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第三章　第2節(jié)　正弦交變電流的描述
(分值：100分)
選擇題1～10題，每小題9分，11題10分，共100分。
對點題組練
題組一　交流電的周期、頻率和圖像
1.一種自行車，它有能向自行車車頭燈泡供電的小型發(fā)電機，其原理示意圖如圖甲所示；圖中N、S是一對固定的磁極，磁極間有一固定在絕緣轉(zhuǎn)軸上的矩形線圈，轉(zhuǎn)軸的一端有一個與自行車后輪邊緣接觸的摩擦輪。如圖乙所示，當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動時，因摩擦而帶動摩擦輪轉(zhuǎn)動，從而使線圈在磁場中轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生電流給車頭燈泡供電，下列說法正確的是(　　)
自行車勻速行駛時線圈中產(chǎn)生的電流恒定
自行車的速度加倍，線圈中產(chǎn)生的電流周期加倍
線圈匝數(shù)越多，穿過線圈的磁通量的變化率越大
知道摩擦輪和后輪的半徑，就可以知道后輪轉(zhuǎn)一周的時間里電流方向變化的次數(shù)
2.甲、乙兩矩形單匝金屬線圈分別繞與磁感線垂直的軸在同一勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，輸出交流電的感應(yīng)電動勢隨時間變化的圖像如圖中甲、乙所示，則(　　)
甲線圈的頻率是乙線圈頻率的2倍
甲線圈的面積是乙線圈面積的6倍
t＝1 s時，穿過兩線圈的磁通量均為零
t＝2 s時，兩線圈均與磁感線平行
題組二　峰值和有效值
3.如圖所示的交變電流由正弦交變電流的一半和反向脈沖電流組合而成，則這種交變電流的有效值為(　　)
I0 I0
I0 I0
4.如圖所示，實驗室一臺手搖交流發(fā)電機，內(nèi)阻r＝1 Ω，外接R＝9 Ω的電阻。閉合開關(guān)S，當(dāng)發(fā)電機轉(zhuǎn)子以某一轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生的電動勢e＝10 sin(10πt)V，則(　　)
該交變電流的頻率為10 Hz
該電動勢的有效值為10 V
電路中理想交流電流表的示數(shù)為 A
若將“10 V　100 μF”的電容器并聯(lián)在發(fā)電機兩端，則電容器可能被擊穿
5.如圖甲所示，在勻強磁場中，一矩形金屬線圈兩次分別以不同的轉(zhuǎn)速繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交變電動勢圖像如圖乙中曲線a、b所示，則(　　)
線圈轉(zhuǎn)動兩次的t＝0時刻線圈平面均與中性面垂直
曲線a、b對應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為3∶2
曲線a表示的交流電頻率為50 Hz
曲線b表示的交流電有效值為10 V
6.(2024·福建廈門期末)兩個完全相同的電熱器，分別通以如圖甲、乙所示的交變電流，在一段相同且較長時間內(nèi)，它們產(chǎn)生的熱量之比為Q1∶Q2＝4∶1，則I1∶I2等于(　　)
4∶1 2∶1
1∶2 1∶1
綜合提升練
7.如圖所示，某圓形N匝金屬線圈放置在勻強磁場中，磁場方向垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強度大小為B，線圈的面積為S，電阻不計，線圈可繞OO′自由轉(zhuǎn)動，并通過電刷與外電路相連，定值電阻的阻值為R，電壓表為理想交流電表，現(xiàn)使線圈從圖示位置勻速轉(zhuǎn)動，周期為T，下列說法正確的是(　　)
電容器的耐壓值至少為
電壓表的示數(shù)隨時間的變化規(guī)律為
u＝ sint
一個周期內(nèi)，定值電阻上產(chǎn)生的熱量為
在四分之一周期內(nèi)通過線圈某一橫截面的電荷量為
8.如圖甲為風(fēng)力發(fā)電的簡易模型，在風(fēng)力的作用下，風(fēng)葉帶動與其固定在一起的永磁鐵轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速與風(fēng)速成正比。某一風(fēng)速時，線圈中產(chǎn)生的正弦交流電如圖乙所示，則(　　)
電流的表達(dá)式為i＝0.6 sin 10πt(A)
磁鐵的轉(zhuǎn)速為10 r/s
風(fēng)速加倍時電流的表達(dá)式為i＝1.2 sin 10πt(A)
風(fēng)速加倍時線圈中電流的有效值為1.2 A
9.(多選)如圖所示，N匝矩形導(dǎo)線框以角速度ω在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中繞軸OO′勻速轉(zhuǎn)動。線框面積為S，線框的電阻、電感均不計，外電路接有電阻R、理想電流表和二極管D。二極管D具有單向?qū)щ娦裕凑螂娮铻榱悖聪螂娮锜o窮大，圖示位置為計時起點。下列說法正確的是(　　)
交流電流表的示數(shù)為
一個周期內(nèi)通過R的電荷量為
R兩端電壓的有效值為
圖示位置電流表的示數(shù)為0
10.(多選)(2021·浙江1月選考，16)發(fā)電機的示意圖如圖甲所示，邊長為L的正方形金屬框，在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中以恒定角速度繞OO′軸轉(zhuǎn)動，阻值為R的電阻兩端的電壓如圖乙所示。其他電阻不計，圖乙中的Um為已知量。則金屬框轉(zhuǎn)動一周(　　)
