高中物理高考 考点52 交变电流的产生及描述——备战2021年高考物理考点一遍过

这是一份高中物理高考 考点52 交变电流的产生及描述——备战2021年高考物理考点一遍过，共24页。试卷主要包含了交变电流的产生和变化规律，正弦交变电流的基本物理量，交变电流的变化规律，交变电流的“四值”的比较与理解等内容，欢迎下载使用。
近几年新课标高考对本部分内容的考查较少，多结合变压器以选择题的形式考查。
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
①定义：与磁场方向垂直的平面；
②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，其图象为正弦函数曲线。
二、正弦交变电流的基本物理量
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．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、交变电流的变化规律
1．正弦式交变电流的变化规律（线圈在中性面位置开始计时）
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。
特别提醒：
①只要线圈平面在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，就产生正弦式交流电，其变化规律与线圈的形状、转动轴处于线圈平面内的位置无关；
②Φ-t图象与对应的e-t图象是互余的。
四、交变电流的“四值”的比较与理解
1．交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较
2．交变电流瞬时值表达式的求法
（1）先求电动势的最大值Em=nBSω；
（2）求出角速度ω，；
（3）明确从哪一位置开始计时，从而确定是正弦函数还是余弦函数；
（4）写出瞬时值的表达式。
3．求交变电流有效值的方法
（1）公式法
利用、、计算，只适用于正余弦式交流电。
（2）利用有效值的定义计算（非正弦式交流电）
在计算有效值时，“相同时间”至少取一个周期或周期的整数倍。
（3）利用能量关系
当有电能和其他形式的能转化时，可利用能的转化和守恒定律来求有效值。
注意
非正弦式交流电有效值的求解根据电流的热效应进行计算，其中，交变电流的有效值是根据电流通过电阻时产生的热效应定义的，即让交变电流和直流电流通过相同的电阻，在相同的时间里若产生的热量相同，则交变电流（电压）的有效值就等于这个直流电流（电压）的值，即求解交变电流有效值问题必须在相同电阻、相同时间、相同热量的“三同”原则下求解。
（2020·北京高三二模）如图所示，（a）→（b）→（c）→（d）过程是交流发电机发电的示意图，下列说法正确的是（ ）
A．当线圈转到图（a）位置时，线圈平面与磁感线垂直，磁通量变化率最大
B．从图（b）开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系是
C．当线圈转到图（c）位置时，感应电流最小，且感应电流方向将要改变
D．当线圈转到图（d）位置时，感应电动势最小，ab边感应电流方向为b→a
【答案】C
【解析】A．当线圈转到图（a）位置时，线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大，但是此时是中性面，产生的感应电流为零，即磁通量的变化率为0，选项A错误；
B．从图（b）开始计时，b图是与中性面垂直的平面，此时线圈中产 生的感应电流最大，故线圈中电流i随时间t变化的关系是，选项B错误；
C．当线圈转到图（c）位置时，此时也是线圈的中性面的位置，此时感应电流最小，且感应电流方向将要改变，选项C正确；
D．当线圈转到图（d）位置时，线圈的两边切割磁感线的速度最大，故感应电动势最大，由右手定则可知，ab边感应电流方向为b→a，选项D错误。
故选C。
1．（2020·四川省广元市川师大万达中学高二月考）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1所示．产生的交变电动势的图像如图2所示，则
A．=0.005s时线框的磁通量变化率为零
B．=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311V
D．线框产生的交变电动势频率为100Hz
【答案】B
