1、交变电流的产生及描述建议用时：45分钟1(2019广西桂林市、贺州市期末联考)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nanb，交流电b的最大值正确的是()甲乙A32， V B32， VC23， V D23， VB由题图可知，a的周期为0.4 s，b的周期为0.6 s，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32；曲线a表示的交变电动势最大值是10 V，根据EmnBS得曲线b表示的交变电动势
2、最大值是 V，故B正确，A、C、D错误。2如图所示，一半径为L的导体圆环位于纸面内，O为圆心。环内两个圆心角为90且关于O中心对称的扇形区域内分布有匀强磁场，两磁场的磁感应强度大小均为B、方向相反且均与纸面垂直。导体杆OM可绕O转动，M端通过滑动触点与圆环良好接触，在圆心和圆环间连有电阻R，不计圆环和导体杆的电阻，当杆OM以恒定角速度逆时针转动时，理想电流表A的示数为()A B C DAOM切割磁感线产生的电动势E，OM切割磁感线时产生的感应电流I，设电流的有效值为I有效，则IRT2I2RT，解得I有效，选项A正确。3小型交流发电机的矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间的关
3、系是正弦函数。将发电机与一个标有“6 V6 W”的小灯泡连接形成闭合回路，不计电路的其他电阻。当线圈的转速为n5 r/s时，小灯泡恰好正常发光，则电路中电流的瞬时值表达式为()Aisin 5t(A) Bisin 10t(A)Ci1.41sin 5t(A) Di1.41sin 10t(A)D因为小灯泡正常发光，所以电路中电流的有效值为I1 A，则电流的最大值为Im A1.41 A。因为转速n5 r/s，且2n，所以10 rad/s，故电路中电流的瞬时值表达式为t1.41sin 10t(A)，选项D正确。4(2019资阳模拟)如图甲所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴OO匀速转动，产生
4、的感应电动势e随时间t的变化曲线如图乙所示。若外接电阻的阻值R9 ，线圈的电阻r1 ，则下列说法正确的是()甲乙A线圈转速为100 rad/sB0.01 s末穿过线圈的磁通量最大C通过线圈的最大电流为10 AD电压表的示数为90 VC由乙图可知，线圈转动的周期T0.04 s，线圈转速n数值上等于频率，而f25 Hz，因此线圈转速为n25 r/s，故A项错误；0.01 s末，线圈产生的感应电动势最大，此时线圈处于与中性面垂直位置，穿过线圈的磁通量最小为零，故B项错误；根据闭合电路的欧姆定律可知Im A10 A，故C项正确；电压表测量的是有效值，故UR45 V，故D项错误。5(2020湖北黄冈市高
5、三模拟)一内阻值为R的电动机接到如图甲所示的正弦交流电源上，另一内阻值为R的电动机接到如图乙所示的正弦交流电源上。已知两电动机的输出效率相同，则在相同时间内，两电动机产生的电热之比Q1Q2为()甲乙A21 B41 C12 D14A由题图可知，两电源电压的有效值之比为U1U221依题意有，解得I1I2U12U211在相同时间内，两电动机产生的电热之比为Q1Q2(IRt)2II21，故选A。6(2019苏州期末)图甲为兴趣小组制作的无线充电装置中受电线圈示意图，已知线圈匝数n100匝、电阻r1 、横截面积S1.5103 m2，外接电阻R7 。线圈处在平行于线圈轴线的磁场中，磁场的磁感应强度随时间变
6、化如图乙所示，设磁场的正方向水平向左，则()甲乙A在t0.005 s时通过电阻R的电流大小为0B在t0.005 s时通过电阻R的电流方向由a流向bC在00.01 s内通过电阻R的电荷量q1.5103 CD在0.020.03 s内电阻R产生的焦耳热为Q1.8103 JC在t0.005 s时，磁通量变化最快，根据法拉第电磁感应定律，感应电动势最大，通过R的感应电流最大，故A错误；在t0.005 s时，根据楞次定律可知，感应电流方向由b流向a，故B错误；根据法拉第电磁感应定律En，I，qIt，联立可得q C1.5103 C，故C正确；由于磁感应强度按正弦规律变化， rad/s100 rad/s，所以