框內(nèi)電流方向不變
電動勢的最大值為Um
流過電阻的電荷量q＝
電阻產(chǎn)生的焦耳熱Q＝
培優(yōu)加強練
11.(多選)(2023·湖南卷，9)某同學(xué)自制了一個手搖交流發(fā)電機，如圖所示。大輪與小輪通過皮帶傳動(皮帶不打滑)，半徑之比為4∶1，小輪與線圈固定在同一轉(zhuǎn)軸上。線圈是由漆包線繞制而成的邊長為L的正方形，共n匝，總阻值為R。磁體間磁場可視為磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場。大輪以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，帶動小輪及線圈繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸與磁場方向垂直。線圈通過導(dǎo)線、滑環(huán)和電刷連接一個阻值恒為R的燈泡。假設(shè)發(fā)電時燈泡能發(fā)光且工作在額定電壓以內(nèi)，下列說法正確的是(　　)
線圈轉(zhuǎn)動的角速度為4ω
燈泡兩端電壓有效值為3nBL2ω
若用總長為原來兩倍的相同漆包線重新繞制成邊長仍為L的多匝正方形線圈，則燈泡兩端電壓有效值為
若僅將小輪半徑變?yōu)樵瓉淼膬杀叮瑒t燈泡變得更亮
第2節(jié)　正弦交變電流的描述
1.D　[自行車勻速行駛時，線圈繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的是交變電流，A錯誤；設(shè)自行車的速度為v，摩擦輪的半徑為r，則后輪、摩擦輪的速度都等于v，線圈轉(zhuǎn)動產(chǎn)生正弦交流電，周期T＝，v加倍，T減小為原來的，B錯誤；穿過線圈的磁通量的變化快慢與線圈匝數(shù)無關(guān)，當(dāng)自行車的速度越大時，線圈轉(zhuǎn)動越快，磁通量的變化越快，C錯誤；令摩擦輪的半徑為r，后輪的半徑為R，后輪轉(zhuǎn)一周的時間為T1，則角速度ω＝，根據(jù)線速度相等，則rω′＝Rω＝R×，則ω′＝＝2πn，解得n＝，則摩擦輪在后輪轉(zhuǎn)一周時間內(nèi)轉(zhuǎn)動的圈數(shù)可求，則可知道交流電的頻率，電流方向變化的次數(shù)可求，D正確。]
2.B　[由題圖知，甲的周期為2 s，乙的周期為1 s，所以f甲∶f乙＝1∶2，選項A錯誤；甲的電動勢峰值為6 V，乙的電動勢峰值為2 V，由Em＝BSω可知S甲∶S乙＝6∶1，選項B正確；當(dāng)線圈處于中性面時，穿過線圈的磁通量最大，而感應(yīng)電動勢為零；當(dāng)線圈處于中性面垂面位置時，穿過線圈的磁通量為零，而感應(yīng)電動勢最大。t＝1 s和t＝2 s時，兩線圈均處于中性面位置，選項C、D錯誤。]
3.C　[由i－t圖像知交變電流的周期T＝2 s，一個周期內(nèi)，前半個周期電流的有效值I1＝，后半個周期電流的有效值I2＝I0。設(shè)交變電流的有效值為I，據(jù)交變電流有效值的定義有I2RT＝IR＋I(xiàn)R＝R＋I(xiàn)R，解得I＝I0，故選項C正確。]
4.C　[因e＝10 sin(10πt)V，故ω＝10π rad/s，f＝＝5 Hz，選項A錯誤；Em＝10 V，故其有效值E＝＝ V＝5 V，選項B錯誤；交流電表的示數(shù)為有效值，理想交流電流表的示數(shù)I＝＝ A，選項C正確；路端電壓的最大值Um＝ImR＝R＝9 V，小于“10 V　100 μF”電容器的擊穿電壓，所以電容器不可能被擊穿，選項D錯誤。]
5.B　[在t＝0時刻，電動勢為零，磁通量變化率為零，線圈一定處在中性面位置上，故A錯誤；由題圖乙可知，曲線a反映線圈轉(zhuǎn)動的周期為4×10－2s，曲線b反映線圈轉(zhuǎn)動的周期為6×10－2 s，由轉(zhuǎn)速n＝可知，轉(zhuǎn)速之比為3∶2，故B正確；曲線a表示的交流電頻率f＝＝25 Hz，故C錯誤；由ω＝2πn知曲線a、b對應(yīng)的線圈角速度之比為3∶2，曲線a表示的電動勢最大值是15 V，根據(jù)Em＝NBSω得曲線b表示的電動勢最大值是10 V，則有效值U＝ V＝5 V，故D錯誤。]
6.A　[題圖甲中，由電流有效值的定義可知R＝I2RT，解得I＝，通以題圖甲所示電流的電熱器的功率為P1＝I2R＝R，題圖乙中正反向電流大小相等，電流的有效值為I2，通以題圖乙所示電流的電熱器的功率為P2＝IR，因Q1∶Q2＝4∶1，Q1＝P1t，Q2＝P2t，則I1∶I2＝4∶1，故A正確。]
7.C　[當(dāng)線圈平面和磁場平行時，感應(yīng)電動勢最大，最大電動勢為Em＝NBSω＝，則電容器的耐壓值至少為，故A錯誤；電壓表測量交流電的有效值，交流電電壓有效值為E＝＝，故B錯誤；一個周期內(nèi)，定值電阻上產(chǎn)生的熱量為Q＝T＝，故C正確；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有＝N＝，根據(jù)閉合電路歐姆定律有＝，在四分之一周期內(nèi)通過線圈某一橫截面的電荷量為q＝ ＝，故D錯誤。]