【解析】由图2可知 T=0.02s，Em=311V，根据正弦式交变电流有效值和峰值的关系可得，该交变电流的有效值为E==V=220V，故C错误，根据周期和频率的关系可得，该交变电流的频率为，f==Hz=50Hz，故D错误；由图2可知t=0.01时，e=0所以该交流电从中性面开始计时，故B正确；t=0.005s时，e=311V，由法拉第电磁感应定律可得磁通量的变化率最大为311V，故A错误。
故选B．
2．有一交流发电机模型，矩形金属线圈在匀强磁场中绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，发电机负载为白炽小灯泡，若线圈匝数为100匝，回路总电阻为2 Ω，线圈转动过程中穿过该线圈的磁通量Φ随时间t的变化规律为Φ＝0.04sinπt（Wb），设π2＝10，回路中电阻值恒定不变，则
A．t＝0时，回路瞬时电流为零
B．t＝10 s时，回路电流改变方向
C．t＝1.5 s时，回路瞬时电流最大
D．从t＝0到t＝10 s时间内，回路产生的焦耳热为400 J
【答案】D
【解析】t=0时，根据穿过线圈的磁通量随时间的变化规律Φ=0.04sinπt（Wb），穿过回路的磁通量为零，感应电动势最大，感应电流最大，故A错误；t=10 s时，根据穿过线圈的磁通量随时间的变化规律Φ=0.04sinπt（Wb），穿过回路的磁通量为零，回路中的电流方向不改变，故B错误；t=1.5 s时，根据穿过线圈的磁通量随时间的变化规律Φ=0.04sinπt（Wb），穿过回路的磁通量最大，磁通量的变化率为零，回路中的瞬时电流最小，故C错误；磁通量的变化率ΔΦΔt=0.04πcsπt，故磁通量的变化率最大为0.04π，故产生的感应电动势的最大值Em＝nΔΦΔt＝4π V，故产生的感应电动势的有效值E＝Em2＝22π V，回路中产生的焦耳热Q=E2Rt＝400 J，故D正确；故选D。
（2020·江苏省高三模拟）如图所示，一理想变压器的原、副线圈匝数之比n1∶n2=1∶2，原线圈输入电压，副线圈间电阻为R，两电表均为理想交流电表，则（ ）
A．电压表的示数为B．电流表的示数为
C．变压器的输入电功率为D．电阻R增大，电压表示数增大
【答案】C
【解析】A．输入电压的有效值为
根据
解得
电压表示数为，A错误；
B．副线圈的电流
根据
则电流表的示数
B错误；
C．变压器的输入电功率为
C正确；
D．电压表的示数是副线圈两端的电压，根据
是由匝数比和原线圈的电压决定，与电阻R无关，D错误。
故选C。
1．（2020·北京昌平一中高二期末）两个完全相同的电热器分别通以如图甲、乙所示的交变电流，两电热器的实际电功率之比P甲∶P乙为
A．1∶2B．1∶1C．∶1D．2∶1
【答案】D
【解析】方波的电流有效值：甲
正弦交流电的有效值为：乙
根据功率公式得到：
故选D。
2．（2020·天津高三三模）如图所示，理想变压器原副线圈匝数比为4∶1。原线圈接入输出电压为的交流电源，副线圈接一个R＝27.5 Ω的负载电阻。则下述结论正确的是（ ）
A．副线圈中交流电压表的读数为
B．副线圈中输出交流电的周期为
C．原线圈中交流电流表的读数为0.5 A
D．原线圈中的输入功率为W
【答案】C
【解析】A．副线圈中交流电压表的读数为交流电压的有效值，初级电压有效值为
根据变压器原理可得
选项A错误；
B．副线圈中输出交流电的周期为
选项B错误；
C．根据变压器输入功率等于输出功率可得
解得I1=0.5A
选项C正确；
D．原线圈中的输入功率为P1=U1I1=220V×0.5A=110W
选项D错误。故选C。
1．（2020·北京市育英学校高三模拟）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。线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，从图甲所示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．电流表的示数为20A
B．线圈转动的角速度为50π rad/s
C．t=0.01s时，穿过线圈的磁通量为零
D．t=0.02s时，线圈平面与磁场方向垂直
2．（2020·安徽省怀宁县第二中学高二期中）已知矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图甲所示，则下列说法正确的是（）
A．t=0时刻线圈平面与中性面垂直B．t=0.01s时刻Φ的变化率达最大
C．t=0.02s时刻感应电动势达到最大D．该线圈相应的感应电动势图象如图乙所示
3．（2020·天津高三二模）矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，下列说法正确的是（ ）