7、产生的感应电动势的最大值Emnm10041021.5103100 V0.6 V，电流的有效值为I A，在0.020.03 s内电阻R产生的焦耳热为QI2Rt70.01 J1.9103 J，故D错误。7如图所示，甲为小型旋转电枢式交流发电机，电阻为r2 的矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴OO匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与右侧电路连接，右侧电路中滑动变阻器R的最大阻值为R04 ，滑动片P位于滑动变阻器中点，定值电阻R17 ，R22 ，其他电阻不计。从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，闭合开关S。线圈转动过程中理想交流电压表示数是10 V，图乙是矩形线圈磁通量随时
8、间t变化的图象。则下列说法正确的是()甲乙A电阻R上的热功率为0.5 WB0.02 s时滑动变阻器R两端的电压瞬时值为零C线圈产生的电压随时间变化的规律是e10cos 100t(V)D线圈从零时刻转动到t s的过程中，通过R1的电荷量为 CA根据串并联电路的知识得：负载总电阻R总R110 ，理想交流电压表示数是10 V，所以干路电流I1 A，所以电阻R2上两端电压UR21 V，电阻R2上的热功率PR20.5 W，故A正确。由乙图可知，0.02 s通过线圈的磁通量为零，感应电动势最大，R两端的电压瞬时值不为零，故B错误。由乙图可知，T0.02 s，100 rad/s，电动势的有效值E10 V12
9、 V12 V，电动势的最大值Em12 V，所以线圈产生的e随时间t变化的规律是e12cos 100t(V)，故C错误。电动势的最大值Em12 VnBS，BS Wb。矩形线圈磁通量随时间t变化的规律为sin 100t Wb，线圈开始转动到t s的过程中，通过电阻R1的电量为 C，故D错误。8如图所示，线圈ABCD匝数n10，面积S0.4 m2，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10 rad/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80 VC线圈转动 s时瞬时感应电动势为
10、40 VD线圈产生的感应电动势的有效值为40 VB线圈在有界匀强磁场中将产生正弦半波脉动电流，故A错误；电动势最大值EmnBS80 V，故B正确；线圈转动 s、转过角度，瞬时感应电动势为eEmsin 40 V，故C错误；在一个周期时间内，只有半个周期产生感应电动势，根据有效值的定义有RRT，可得电动势有效值E40 V，故D错误。9如图所示，边长为L的正方形单匝线圈abcd，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线上，磁场的磁感应强度为B，若线圈从图示位置开始，以角速度绕OO轴匀速转动，则以下判断正确的是()A图示位置线圈中的感应电动势最大为EmBL2
11、B从图示位置开始计时，闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为eBL2cos tC线圈从图示位置转过180的过程中，流过电阻R的电荷量为qD线圈转动一周的过程中，电阻R上产生的热量为QD题图位置线圈中的感应电动势最小，为零，A错误；若线圈从题图位置开始转动，闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式eBL2sin t，B错误；线圈从题图位置转过180的过程中，流过电阻R的电荷量为qt，C错误；EmBL2，线圈转动一周的过程中，电阻R上产生的热量为QR，D正确。10(2019湖北省大冶市月考)如图甲所示，将阻值为R5 的电阻接到内阻不计的正弦交变电源上，电流随时间变化的规律如图乙所示，电压表、电流表均为理想