8.A　[通過乙圖可知電流的最大值為0.6 A，周期T＝0.2 s，ω＝＝10π rad/s，電流的表達(dá)式為i＝0.6 sin 10πt(A)，故A正確；電流的周期為T＝0.2 s，則磁鐵的轉(zhuǎn)速為n＝＝5 r/s，故B錯誤；風(fēng)速加倍時，角速度加倍，根據(jù)Em＝NBSω可知產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢加倍，形成的感應(yīng)電流加倍，電流的表達(dá)式變?yōu)閕＝1.2 sin 20πt(A)，故C錯誤；風(fēng)速加倍時的感應(yīng)電流的最大值Im＝1.2 A，則有效值為I＝＝0.6 A，故D錯誤。]
9.AB　[設(shè)回路中電流的有效值為I，由交流電有效值的定義可得R＝I2RT，解得I＝，A正確，D錯誤；在一個周期內(nèi)只有半周期的時間有電流通過R，其中ΔΦ＝2BS，則通過R的電荷量q＝＝，B正確；電阻R兩端電壓U＝IR＝，C錯誤。]
10.BD　[金屬框轉(zhuǎn)動一周電流方向改變兩次，A項錯誤；因除電阻R外其他電阻不計，R兩端電壓就等于電動勢，所以電動勢最大值為Um，B項正確；金屬框轉(zhuǎn)過半周，流過電阻的電荷量q＝，則金屬框轉(zhuǎn)動一周流過電阻的電荷量為2q＝，C項錯誤；電阻R兩端電壓的有效值U＝，Um＝BL2ω，T＝，又Q＝T，聯(lián)立解得Q＝，D項正確。]
11.AC　[大輪和小輪通過皮帶傳動，線速度v相同，小輪和線圈同軸轉(zhuǎn)動，角速度相同，根據(jù)v＝ωr并結(jié)合大輪與小輪半徑之比為4∶1，可知小輪和線圈轉(zhuǎn)動的角速度為4ω，A正確；由題意可知，線圈圍成的面積S＝L2，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值為Emax＝nBS·4ω＝4nBL2ω，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的有效值為E＝＝2nBL2ω，根據(jù)串聯(lián)分壓規(guī)律可知燈泡兩端電壓的有效值為U＝E＝nBL2ω，B錯誤；若用總長為原來兩倍的相同漆包線重新繞制成邊長仍為L的多匝正方形線圈，則線圈的匝數(shù)變?yōu)樵瓉淼?倍，線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的最大值變?yōu)镋max′＝8nBL2ω，有效值變?yōu)镋′＝＝4nBL2ω，結(jié)合電阻定律R＝ρ可知線圈電阻變?yōu)樵瓉淼?倍，即為2R，根據(jù)串聯(lián)電路分壓規(guī)律可得燈泡兩端電壓的有效值為U′＝＝，C正確；若僅將小輪半徑變?yōu)樵瓉淼膬杀叮瑒t小輪和線圈轉(zhuǎn)動的角速度變小，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢有效值變小，燈泡兩端電壓變小，燈泡變暗，D錯誤。]第2節(jié)　正弦交變電流的描述
學(xué)習(xí)目標(biāo)　1.知道描述交流電的峰值、有效值、瞬時值、平均值、周期、頻率等物理量，并理解這些物理量的意義。2.知道交流電的周期、頻率、角速度三者間的關(guān)系。3.理解交流電有效值的含義，會根據(jù)有效值的定義求交流電的有效值。4.會用正弦式交流電的公式和圖像解決周期、頻率、峰值、瞬時值和有效值的相關(guān)問題。
知識點一　周期和頻率
如圖所示是初中物理課上我們熟悉的手搖發(fā)電機，搖動時能夠產(chǎn)生交流電，根據(jù)轉(zhuǎn)動方向的不同，發(fā)光二極管會頻閃發(fā)光，想一想這能說明交流電具有什么特點？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.周期：交流電做一次________變化所需的時間，用符號T表示，單位是s。
2.頻率：交流電完成周期性變化的________與所用時間的比，用符號f表示，單位是 Hz。
3.角速度：產(chǎn)生交流電的線圈單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的________，用符號ω表示，單位是rad/s。
4.周期(T)、頻率(f)、角速度(ω)的物理意義和換算關(guān)系
(1)交流電隨時間做周期性變化，周期、頻率和角速度就是表征其變化________的物理量。
(2)周期和頻率的關(guān)系為T＝________。
(3)角速度與周期、頻率之間的關(guān)系為ω＝________＝2πf。
5.我國交流電的頻率和周期：f＝________ Hz，T＝0.02 s。
6.發(fā)電機的線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動一周，交流電就完成一次周期性變化，電壓、電流都按正弦規(guī)律變化一次，電流方向在一個周期內(nèi)改變兩次。
7.正弦交流電的表達(dá)式和圖像
物理量 表達(dá)式 圖像
電壓 u＝Umsin ωt＝Umsin t＝Umsin 2πft
電流 i＝Imsin ωt＝Imsin t＝Imsin 2πft
說明：(1)表格中表達(dá)式僅限于線圈自經(jīng)過中性面開始計時的情況。
(2)在軸與磁場垂直的前提下，交流電的表達(dá)式與軸的位置無關(guān)。
例1 關(guān)于正弦交流電的周期和頻率，下列說法正確的是(　　)
A.正弦交流電最大值連續(xù)出現(xiàn)兩次的時間間隔等于周期
B.1 s內(nèi)交流電出現(xiàn)最大值的次數(shù)等于頻率
C.交流電方向變化的頻率為交流電頻率的2倍
D.頻率為50 Hz的交流電，其周期等于0.05 s
聽課筆記　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