A．在中性面时，通过线圈的磁通量变化最快
B．在垂直中性面时，通过线圈的磁通量最小，感应电动势最大
C．穿过线圈的磁通量最大时，感应电动势也最大
D．线圈每通过中性面两次，电流方向改变一次
4．（2020·北京十二中高二月考）一台小型发电机与计算机相连接，计算机能将发电机产生的电动势随时间变化的图象记录下来，如图甲所示，让线圈在匀强磁场中以不同的转速匀速转动，计算机记录了两次不同转速所产生正弦交流电的图象如图乙所示.则关于发电机先后两次的转速之比na∶nb，交流电b的最大值正确的是( )
A．3∶2，VB．3∶2，V
C．2∶3，VD．2∶3，V
5．（2020·天津高三一模）如图所示，线圈ABCD匝数n=10，面积S=0.4m2，边界MN(与线圈的AB边重合)右侧存在磁感应强度B=T的匀强磁场，若线圈从图示位置开始绕AB边以ω=10πrad/s的角速度匀速转动。则以下说法正确的是（ ）
A．线圈产生的是正弦交流电
B．线圈在转动过程中产生的最大感应电动势为40V
C．线圈转动s时瞬时感应电动势为40V
D．线圈产生的感应电动势的有效值为40V
6．（2020·四川省越西中学高二月考）一边长为L的正方形单匝线框绕垂直于匀强磁场的固定轴转动，线框中产生的感应电动势e随时间t的变化情况如图所示，已知匀强磁场的磁感应强度为B，则结合图中所给信息可判定( )
A．t1时刻穿过线框的磁通量为BL2
B．t2时刻穿过线框的磁通量为零
C．t3时刻穿过线框的磁通量变化率为零
D．线框转动的角速度为
7．（2020·江苏省高邮中学高二月考）在匀强磁场中，一矩形金属线圈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 ( )
A．t＝0.005s时线圈平面与磁场方向平行
B．t＝0.010s时线圈的磁通量变化率最大
C．线圈产生的交变电动势频率为100Hz
D．线圈产生的交变电动势有效值为311V
8．（2020·北京高三一模）如图所示为交流发动机的示意图。线圈abcd转动方向为逆时针方向，产生的交流电电动势的最大值为V，线圈abcd电阻为1Ω，小灯泡电阻为4Ω，其他电阻忽略不计。以下说法正确的是（ ）
A．小灯泡两端电压为10V
B．如图示位置时，通过线圈的磁通量最大
C．线圈所在图示位置时产生的感应电动势最大
D．线圈所在图示位置时，ab边的电流方向为ba
9．（2020·宁夏回族自治区高三一模）如图，面积为S、匝数为N的矩形线框在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴OO'匀速转动，通过滑环向理想变压器供电，灯泡L1、L2均正常发光，理想电流表的示数为I，已知L1、L2的额定功率均为P，额定电流均为I，线框及导线电阻不计，则（ ）
A．图示位置时穿过线框的磁通量变化率为零
B．线框转动的角速度为
C．理想变压器原副线圈的匝数之比为2：1
D．若灯L1烧断，电流表示数将增大
10．（2020·四川省泸县第二中学高三模拟）单匝闭合矩形线框的电阻为R，在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，穿过线框的磁通量与时间t的关系图象如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．时刻线框平面与中性面垂直
B．从0到过程中通过线框某一截面的电荷量为
C．线框转一周产生的热量为
D．从到过程中线框的平均感应电动势为
11．（2020·天津耀华中学高三二模）一不计电阻的矩形导线框，在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，产生的正弦交流电如图甲所示。把该交流电接在图乙中理想变压器的a、b两端，Rt为热敏电阻（温度升高时，其电阻减小），R为定值电阻，电压表和电流表均为理想电表。下列说法正确的是（ ）
A．在t=l.5×10-2s时刻，线框平面与磁场方向垂直
B．该交流电电压的瞬时值表达式为
C．Rt处温度升高时，Vl表示数与V2表示数的比值增大
D．Rt处温度升高时，定值电阻R上消耗的功率减小
12．（2020·北京高二期末）将一定值电阻分别接到如图1和图2所示的两种交流电源上，在一个周期内该电阻产生的焦耳热分别为和，则等于（ ）
A．B．C．D．
13．（2020·广西壮族自治区桂林十八中高二期中）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=sin（25t）V
