b、c分別與電阻R、電感器L、電容器C串聯(lián)，然后再并聯(lián)到、的交流電路上，三只燈泡亮度恰好相同。若保持交流電的電壓不變，將交變電流的頻率增大到，則發(fā)生的現(xiàn)象是（）A．三燈亮度不變 B．三燈均變亮C．a(chǎn)亮度不變，b變亮，c變暗 D．a(chǎn)亮度不變，b變暗，c變亮【答案】D【詳解】當(dāng)交變電流的頻率變大時(shí)，電感器的感抗變大，電容器的容抗變小，因此b變暗，c變亮；電阻在不同頻率的交流電路中起相同的作用，則a亮度不變。故選D。一、單選題1．（24-25高三上·河北張家口·開學(xué)考試）如圖為一交變電流的圖像，圖中曲線是正弦曲線的一部分，該交變電流電動(dòng)勢的有效值為（

）A． B． C． D．【答案】D【詳解】根據(jù)交流電的有效值的定義可知，解得即交變電流電動(dòng)勢的有效值為。故選D。2．如圖，交流電源的輸出電壓為，頻率為，、、燈亮度相同。下列說法正確的是（）

A．拔出電感線圈中的鐵芯后，B燈將變暗B．在電容器中插入電介質(zhì)之后，燈將變暗C．將交流電源的頻率提高為時(shí)，燈亮度不變，燈變暗，燈變亮D．改接輸出電壓為的直流電源時(shí)，燈將變亮，燈將變暗，燈將熄滅【答案】C【詳解】A．根據(jù)，拔出電感線圈中的鐵芯后，變小，感抗變小，燈將變亮，A錯(cuò)誤；B．根據(jù)，在電容器中插入電介質(zhì)后，電容變大，根據(jù)，容抗變小，燈將變亮，B錯(cuò)誤；C．將交流電源的頻率提高為時(shí)，根據(jù)，容抗變小，燈將變亮，根據(jù)，感抗變大，燈變暗，根據(jù)，電阻不變，燈亮度不變，C正確；D．改接輸出電壓為的直流電源時(shí)，直流電流不能通過電容器，燈將熄滅，感抗減小到零，燈將變亮，電阻不變，燈亮度不變，D錯(cuò)誤。故選C。3．（21-22高二下·四川綿陽·期末）如圖所示，單匝線圈abcd在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的bc邊以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，其線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢的峰值為，閉合回路中兩只相同燈泡恰好正常發(fā)光。則（）A．若抽去電感器L的鐵芯，燈泡亮度不變B．若增大線圈轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，則燈泡將比更亮C．若增大電容器C兩極板間的正對(duì)面積，則燈泡變暗D．從圖示位置開始計(jì)時(shí)，線圈上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢大小【答案】B【詳解】A．若抽去L的鐵芯，感抗減小，燈泡A2亮度變亮，A錯(cuò)誤；B．若增大線圈轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，則交流電頻率增大，C容抗減小，L感抗增大，A1將比A2更亮，B正確；C．若增大C兩極板間的正對(duì)面積，容抗減小，燈泡A1變亮，C錯(cuò)誤；D．線圈在圖示中位置為中性面，所以線圈上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢大小為，D錯(cuò)誤。故選B。4．（2024·山東青島·三模）如圖，學(xué)校興趣小組利用厚度為、電阻率為的硅鋼片制成一個(gè)內(nèi)徑為、高度為的圓筒，。已知圓筒所在處有沿軸線豎直向上方向的磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的規(guī)律為，下列說法正確的是（）A．硅鋼片中感應(yīng)電動(dòng)勢B．時(shí)，硅鋼片中感應(yīng)電動(dòng)勢最大C．硅鋼片中感應(yīng)電流的有效值為D．硅鋼片的發(fā)熱功率為【答案】C【詳解】AB．根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得則當(dāng)時(shí)，硅鋼片中感應(yīng)電動(dòng)勢最小，故AB錯(cuò)誤；C．根據(jù)電阻決定式得感應(yīng)電流的有效值為選項(xiàng)C正確；D．發(fā)熱功率為故D錯(cuò)誤；故選C。5．（23-24高二下·吉林·期末）如圖所示，電阻為r的單匝金屬直角線框abcd放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中，a、d兩點(diǎn)連線與磁場垂直，ab、cd長均為l，bc長為2l，定值電阻阻值為R。線框繞ad連線以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從圖示位置開始計(jì)時(shí)，則（）A．線框每轉(zhuǎn)一圈，回路電流方向改變一次B．回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢有效值為C．a(chǎn)、d兩點(diǎn)間的電壓為D．