12、电表，下列说法正确的是()甲乙 丙丁A电压表两端读数为2.5 VB电阻R消耗的电功率为1.25 WC若此交变电流由一矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生，如图丙所示，当线圈的转速提升一倍时，电流表的示数为1 AD图乙交变电流与图丁所示电流比较，接同一电阻的发热功率之比为12D由图可知，电流的最大值Im0.5 A，则电压的最大值：UmImR0.55 V2.5 V，那么电压的有效值U1.25 V1.77 V，故A错误；R上的电功率PUI0.625 W，故B错误；转速增倍，电流也增倍，则电流的最大值变为1 A，有效值变为 A，则电流表读数为 A，故C错误；由有效值的概念可得丁的电流有效值为0.5 A，则
13、乙与丁的电流有效值之比为1，根据PI2R可知，发热功率之比为12，故D正确。11(2019天津高考)单匝闭合矩形线框电阻为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线框的感应电动势平均值为C线框转一周外力所做的功为D从t0到t过程中线框的平均感应电动势为C中性面的特点是与磁场垂直，穿过的磁通量最大，磁通量变化率最小，则时刻线框在中性面上，A错；电动势最大值为Emmm，对正弦交流电，E有，B错；由功能关系知，线框转一周外力做的功等于产生的电能，WE电T，C对；由法拉第电磁感应定律知，D错。12如图所示，
14、正方形线圈abcd的边长L0.3 m，线圈电阻为R1 。直线OO与ad边相距L，过OO且垂直纸面的竖直平面右侧有磁感应强度B1 T的匀强磁场，方向垂直纸面向里。线圈以OO为轴匀速转动，角速度20 rad/s，以图示位置为计时起点。则()A线圈中产生的交流电瞬时值表达式为u0.6cos 20tB流过ab边的电流方向保持不变C当t s时，穿过线圈的磁通量为0.06 WbD从t0到t s，穿过线圈磁通量的变化量大小为0.06 WbC当bc边在磁场中时，线圈中产生的交流电最大值为Em1BS11200.30.1 V0.6 V，则瞬时值表达式为u0.6sin 20t(V)；当ad边在磁场中时，线圈中产生的
15、交流电最大值为Em2BS21200.30.2 V1.2 V，瞬时值表达式为u1.2sin 20t(V)，选项A错误；每个周期电流方向改变两次，故B错误；t s时，线圈转过180，adOO在磁场中，垂直于磁场，故穿过线圈的磁通量为BL210.320.06 Wb，故C正确；从t0到t s，线圈转过90，此时线圈平面与磁场方向平行，磁通量为零，故穿过线圈磁通量的变化BS0.03 Wb，故D错误。13有一种儿童滑板车，轮子一转就闪闪发光。车轮里有磁体、线圈组成的简易发电系统，可对发光二极管供电。该发电系统简化为以下模型：一电阻为R、边长为L的单匝正方形均匀线圈abcd，处于磁感应强度大小为B、方向竖直
16、向上的匀强磁场中。现对线圈施加一外力F，使线圈以角速度绕bc边匀速转动，产生正弦交流电。已知线圈质量为m，重力加速度为g，求：(1)线圈在图示竖直位置时，产生的感应电动势大小E0及ad边受到的安培力大小FA；(2)线圈从图示竖直位置转过90的过程中，通过线圈截面的电荷量q；(3)在(2)的情况下，线框中产生的热量Q及外力F对线框做的功W。解析(1)线圈产生的感应电动势E0BL2形成的感应电流Iad边受到的安培力FABIL解得FA。(2)此过程产生的平均感应电动势平均感应电流则qt解得q。(3)产生电动势的有效值E产生的热量Q解得Q根据动能定理有mgWQ0解得WmgL。答案(1)BL2(2)(3
17、)mgL14如图所示，一个长为2L、宽为L的矩形线框，电阻为R，放在绝缘的水平面上，处于竖直向下的磁场中。在t0到t时间内，磁感应强度B不断增大，其变化率随时间t的变化关系式为ksin t(k0)，求：(1)t时，回路中的感应电动势的大小E和感应电流的方向；(2)线框的发热功率P；(3)某段时间内，回路中通过的电量q，求穿过线框的磁通量的变化量。解析(1)根据法拉第电磁感应定律回路中的感应电动势eS2kL2sin tt时，回路中的感应电动势E2kL2，感应电流方向为逆时针。(2)电动势的最大值Em2kL2由闭合电路欧姆定律 Im由于交变电流是正弦式的，所以I所以PI2R。(3)，qtt，解得qR。答案(1)2kL2，感应电流方向为逆时针(2)(3)qR