訓(xùn)練1 某閉合線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交變電動勢瞬時值表達(dá)式為e＝10sin(2πt) V，則(　　)
A.交變電流的頻率為2 Hz
B.交變電流的周期為0.25 s
C.線圈的角速度為π rad/s
D.當(dāng)t＝0.25 s時，感應(yīng)電動勢為10 V
訓(xùn)練2 (多選)矩形金屬線圈繞垂直于磁場方向的軸在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢e隨時間t變化的情況如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A.此交變電流的頻率為0.2 Hz
B.1 s內(nèi)電流方向變化10次
C.t＝0.1 s時，線圈平面與磁場方向平行
D.1 s內(nèi)線圈轉(zhuǎn)5圈
知識點二　峰值　有效值
如圖甲、乙所示，兩個電爐分別用恒定電流和交流電燒水，設(shè)其他條件都相同，若I＝3 A的恒定電流和交流電都是用10分鐘把水燒開。
(1)兩個電爐產(chǎn)生的熱量相同嗎？
(2)交流電的大小和方向時刻發(fā)生變化，描述起來就比較困難，這個實驗對你有什么啟發(fā)？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.峰值
(1)定義：交流電在一個周期內(nèi)電壓和電流所能達(dá)到的________值。
(2)實際意義：電容器、二極管等元器件在交流電路中使用時，就要注意交流電壓的峰值不能超過它們所能承受的電壓，否則就有被擊穿而損壞的危險。
2.有效值
(1)定義：如果交流電與某一直流電通過同一電阻，在交流電的一個周期內(nèi)產(chǎn)生的________相等，則這個直流電的電流和電壓值，就分別稱為相應(yīng)交流電電流和電壓的有效值。
(2)應(yīng)用
①我們平常所說的交流電的電壓和電流值，指的都是有效值。
②交流電流表和交流電壓表表盤上標(biāo)示的數(shù)值是有效值，只適用于測量正弦交流電。
③交流用電設(shè)備上所標(biāo)的額定電壓和額定電流都是有效值。
3.正弦交流電的峰值與有效值之間的關(guān)系
U＝________≈0.707Um，I＝________≈0.707Im
4.交流電有效值的理解
(1)交流電的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來規(guī)定的。
(2)等效是指恒定電流和交流電在相同的時間內(nèi)，在相同的電阻上產(chǎn)生的熱量相同。
5.交流電有效值的計算
(1)正弦交流電的有效值可用關(guān)系式E＝、U＝、I＝求解。
(2)非正弦交流電的有效值要根據(jù)焦耳定律求解，且時間取一個周期T，分段計算交流電通過電阻R一個周期T內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q，再把熱量Q寫成恒定電流相同時間內(nèi)通過電阻R產(chǎn)生熱量Q＝I2RT或Q＝T的形式，則I、U即為要求的有效值。
6.幾種常見電流的有效值
電流圖像 有效值
I＝
I＝
I＝
I＝Im
I＝
例2 一交流電隨時間而變化的圖像如圖所示，此交流電的有效值是(　　)
A.5 A B.5 A
C.3.5 A D.3.5 A
聽課筆記　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
求解有效值時應(yīng)注意的問題
對一個周期內(nèi)存在幾種形式的交流電，其有效值不是各段的算術(shù)平均值，而是要用焦耳定律分段求熱量，再把各段熱量求和，最后再根據(jù)焦耳定律求出有效值。　　　　
訓(xùn)練3 匝數(shù)為100的線圈通有如圖所示的交流電(圖中曲線為余弦曲線的一部分)，單匝線圈電阻r＝0.02 Ω，則在0～10 s內(nèi)線圈產(chǎn)生的焦耳熱為(　　)
A.80 J B.85 J
C.90 J D.125 J
訓(xùn)練4 如圖甲所示，標(biāo)有“220 V　40 W”的燈泡和標(biāo)有“20 μF　300 V”的電容器并聯(lián)到交流電源上，為理想交流電壓表，交流電源的輸出電壓如圖乙所示，下列判斷正確的是(　　)
A.斷開開關(guān)，t＝時刻，的示數(shù)為零
B.斷開開關(guān)時燈泡恰好正常發(fā)光
C.開關(guān)閉合時電容器不可能被擊穿
D.斷開開關(guān)，的示數(shù)保持220 V不變
知識點三　交變電流的“四值”
　　　　　　　　　　　　　　　　
貨　號：PCD601C　　　　工作壓強：70 kPa
型　號：MY－CD60 額定容量：6.0 L
額定電壓：220 V～50 Hz 額定功率：1 000 W
甲
乙
(1)圖甲為一用電器的銘牌，其中的額定電壓指什么值？
(2)為保證保險絲管(如圖乙)正常使用，應(yīng)考慮交變電流哪一個值？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
正弦式交變電流的“四值”對比
物理含義 重要關(guān)系 適用情況
瞬時值 交流電某一時刻的值 e＝________ i＝________ 計算線圈某一時刻的受力情況
最大值 最大的瞬時值 Em＝________ Im＝________ 確定電容器、二極管等元件的耐壓值