周期內(nèi)通過R的電荷量為【答案】D【詳解】A．線圈產(chǎn)生的是正弦交流電，正弦交流電在一個(gè)周期內(nèi)方向改變2次。故A錯(cuò)誤；BC．回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢有效值為a、d兩點(diǎn)間的電壓為路端電壓為故B正確；C錯(cuò)誤；D．周期通過的電荷量為故D正確。故選D。6．（23-24高二下·甘肅金昌·期末）一個(gè)電阻為R的單匝矩形金屬線圈放在磁場中，磁場與矩形線圈所在的平面垂直，線圈的面積為S，穿過矩形線圈的磁場隨時(shí)間變化的圖像如圖所示，圖中的最大值和變化的周期T均已知，則該交變電流的電流有效值為（）A． B．C． D．【答案】D【詳解】時(shí)間內(nèi)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得感應(yīng)電動(dòng)勢為感應(yīng)電流為時(shí)間內(nèi)，感應(yīng)電動(dòng)勢、感應(yīng)電流大小與內(nèi)的相同，及時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢、感應(yīng)電流均為0，則一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為由有效值的定義有可得交變電流的有效值為故選D。7．（23-24高二下·全國·單元測試）數(shù)字觸發(fā)器可以將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。如圖甲中的正弦式交變電流通過圖乙中的數(shù)字觸發(fā)器后輸出為圖丙所示的數(shù)字信號(hào)，該數(shù)字觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換規(guī)則是：交變電流的電壓瞬時(shí)值小于時(shí)輸出為0，電壓瞬時(shí)值不小于時(shí)輸出為。下列說法正確的是（）A．與間的時(shí)間間隔為B．圖丙所示的電壓的頻率等于C．該正弦式交變電流的電壓瞬時(shí)值表達(dá)式為D．圖丙所示的電壓接在的電阻兩端，一個(gè)周期內(nèi)的發(fā)熱量為【答案】D【詳解】AC．由題圖甲可知該交變電流的電壓最大值，周期，角速度則題圖甲所示交變電流的電壓瞬時(shí)值表達(dá)式為結(jié)合交變電流的電壓瞬時(shí)值小于時(shí)輸出為0，電壓瞬時(shí)值不小于時(shí)輸出為，可知，則故AC錯(cuò)誤；B．在題圖甲所示的交變電流的一個(gè)周期內(nèi)，電壓瞬時(shí)值兩段時(shí)間內(nèi)超過，則圖丙所示的電壓周期為，因此題圖丙所示的電壓的頻率等于，故B錯(cuò)誤；D．題圖丙所示的電壓的周期為，在一個(gè)周期內(nèi)電阻發(fā)熱的時(shí)間因此在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量故D正確。故選D。8．（24-25高三上·黑龍江·階段練習(xí)）如圖所示為交流發(fā)電機(jī)的簡化模型。ABCD是一個(gè)矩形導(dǎo)線框（電阻不計(jì)）。全部處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的沿水平方向的勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)線框面積為S，繞水平軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，交流電壓表示數(shù)為U，下列說法正確的是（

）A．圖示位置時(shí)流過線框的電流方向?yàn)锳DCBB．交流電源的電動(dòng)勢峰值為2UC．線框匝數(shù)為D．從圖示位置開始計(jì)時(shí)，時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢瞬時(shí)值為【答案】D【詳解】A．根據(jù)右手定則可以判斷，題圖示位置線框內(nèi)感應(yīng)電流方向?yàn)锳BCD，A錯(cuò)誤；B．交流電壓表的讀數(shù)為感應(yīng)電動(dòng)勢的有效值，則交流電源的電動(dòng)勢峰值為，B錯(cuò)誤；C．線框轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢的峰值為，解得C錯(cuò)誤；D．從題圖示位置開始計(jì)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢瞬時(shí)值的表達(dá)式為代入解得D正確。故選D。9．（24-25高二下·全國·課后作業(yè)）如圖甲所示，在勻強(qiáng)磁場中，一矩形金屬線圈兩次以不同的轉(zhuǎn)速繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢隨時(shí)間變化的圖像分別如圖乙中曲線a，b所示，則（