B．该交流电的频率为50 Hz
C．该交流电的电压的有效值为 V
D．若将该交流电压加在阻值为R=100Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率是50 W
14．（2020·重庆市凤鸣山中学高二月考）在图乙的电路中，通入如图甲所示的交变电流，此交变电流的每个周期内，前三分之一个周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定。电阻R的阻值为，电表均为理想电表。下列判断正确的是（ ）
A．电压表的示数为
B．该交变电流的有效值为
C．电阻R一个周期内产生的热量一定大于9J
D．电流表的示数为
15．（2020·通辽市第一中学高三模拟）如图，一矩形线圈的面积为S，匝数为N，电阻为r，处于磁感应强度大小为B的水平匀强磁场中，绕垂直磁场的水平轴OO′以角速度ω匀速转动．线圈通过滑环与定电阻R及理想电流表团合回路．已知理想电压表的示数为U，从线圈平面与磁感线平行的位置开始计时．则（ ）
A．R两端电压瞬时值的表达式为uR= Usinωt
B．理想电流表的示数为
C．从 到 的时间内，穿过线圈平面磁通量的变化量为零
D．若ω=100πrad/s，通过R的电流表每秒钟方向改变50次
16．（2020·北京昌平一中高二期末）某交变电动势瞬时值表达式V，则（ ）
A．交变电流的频率为2Hz
B．交变电流的周期为0.25秒
C．交变电流的有效值为
D．当t＝0.25秒时，感应电动势为
17．（2020·曲靖市第二中学高三模拟）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；若该电阻接到正弦半波交变电源上，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．1:4B．4:1C．1:2D．2:1
18．（2020·四川省广元市川师大万达中学高二月考）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1所示．产生的交变电动势的图像如图2所示，则
A．=0.005s时线框的磁通量变化率为零
B．=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311V
D．线框产生的交变电动势频率为100Hz
1．（2018·新课标全国 = 3 \* ROMAN III卷）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．1:2 B．2:1 C．1:2 D．2:1
2．（2018·新课标全国 = 3 \* ROMAN III卷）（多选）如图（a），在同一平面内固定有一长直导线PQ和一导线框R，R在PQ的右侧。导线PQ中通有正弦交流电流i，i的变化如图（b）所示，规定从Q到P为电流的正方向。导线框R中的感应电动势
A．在t=T4时为零B．在t=T2时改变方向
C．在t=T2时最大，且沿顺时针方向D．在t=T时最大，且沿顺时针方向
3．（2017·天津卷）（多选）在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。设线圈总电阻为2 Ω，则
A．t=0时，线圈平面平行于磁感线 B．t=1 s时，线圈中的电流改变方向
C．t=1.5 s时，线圈中的感应电动势最大 D．一个周期内，线圈产生的热量为
1．C【解析】A．电流表的示数为故A错误；
B．由图乙可知，则角速度为
故B错误；
C．由图乙可知t=0.01s时，感应电流最大，则此时穿过线圈的磁通量为0，故C正确；
D．由图乙可知t=0.02s时，感应电流最大，则此时穿过线圈的磁通量为0，故D错误。
故选C。
2．B【解析】A.t=0时刻磁通量最大，线圈位于中性面位置，故A错误；
B.t=0.01s时刻磁通量为零，线圈位于垂直中性面的位置，电动势最大，磁通量的变化率最大，故B正确；
C.t=0.02s时刻磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零，故C错误；
D.感应电动势与磁通量的变化率成正比，电动势随时间变化的图象为正弦曲线，D错误。
3．B【解析】AC．在中性面时，磁感线垂直于线圈平面，线圈的磁通量最大，通过线圈的磁通量变化率为零，所以AC错误；
B．在垂直中性面时，磁感线平行于线圈平面，线圈的磁通量为零最小，磁通量变化率最大，感应电动势最大，所以B正确；
D．线圈每通过中性面一次，电流方向就要改变一次，所以D错误。
故选B。