有效值 跟交流電的熱效應(yīng)等效的恒定電流值、電壓值 E＝________ U＝________ I＝________ (1)計算與電流熱效應(yīng)相關(guān)的量(如功率、熱量) (2)交流電表的測量值 (3)電氣設(shè)備標(biāo)注的額定電壓、額定電流 (4)保險絲的熔斷電流
平均值 交流電圖像中圖線與時間軸所圍面積與時間之比 ＝________ ＝________ 計算通過電路中導(dǎo)線橫截面的電荷量
例3 如圖所示，線圈abcd的面積是0.05 m2，共100匝，線圈電阻為1 Ω，外接電阻R為9 Ω，勻強磁場的磁感應(yīng)強度B＝ T。當(dāng)線圈以300 r/min的轉(zhuǎn)速勻速旋轉(zhuǎn)時，求：
(1)若從線圈處于中性面開始計時，寫出線圈中感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式；
(2)線圈轉(zhuǎn)過 s時，電動勢的瞬時值為多大(結(jié)果保留1位小數(shù))
(3)電路中，電壓表和電流表的示數(shù)各是多少？
(4)從中性面開始計時，經(jīng) s通過電阻R的電荷量為多少？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
訓(xùn)練5 如圖所示，閉合矩形線框ABCD以恒定的角速度ω繞對角線AC轉(zhuǎn)動。AC的左側(cè)存在著垂直紙面向外、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，已知AB長為l1，BC長為l2，線框電阻為R。t＝0時刻線框平面與紙面重合，下列說法正確的是(　　)
A.矩形線框該時刻的電流值最大
B.矩形線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢有效值為Bl1l2ω
C.矩形線框轉(zhuǎn)過半圈過程中產(chǎn)生的熱量為
D.矩形線框從圖示位置轉(zhuǎn)過180°過程中，通過線框任意橫截面的電荷量為
隨堂對點自測
1.(周期和頻率)(多選)一矩形線圈在勻強磁場中以角速度4π rad/s勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交變電動勢的圖像如圖所示，則(　　)
A.交流電的頻率是4π Hz
B.當(dāng)t＝0時，線圈平面與磁感線垂直
C.當(dāng)t＝0.5 s時，e有最大值
D.交流電的周期是0.5 s
2.(交流電的峰值)一個正弦交流電的圖像如圖所示，下列說法正確的是(　　)
A.周期是0.2 s，電流的峰值是10 A
B.周期是0.15 s，電流的峰值是10 A
C.頻率是5 Hz，電流的有效值是10 A
D.頻率是0.2 Hz，電流的有效值是7.07 A
3.(交流電的有效值)一電阻接到方波交流電源上，在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q方；若該電阻接到正弦交流電源上，在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q正。該電阻上電壓的峰值均為u0，周期均為T，如圖甲、乙所示，則Q方∶Q正等于(　　)
A.1∶ B.∶1
C.1∶2 D.2∶1
4.(交流電的“四值”)(多選)單匝閉合矩形線框電阻為R，在勻強磁場中繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動，穿過線框的磁通量Φ與時間t的關(guān)系圖像如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A.時刻線框平面與中性面垂直
B.線框的感應(yīng)電動勢有效值為
C.線框轉(zhuǎn)一周外力所做的功為
D.從t＝0到t＝過程中線框的平均感應(yīng)電動勢為
第2節(jié)　正弦交變電流的描述
知識點一
導(dǎo)學(xué)　提示　說明了線框在磁場中轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的交流電具有周期性。
知識梳理
1.周期性　2.次數(shù)　3.角度　4.(1)快慢　(2)　(3)　5.50
例1 C　[根據(jù)周期的定義知選項A、B錯誤；因為在一個周期的時間內(nèi)，交流電會出現(xiàn)正向和負(fù)向最大值各一次，相鄰兩個正的最大值間的時間間隔或負(fù)的最大值間的時間間隔為一個周期，所以交流電在一個周期內(nèi)方向改變兩次，即方向變化的頻率為交流電頻率的2倍，選項C正確；周期T＝＝ s＝0.02 s，選項D錯誤。]
訓(xùn)練1 D　[交變電動勢瞬時值表達(dá)式e＝10sin(2πt) V，可知ω＝2π rad/s，交變電流的周期T＝＝1 s，頻率為f＝＝1 Hz，選項A、B、C錯誤；當(dāng)t＝0.25 s時，感應(yīng)電動勢為e＝10sin V＝10 V，選項D正確。]
訓(xùn)練2 BD　[由題圖可知T＝0.2 s，故f＝＝ Hz＝5 Hz，即1 s內(nèi)線圈轉(zhuǎn)5圈，每轉(zhuǎn)1圈電流方向改變2次，則1 s內(nèi)電流方向變化10次，故A錯誤，B、D正確；在t＝0.1 s時，e＝0，所以線圈平面與磁場方向垂直，故C錯誤。]
知識點二
導(dǎo)學(xué)　提示　(1)相同。(2)恒定電流3 A能等效替代本次實驗中的交流電計算熱量。
知識梳理
1.(1)最大　2.(1)熱量　3.　