）A．兩次時(shí)刻穿過線圈的磁通量變化率均最大B．曲線a表示的交變電動(dòng)勢的最大值為25VC．曲線b表示的交變電動(dòng)勢的有效值為15VD．曲線a、b對(duì)應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為3∶2【答案】D【詳解】A．兩次時(shí)刻線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢均為零，可知此時(shí)穿過線圈的磁通量均最大，磁通量的變化率均為零，故A錯(cuò)誤；B．曲線a表示的交變電動(dòng)勢的最大值為30V，故B錯(cuò)誤；D．由乙圖可知，曲線a的周期為0.02s，曲線b的周期為0.03s，因轉(zhuǎn)速n的單位為時(shí)，數(shù)值上就等于頻率，即有，故兩者的轉(zhuǎn)速之比為故D正確；C．線圈在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)，感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值為電動(dòng)勢的最大值則有曲線a表示的交變電動(dòng)勢的最大值，解得則曲線b表示的交變電動(dòng)勢的有效值為故C錯(cuò)誤。故選D。二、多選題10．（24-25高二上·全國·課后作業(yè)）是兩個(gè)完全相同的電熱器，通以圖甲所示的方波式交變電流，通以圖乙所示的交變電流。下列說法正確的是（）A．圖甲交變電流的有效值為B．圖乙交變電流的有效值為C．這兩個(gè)電熱器的電功率之比D．這兩個(gè)電熱器的電功率之比【答案】ABC【詳解】A．根據(jù)有效值的定義，有，解得故A正確；B．根據(jù)有效值的定義，有，解得故B正確；CD．根據(jù)可得故C正確，D錯(cuò)誤．故選ABC。11．（24-25高二上·全國·課后作業(yè)）如圖所示，邊長為的正方形線圈abcd，匝數(shù)為，總電阻為，外電路的電阻為，ab的中點(diǎn)和cd的中點(diǎn)的連線恰好位于勻強(qiáng)磁場的邊界線上，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度．若線圈從圖示位置開始，以角速度繞軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則以下判斷中正確的是（）A．閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值表達(dá)式為B．在時(shí)刻，穿過線圈的磁通量為零，但磁通量變化率最大C．從時(shí)刻到時(shí)刻，電阻R上產(chǎn)生的熱量為D．從時(shí)刻到時(shí)刻，通過電阻R的電荷量為【答案】BD【詳解】A．感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值表達(dá)式為A錯(cuò)誤；B．在時(shí)刻，線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過，線圈垂直于中性面，穿過線圈的磁通量為零，但磁通量變化率最大，B正確；C．回路中感應(yīng)電流的最大值為回路中感應(yīng)電流的有效值為從時(shí)刻到時(shí)刻，電阻R上產(chǎn)生的熱量為C錯(cuò)誤；D．從時(shí)刻到時(shí)刻，通過電阻R的電荷量D正確。故選BD。12．（2024·全國·模擬預(yù)測）電動(dòng)汽車在制動(dòng)時(shí)，可利用車輪轉(zhuǎn)動(dòng)將其動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能儲(chǔ)存起來，車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)磁極繞固定線圈旋轉(zhuǎn)，在線圈中產(chǎn)生電流，車輪半徑為，剎車過程中車輪做勻減速運(yùn)動(dòng)，初速度為，末速度為零，剎車位移為，車輪與磁極轉(zhuǎn)動(dòng)角速度之比為，線圈匝數(shù)為，線圈面積為，極與極之間可看成勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，線圈回路中等效電阻為。開始制動(dòng)時(shí)，磁極位置如圖所示，下列說法正確的是（

）A．停止前磁極角速度隨位移的變化關(guān)系為B．停止前磁極轉(zhuǎn)動(dòng)角度隨位移的變化關(guān)系為C．停止前線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢隨位移的變化關(guān)系為D．整個(gè)過程中流過線圈的電荷量為【答案】AD【詳解】A．設(shè)汽車的加速度大小為，車輪的勻減速過程可看成反向的勻加速運(yùn)動(dòng)，有當(dāng)位移為時(shí)，設(shè)車輪線速度大小為，有解得車輪線速度大小車輪角速度磁極轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度故A正確；B．設(shè)位移為時(shí)車輪