4．B【解析】由图可知，a的周期为0.4s；b的周期为0.6s，则由n=可知，转速与周期成反比，故曲线a、b对应的线圈转速之比为3：2；曲线a表示的交变电动势最大值是10V，根据Em=nBSω得曲线b表示的交变电动势最大值是V；故B正确，ACD错误．
5．D【解析】A．线圈出了磁场不再产生感应电流，故线圈在有界磁场中产生正弦交流电的一半，故A错误；
B．线圈在转动过程中产生的最大感应电动势为
代入解得，故B错误；
C．线圈从中性面位置开始计时，产生余弦式交变电流，其瞬时表达式为
当线圈转动时，转过的角度为，此时瞬时感应电动势为
故C错误；
D．在一个周期内，只有半个周期产生感应电动势，故线圈产生的电动势的有效值为
解得，故D正确。
故选D。
6．D【解析】A．t1时刻电动势最大，穿过线框的磁通量为0，故A错误；
B．t2时刻电动势为零，穿过线框的磁通量最大为BL2，故B错误；
C．t3时刻电动势最大，穿过线框的磁通量变化率最大，故C错误；
D．电动势最大值为BωL2，所以线框转动的角速度为，故D正确．
故选D．
7．A【解析】由图可知t=0.005s时刻感应电动势最大，此时线圈所在平面与磁场平行，穿过线框回路的磁通量的变化率最大，A正确；t=0.01s时刻感应电动势等于零，穿过线框回路的磁通量最大，磁通量的变化率为零， B错误；周期为，故频率为，故C错误．电动势有效值为：，故D错误；综上分析A正确．
8．C【解析】A．交流电电动势的有效值为
小灯泡两端电压为
选项A错误；
BC．如图示位置时，通过线圈的磁通量为零，感应电动势最大，选项B错误，C正确；
D．由右手定则可知，线圈所在图示位置时，ab边的电流方向为ab，选项D错误。
故选C。
9．BC【解析】A．图示位置时，线框切割磁感线的速度最大，故穿过线框的磁通量变化率最大，故A错误；
B．线圈输入电压为：，
根据Um=NBSω，联立解得：，
故B正确；
C．变压器的输入电流为I、输出电流为2I，根据，原副线圈的匝数之比为2：1，故C正确；
D．若L1灯烧断，输出功率减小，故输入功率也减小，由于输入电压不变，故电流表示数减小，故D错误；
10．ABC【解析】A．由图可知时刻穿过线框的磁通量为零，线框平面处于与中性面垂直的位置，故A正确；
B．根据
可得
故B正确；
C．由图可知线圈磁通量与时间t的关系为
由法拉第电磁感应定律可得
故感应电动势大小时间t的关系为
其感应电动势有效值为
线圈转动一周产生的热量为
故C正确；
D．从到过程中线框的平均感应电动势为
故D错误。
故选ABC。
11．BC【解析】A．在t=l.5×10-2s时刻，交变电压最大，穿过线圈的磁通量的变化率最大，穿过该线圈的磁通量为零，线框平面与磁场方向平行，故A错误；
B．由图知，最大电压
周期为0.02s，角速度是
则该交流电电压的瞬时值表达式为
故B正确；
C．Rt处温度升高时，原副线圈电压比不变，但是V2不是测量副线圈电压，Rt温度升高时，阻值减小，电流增大，则R电压增大，所以V2示数减小，则电压表V1、V2示数的比值增大，故C正确；
D．Rt处温度升高时，阻值减小，副线圈的电流增大，则定值电阻R上消耗的功率增大，故D错误。
故选BC。
12．A【解析】对于方波（图1）来说，交流电压有效值为：
故在电阻上产生的焦耳热为
对于正弦波（图2）来说，故交流电压有效值为：
故在电阻上产生的焦耳热为
故
故A正确BCD错误。
故选A。
13．D【解析】由图象可知交流电的电压最大值为Um=100V，由图可知，T=4×10-2s，故频率为：；ω=2πf=50π rad/s，该交流电的电压瞬时值表达式为：u＝Umsinωt＝100sin50t V，故AB错误；该交流电的电压有效值为，故C错误；若将该交流电加在阻值为R=100Ω的电阻两端，则电阻消耗功率为，故D正确。
14．D【解析】由焦耳定律得，可得电压有效值U=6V，电表读数为有效值，故A错；电压变的读数为有效值，即U=6V，故B错误；热量根据有效值进行计算，则，故C错误；电流表读数为有效值，则，故D正确。
15．B【解析】正弦式交流发电机从垂直中性面位置开始计时，其电动势表达式为：e=NBSωcsωt；电压表和电流表读数为有效值；电流在一个周期内方向改变两次．
线圈产生的感应电动势的最大值为Em=NBSω，从线圈平面与磁感线平行的位置开始计时，产生的感应电动势e=NBSωcsωt，根据闭合电路的欧姆定律可知UR＝csωt，故A错误；产生感应电动势的有效值，根据闭合电路的欧姆定律可知，电流，故B正确；从到转过的角度为到，故磁通量的变化量为2BS，故C错误；若ω=100πrad/s，周期T=＝0.02s，在一个周期内电流改变2次，故1s内电流改变次数n=×2＝100次，故D错误；故选B．