例2 B　[根據(jù)交流電有效值的定義可得IR·＋I(xiàn)R·＝I2RT，由圖像知I1＝4 A，I2＝3 A，T＝0.02 s，解得I＝5 A，故B正確。]
訓(xùn)練3 B　[由交流電的有效值定義得R·＋I(xiàn)R·＝I2RT，由圖像知Im＝3 A，I1＝2 A，解得I＝ A，線圈的總電阻R總＝100×0.02 Ω＝2 Ω，由Q＝I2R總t得Q＝85 J，選項B正確。]
訓(xùn)練4 B　[斷開開關(guān)，的示數(shù)應(yīng)是電壓的有效值220 V，保持不變，故選項A、D錯誤；交流電源輸出電壓的有效值為220 V，恰好等于燈泡的額定電壓，燈泡正常發(fā)光，選項B正確；電壓的峰值Um＝220 V≈311 V，大于電容器能承受的最大電壓，故開關(guān)閉合時電容器被擊穿，選項C錯誤。]
知識點三
導(dǎo)學(xué)　提示　(1)交變電流中電壓的有效值。
(2)交變電流的有效值。
知識梳理
Emsin ωt　Imsin ωt　NBSω　　　　　n
例3 (1)e＝50sin (10πt) V　(2)43.3 V
(3)31.86 V　3.54 A　(4) C
解析　(1)e＝Emsin ωt＝NBS×2πnsin(2πnt)
＝100××0.05×2π×sin V
＝50sin (10πt) V。
(2)當(dāng)t＝ s時，
e＝50sinV＝43.3 V。
(3)電動勢的有效值
E＝＝ V＝35.4 V
電流表示數(shù)I＝＝ A＝3.54 A
電壓表示數(shù)U＝IR＝3.54×9 V＝31.86 V。
(4) s內(nèi)線圈轉(zhuǎn)過的角度
θ＝ωt＝×2π×＝
該過程中ΔΦ＝BS－BScos θ＝BS
所以由＝，且＝，＝
聯(lián)立得q＝＝
＝ C＝ C。
訓(xùn)練5 D　[t＝0時刻穿過矩形線框的磁通量最大，感應(yīng)電動勢最小，則感應(yīng)電流值最小，A錯誤；矩形線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大值Em＝Bωl1l2，有效值為E＝＝Bl1l2ω，B錯誤；矩形線框轉(zhuǎn)過半圈過程中產(chǎn)生的熱量為Q＝·＝，C錯誤；矩形線框從圖示位置轉(zhuǎn)過180°過程中，通過線框任意橫截面的電荷量為q＝Δt＝＝，D正確。]
隨堂對點自測
1.BD　[由ω＝2πf得交流電的頻率f＝2 Hz，所以周期為0.5 s，A錯誤，D正確；當(dāng)t＝0時，電動勢最小，穿過線圈的磁通量最大，線圈平面與磁感線垂直，B正確；當(dāng)t＝0.5 s時，線圈處于中性面位置，e為零，C錯誤。]
2.A　[由題圖可知T＝0.2 s，Im＝10 A，故頻率f＝＝5 Hz，I＝＝5 A＝7.07 A，選項A正確，B、C、D錯誤。]
3.D　[由交變電流的有效值定義可得Q方＝·＋·＝T，Q正＝T＝T＝T，故Q方∶Q正＝2∶1，故D正確。]
4.BC　[中性面的特點是線框平面與磁場垂直，穿過線框的磁通量最大，磁通量變化率最小，則時刻線框平面與中性面重合，A錯誤；感應(yīng)電動勢最大值為Em＝Φmω＝Φm，對正弦交流電，感應(yīng)電動勢的有效值為E＝＝，B正確；由功能關(guān)系知，線框轉(zhuǎn)一周外力做的功等于產(chǎn)生的電能，W＝E電＝T＝，C正確；由法拉第電磁感應(yīng)定律知，從t＝0到t＝的過程中，＝＝＝，D錯誤。](共60張PPT)
第2節(jié)　正弦交變電流的描述
第三章　交流電
1.知道描述交流電的峰值、有效值、瞬時值、平均值、周期、頻率等物理量，并理解這些物理量的意義。
2.知道交流電的周期、頻率、角速度三者間的關(guān)系。
3.理解交流電有效值的含義，會根據(jù)有效值的定義求交流電的有效值。
4.會用正弦式交流電的公式和圖像解決周期、頻率、峰值、瞬時值和有效值的相關(guān)問題。
學(xué)習(xí)目標(biāo)
目 錄
CONTENTS
知識點
01
隨堂對點自測
02
課后鞏固訓(xùn)練
03
知識點
1
知識點二　峰值　有效值
知識點一　周期和頻率
知識點三　交變電流的“四值”
知識點一　周期和頻率
如圖所示是初中物理課上我們熟悉的手搖發(fā)電機，搖動時能夠產(chǎn)生交流電，根據(jù)轉(zhuǎn)動方向的不同，發(fā)光二極管會頻閃發(fā)光，想一想這能說明交流電具有什么特點？
提示　說明了線框在磁場中轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的交流電具有周期性。
1.周期：交流電做一次________變化所需的時間，用符號T表示，單位是s。
2.頻率：交流電完成周期性變化的______與所用時間的比，用符號f表示，單位是 Hz。
3.角速度：產(chǎn)生交流電的線圈單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的______，用符號ω表示，單位是rad/s。
周期性
次數(shù)
角度
4.周期(T)、頻率(f)、角速度(ω)的物理意義和換算關(guān)系
(1)交流電隨時間做周期性變化，周期、頻率和角速度就是表征其變化______的物理量。
快慢
5.我國交流電的頻率和周期：f＝______ Hz，T＝0.02 s。
6.發(fā)電機的線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動一周，交流電就完成一次周期性變化，電壓、電流都按正弦規(guī)律變化一次，電流方向在一個周期內(nèi)改變兩次。
50
7.正弦交流電的表達(dá)式和圖像
說明：(1)表格中表達(dá)式僅限于線圈自經(jīng)過中性面開始計時的情況。
(2)在軸與磁場垂直的前提下，交流電的表達(dá)式與軸的位置無關(guān)。
C
例1 關(guān)于正弦交流電的周期和頻率，下列說法正確的是(　　)
A.正弦交流電最大值連續(xù)出現(xiàn)兩次的時間間隔等于周期
B.1 s內(nèi)交流電出現(xiàn)最大值的次數(shù)等于頻率
C.交流電方向變化的頻率為交流電頻率的2倍
D.頻率為50 Hz的交流電，其周期等于0.05 s
D
訓(xùn)練1 某閉合線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交變電動勢瞬時值表達(dá)式為e＝10sin(2πt) V，則(　　)
A.交變電流的頻率為2 Hz
B.交變電流的周期為0.25 s
C.線圈的角速度為π rad/s
D.當(dāng)t＝0.25 s時，感應(yīng)電動勢為10 V
BD
訓(xùn)練2 (多選)矩形金屬線圈繞垂直于磁場方向的軸在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢e隨時間t變化的情況如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A.此交變電流的頻率為0.2 Hz
B.1 s內(nèi)電流方向變化10次
C.t＝0.1 s時，線圈平面與磁場方向平行
D.1 s內(nèi)線圈轉(zhuǎn)5圈
知識點二　峰值　有效值
如圖甲、乙所示，兩個電爐分別用恒定電流和交流電燒水，設(shè)其他條件都相同，若I＝3 A的恒定電流和交流電都是用10分鐘把水燒開。
(1)兩個電爐產(chǎn)生的熱量相同嗎？
(2)交流電的大小和方向時刻發(fā)生變化，描述起來就比較困難，這個實驗對你有什么啟發(fā)？
提示　(1)相同。(2)恒定電流3 A能等效替代本次實驗中的交流電計算熱量。
1.峰值
(1)定義：交流電在一個周期內(nèi)電壓和電流所能達(dá)到的______值。
(2)實際意義：電容器、二極管等元器件在交流電路中使用時，就要注意交流電壓的峰值不能超過它們所能承受的電壓，否則就有被擊穿而損壞的危險。
最大
2.有效值
(1)定義：如果交流電與某一直流電通過同一電阻，在交流電的一個周期內(nèi)產(chǎn)生的______相等，則這個直流電的電流和電壓值，就分別稱為相應(yīng)交流電電流和電壓的有效值。
(2)應(yīng)用
①我們平常所說的交流電的電壓和電流值，指的都是有效值。
②交流電流表和交流電壓表表盤上標(biāo)示的數(shù)值是有效值，只適用于測量正弦交流電。
③交流用電設(shè)備上所標(biāo)的額定電壓和額定電流都是有效值。
熱量
3.正弦交流電的峰值與有效值之間的關(guān)系
4.交流電有效值的理解
(1)交流電的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來規(guī)定的。
(2)等效是指恒定電流和交流電在相同的時間內(nèi)，在相同的電阻上產(chǎn)生的熱量相同。
5.交流電有效值的計算
6.幾種常見電流的有效值
B
例2 一交流電隨時間而變化的圖像如圖所示，此交流電的有效值是(　　)
求解有效值時應(yīng)注意的問題
對一個周期內(nèi)存在幾種形式的交流電，其有效值不是各段的算術(shù)平均值，而是要用焦耳定律分段求熱量，再把各段熱量求和，最后再根據(jù)焦耳定律求出有效值。　　　　
B
訓(xùn)練3 匝數(shù)為100的線圈通有如圖所示的交流電(圖中曲線為余弦曲線的一部分)，單匝線圈電阻r＝0.02 Ω，則在0～10 s內(nèi)線圈產(chǎn)生的焦耳熱為(　　)
A.80 J B.85 J
C.90 J D.125 J
B
知識點三　交變電流的“四值”
貨　號：PCD601C　　　　 工作壓強：70 kPa
型　號：MY－CD60 額定容量：6.0 L
額定電壓：220 V～50 Hz 額定功率：1 000 W
甲
乙
(1)圖甲為一用電器的銘牌，其中的額定電壓指什么值？
(2)為保證保險絲管(如圖乙)正常使用，應(yīng)考慮交變電流哪一個值？
提示　(1)交變電流中電壓的有效值。
(2)交變電流的有效值。
正弦式交變電流的“四值”對比
解析　(1)e＝Emsin ωt＝NBS×2πnsin(2πnt)
D
訓(xùn)練5 如圖所示，閉合矩形線框ABCD以恒定的角速度ω繞對角線AC轉(zhuǎn)動。AC的左側(cè)存在著垂直紙面向外、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，已知AB長為l1，BC長為l2，線框電阻為R。t＝0時刻線框平面與紙面重合，下列說法正確的是(　　)
隨堂對點自測
2
BD
1.(周期和頻率)(多選)一矩形線圈在勻強磁場中以角速度4π rad/s勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交變電動勢的圖像如圖所示，則(　　)
A.交流電的頻率是4π Hz
B.當(dāng)t＝0時，線圈平面與磁感線垂直
C.當(dāng)t＝0.5 s時，e有最大值
D.交流電的周期是0.5 s
解析　由ω＝2πf得交流電的頻率f＝2 Hz，所以周期為0.5 s，A錯誤，D正確；當(dāng)t＝0時，電動勢最小，穿過線圈的磁通量最大，線圈平面與磁感線垂直，B正確；當(dāng)t＝0.5 s時，線圈處于中性面位置，e為零，C錯誤。
A
2.(交流電的峰值)一個正弦交流電的圖像如圖所示，下列說法正確的是(　　)
A.周期是0.2 s，電流的峰值是10 A
B.周期是0.15 s，電流的峰值是10 A
C.頻率是5 Hz，電流的有效值是10 A
D.頻率是0.2 Hz，電流的有效值是7.07 A
D
3.(交流電的有效值)一電阻接到方波交流電源上，在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q方；若該電阻接到正弦交流電源上，在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q正。該電阻上電壓的峰值均為u0，周期均為T，如圖甲、乙所示，則Q方∶Q正等于(　　)
BC