【点睛】
考查瞬时表达式的书写时，关注线圈的开始计时位置，得出最大值，区别与有效值，理解电阻的变化，只会改变电流与功率，不会影响电压的变化．
16．D【解析】AB．交变电动势瞬时值表达式V可知
则交变电流的周期
频率为
选项AB错误；
C．交变电动势瞬时值表达式V可知交变电流的最大值为10V，则有效值为
选项C错误；
D．当t＝0.25秒时，感应电动势为
选项D正确。
故选D。
17．C【解析】由图可知，方形交流电源的有效值为，故其一周期产生的热量为
正弦式交流电的有效值为
故其一周期产生的热量为
故有
故ABD错误，C正确。
故选C。
18．B【解析】由图2可知 T=0.02s，Em=311V，根据正弦式交变电流有效值和峰值的关系可得，该交变电流的有效值为E==V=220V，故C错误，根据周期和频率的关系可得，该交变电流的频率为，f==Hz=50Hz，故D错误；由图2可知t=0.01时，e=0所以该交流电从中性面开始计时，故B正确；t=0.005s时，e=311V，由法拉第电磁感应定律可得磁通量的变化率最大为311V，故A错误。
故选B．
1．D 【解析】根据题述，正弦交变电流的电压有效值为u02，而方波交流电的有效值为u0，根据焦耳定律和欧姆定律，Q=I2RT=U2RT，可知在一个周期T内产生的热量与电压有效值的二次方成正比，Q方∶Q正=u02∶（u02）2=2∶1，选项D正确。
【名师点睛】此题将正弦交变电流和方波 交变电流、有效值、焦耳定律有机融合。解答此题常见错误是：一是把方波交变电流视为正弦交变电流；二是认为在一个周期T内产生的热量与电压有效值，导致错选B；三是比值颠倒，导致错选C。
2．AC 【解析】由图（b）可知，导线PQ中电流在t=T/4时达到最大值，变化率为零，导线框R中磁通量变化率为零，根据法拉第电磁感应定律，在t=T/4时导线框中产生的感应电动势为零，选项A正确；在t=T/2时，导线PQ中电流图象斜率方向不变，导致导线框R中磁通量变化率的正负不变，根据楞次定律，所以在t=T/2时，导线框中产生的感应电动势方向不变，选项B错误；由于在t=T/2时，导线PQ中电流图象斜率最大，电流变化率最大，导致导线框R中磁通量变化率最大，根据法拉第电磁感应定律，在t=T/2时导线框中产生的感应电动势最大，由楞次定律可判断出感应电动势的方向为顺时针方向，选项C正确；由楞次定律可判断出在t=T时感应电动势的方向为逆时针方向，选项D错误。
【名师点睛】此题以交变电流图象给出解题信息，考查电磁感应及其相关知识点。解答此题常见错误主要有四方面：一是由于题目以交变电流图象给出解题信息，导致一些同学看到题后，不知如何入手；二是不能正确运用法拉第电磁感应定律分析判断；三是不能正确运用楞次定律分析判断，陷入误区。
3．AD 【解析】t=0时，磁通量为零，线圈平面平行于磁感线，故A正确；每经过一次中性面（线圈平面垂直于磁感线，磁通量有最大值）电流的方向改变一次，t=1 s时，磁通量为零，线圈平面平行于磁感线，故B错误；t=1.5 s时，磁通量有最大值，但磁通量的变化率为零（），根据法拉第电磁感应定律可知线圈中的感应电动势为零，故C错误；感应电动势最大值，有效值，一个周期内线圈产生的热量，故D正确。内容
要求
要点解读
交变电流、交变电流的图像
Ⅰ
掌握交变电流的产生过程，能够区分中性面及与中性面垂直面的磁通量和磁通量变化的特点；掌握描述交变电流的物理量，能够根据图象写出交变电流的瞬时值表达式；灵活应用交变电流的图像信息。
正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值
Ⅰ
知道交变电流的四值及其用法，会进行相关的分析和计算：（1）电容器的击穿电压对应峰值；（2）根据热效应计算有效值，计算电功和电功率用有效值，元件的额定电流和额定电压是有效值，电表的示数是有效值；（3）计算通过电路的电荷量用平均值。
规律
物理量
函数
图象
磁通量
Φ=Φmcs ωt=BScs ωt
电动势
e=Emsin ωt=nBSωsin ωt
电压
u=Umsin ωt=sin ωt
电流
i=Imsin ωt=sin ωt
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
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
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时间的比值
；
计算通过电路截面的电荷量