4.(交流電的“四值”)(多選)單匝閉合矩形線框電阻為R，在勻強磁場中繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動，穿過線框的磁通量Φ與時間t的關(guān)系圖像如圖所示。下列說法正確的是(　　)
課后鞏固訓(xùn)練
3
D
題組一　交流電的周期、頻率和圖像
對點題組練
1.一種自行車，它有能向自行車車頭燈泡供電的小型發(fā)電機，其原理示意圖如圖甲所示；圖中N、S是一對固定的磁極，磁極間有一固定在絕緣轉(zhuǎn)軸上的矩形線圈，轉(zhuǎn)軸的一端有一個與自行車后輪邊緣接觸的摩擦輪。如圖乙所示，當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動時，因摩擦而帶動摩擦輪轉(zhuǎn)動，從而使線圈在磁場中轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生電流給車頭燈泡供電，下列說法正確的是(　　)
A.自行車勻速行駛時線圈中產(chǎn)生的電流恒定
B.自行車的速度加倍，線圈中產(chǎn)生的電流周期
加倍
C.線圈匝數(shù)越多，穿過線圈的磁通量的變化率越大
D.知道摩擦輪和后輪的半徑，就可以知道后輪轉(zhuǎn)一周的時間里電流方向變化的次數(shù)
B
2.甲、乙兩矩形單匝金屬線圈分別繞與磁感線垂直的軸在同一勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，輸出交流電的感應(yīng)電動勢隨時間變化的圖像如圖中甲、乙所示，則(　　)
A.甲線圈的頻率是乙線圈頻率的2倍
B.甲線圈的面積是乙線圈面積的6倍
C.t＝1 s時，穿過兩線圈的磁通量均為零
D.t＝2 s時，兩線圈均與磁感線平行
解析　由題圖知，甲的周期為2 s，乙的周期為1 s，所以f甲∶f乙＝1∶2，選項A錯誤；甲的電動勢峰值為6 V，乙的電動勢峰值為2 V，由Em＝BSω可知S甲∶S乙＝6∶1，選項B正確；當(dāng)線圈處于中性面時，穿過線圈的磁通量最大，而感應(yīng)電動勢為零；當(dāng)線圈處于中性面垂面位置時，穿過線圈的磁通量為零，而感應(yīng)電動勢最大。t＝1 s和t＝2 s時，兩線圈均處于中性面位置，選項C、D錯誤。
C
題組二　峰值和有效值
3.如圖所示的交變電流由正弦交變電流的一半和反向脈沖電流組合而成，則這種交變電流的有效值為(　　)
C
4.如圖所示，實驗室一臺手搖交流發(fā)電機，內(nèi)阻r＝1 Ω，外接R＝9 Ω的電阻。閉合開關(guān)S，當(dāng)發(fā)電機轉(zhuǎn)子以某一轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生的電動勢e＝10 sin(10πt)V，則(　　)
B
5.如圖甲所示，在勻強磁場中，一矩形金屬線圈兩次分別以不同的轉(zhuǎn)速繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交變電動勢圖像如圖乙中曲線a、b所示，則(　　)
A
6.(2024·福建廈門期末)兩個完全相同的電熱器，分別通以如圖甲、乙所示的交變電流，在一段相同且較長時間內(nèi)，它們產(chǎn)生的熱量之比為Q1∶Q2＝4∶1，則I1∶I2等于(　　)
A.4∶1 B.2∶1
C.1∶2 D.1∶1
C
7.如圖所示，某圓形N匝金屬線圈放置在勻強磁場中，磁場方向垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強度大小為B，線圈的面積為S，電阻不計，線圈可繞OO′自由轉(zhuǎn)動，并通過電刷與外電路相連，定值電阻的阻值為R，電壓表為理想交流電表，現(xiàn)使線圈從圖示位置勻速轉(zhuǎn)動，周期為T，下列說法正確的是(　　)
綜合提升練
A
8.如圖甲為風(fēng)力發(fā)電的簡易模型，在風(fēng)力的作用下，風(fēng)葉帶動與其固定在一起的永磁鐵轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速與風(fēng)速成正比。某一風(fēng)速時，線圈中產(chǎn)生的正弦交流電如圖乙所示，則(　　)
A.電流的表達(dá)式為i＝0.6 sin 10πt(A)
B.磁鐵的轉(zhuǎn)速為10 r/s
C.風(fēng)速加倍時電流的表達(dá)式為i＝1.2 sin 10πt(A)
D.風(fēng)速加倍時線圈中電流的有效值為1.2 A
AB
BD
10.(多選)(2021·浙江1月選考，16)發(fā)電機的示意圖如圖甲所示，邊長為L的正方形金屬框，在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中以恒定角速度繞OO′軸轉(zhuǎn)動，阻值為R的電阻兩端的電壓如圖乙所示。其他電阻不計，圖乙中的Um為已知量。則金屬框轉(zhuǎn)動一周(　　)
AC
11.(多選)(2023·湖南卷，9)某同學(xué)自制了一個手搖交流發(fā)電機，如圖所示。大輪與小輪通過皮帶傳動(皮帶不打滑)，半徑之比為4∶1，小輪與線圈固定在同一轉(zhuǎn)軸上。線圈是由漆包線繞制而成的邊長為L的正方形，共n匝，總阻值為R。磁體間磁場可視為磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場。大輪以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，帶動小輪及線圈繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸與磁場方向垂直。線圈通過導(dǎo)線、滑環(huán)和電刷連接一個阻值恒為R的燈泡。假設(shè)發(fā)電時燈泡能發(fā)光且工作在額定電壓以內(nèi)，下列說法正確的是(　　)

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