1、专题十交变电流第1讲交变电流的产生和描述一、单项选择题1某交流电压为u6 sin 314t V，则以下说法正确的是()用此交流电作打点计时器的电源时，打点周期为0.02 s；把额定电压为6 V的小灯泡接到此电源上，小灯泡正常发光；把额定电压为6 V的小灯泡接到此电源上，小灯泡将被烧毁；耐压6 V的电容器不能直接用在此电源上A B C D2(2015年陕西宝鸡质检)如图K1011所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的正弦交流电的图象，调整线圈转速后，所产生的正弦交流电的图象如图线b所示以下关于这两个正弦交流电的说法，正确的是()图K1011A线圈先后两次转速之比为12B交流电a的电压瞬时
2、值u10sin 0.4t (V)C交流电b的电压峰值为 VD在t0时刻穿过线圈的磁通量为零3如图K1012所示，图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻，则经过1 min后，两电阻消耗的电功之比W甲W乙为()图K1012A1 B12 C13 D164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K1013甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则()甲乙图K1013At0.005 s时线框的磁通量变化率为零Bt0.01 s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311 VD线框产生的交变电动势频率为100
3、 Hz5一个小型电热器若接在输出电压为10 V的直流电源上，消耗电功率为P；若把它接在某个正弦交流电源上，其消耗的电功率为.如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为()A5 V B5 VC10 V D10 V6面积为S的两个电阻相同的线圈，分别放在如图K1014所示的磁场中，图甲中是磁感应强度为B0的匀强磁场，线圈在磁场中以周期T绕OO轴匀速转动，图乙中磁场的变化规律为BB0cos，从图示位置开始计时，则()图K1014A两线圈的磁通量变化规律不同B两线圈中感应电动势达到最大值的时刻不同C经相同的时间t(tT)，两线圈产生的热量不相同D从此时刻起，经时间，流过两线圈横截面的电荷量相同
4、二、多项选择题7如图K1015甲所示，一单匝圆形闭合导线框半径为r，线框电阻为R，连接一交流电流表(内阻不计)线框内充满匀强磁场，已知该磁场磁感应强度B随时间按正弦规律变化，如图乙所示(规定向下为B的正方向)，则下列说法正确的是()甲乙图K1015A0.005 s时线框中的感应电流最大B0.01 s时线框中感应电流方向从上往下看为顺时针方向C0.015 s时电流表的示数为零D00.02 s内闭合导线框上产生的热量为8如图K1016所示为交变电流产生的示意图，在磁感应强度为B的匀强磁场中线圈绕OO轴以角速度匀速转动，线圈匝数为N，线圈总电阻为r，线圈面积为S，外电路电阻为R.在线圈由图示位置转过
5、90的过程中，下列说法正确的是()图K1016A磁通量的变化量NBSB平均感应电动势C电阻R产生的焦耳热QD电阻R产生的焦耳热QR三、非选择题9均匀导线弯成的正方形闭合线框abcd边长为10 cm，每边的电阻值为0.1 .把线框放在磁感应强度为B0.1 T的匀强磁场中，使它绕轴O1O2以100 rad/s的角速度旋转，旋转方向如图K1017所示(沿O2O1由O2向O1看为顺时针方向)已知O1、O2两点分别在ad和bc上，轴O1O2在线框平面内，并且垂直于B，O1d3O1a，O2c3O2b.(1)当线框平面转至和B平行的瞬间：每边产生的感应电动势的大小各是多少？线框内感应电流的大小是多少，方向如
6、何？(2)求线框由图所示位置旋转的过程中，产生的平均电动势的大小(3)线框旋转一周内产生的热量为多少？图K101710如图K1018所示，一交流发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动，线圈匝数N100，线圈电阻r3 ，abcd0.5 m，bcad0.4 m，磁感应强度B0.5 T，电阻R311 ，当线圈以n300 r/min的转速匀速转动时，求：(1)感应电动势的最大值(2)t0时刻，线圈在图示位置，写出此交变电流电动势的瞬时值表达式(3)此电压表的示数图K101811图K1019甲是交流发电机模型示意图在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO转动，由线圈
7、引出的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕OO转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路图乙是线圈的主视图，导线ab和cd分别用它们的横截面来表示已知ab长度为L1，bc长度为L2，线圈以恒定角速度逆时针转动(只考虑单匝线圈)甲乙丙图K1019(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达式(2)线圈平面处于与中性面成0夹角位置时开始计时，如图丙所示，试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式(3)若线圈电阻为r，求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热(其他电阻均不计)专题十
8、交变电流第1讲交变电流的产生和描述1D解析：据314 rad/s，可知此交流电的周期为T0.02 s，小灯泡的额定电压指的是交流电压的有效值，而电容器的耐压值指的是交流电压的最大值2C3C解析：电功的计算，I要用有效值计算，图甲中，由有效值的定义得2R210202R2102IR6102，解得I1 A；图乙中，I的值不变，I21 A由WUItI2Rt，可以得到W甲W乙II13，C正确4B解析：本题考查正弦交流电的图象，意在考查考生根据正弦交流电的图象获取交流电特征信息的能力t0.005 s时感应电动势最大，线框的磁通量变化率也最大，A错误t0.01 s时感应电动势为零，穿过线框磁通量最大，线框平
9、面与中性面重合，B正确感应电动势的最大值为311 V，有效值则为 V，C错误所产生电动势的周期为0.02 s，频率等于周期的倒数，为50 Hz，D错误5C解析：设该电热器的电阻为R，题中正弦交流电源输出电压的有效值为U，则；加直流电时，P；又由最大值UmU，可解出Um10 V故选项C正确6D解析：图甲中线圈的磁通量变化规律为甲B0Scost，图乙中的磁通量变化规律为乙B0Scost.由于两线圈的磁通量变化规律相同，则两线圈中感应电动势的变化规律也相同，达到最大值的时刻和有效值E也相同又因两线圈电阻相同，所以Qt也相同，经过时间，流过两线圈横截面的电荷量也相同，故D项正确7BD解析：线圈中的感应
10、电动势为Er2，感应电流为i，在0.005 s，0，则i0，A项错；由楞次定律知在0.01 s时感应电流方向为顺时针方向(从上往下看)，B项正确；交流电流表测量的是交变电流的有效值，C项错；感应电动势的峰值为EmBmr2，一个周期导线框上产生的热量为QT，D项正确8BD解析：穿过某个面的磁通量与线圈匝数无关，线圈在题设的条件下，其磁通量的变化量BS，选项A错；线圈转过90的时间t，所以平均电动势NN，选项B正确；线圈产生的感应电动势的有效值为E，回路中电流的有效值为I.所以，电阻R上产生的热量为QI2Rt2R，选项D正确，答案为BD.9解：(1)令L表示正方形线框的边长，R表示其每边的电阻值，
11、则L0.1 m，R0.1 ，设此时cd段感应电动势的大小为E1，ab段感应电动势的大小为E2，则E1BLv1BL20.075 VE2BLv2BL20.025 Vda段和bc段不切割磁感线，所以它们的电动势都是零线框中的感应电动势EE1E20.1 V线框中的感应电流为I0.25 A根据楞次定律可判断电流方向沿dcbad.(2)根据法拉第电磁感应定律，线框由图所示位置旋转的过程中，产生的平均电动势的大小 V0.083 V.(3)线框旋转一周产生的热量为Q2R总T24R7.85104 J.10解：(1)根据角速度与转速的关系得2n10 rad/s感应电动势的最大值为EmNBS1000.50.50.4
12、10 V100 V314 V.(2)在图示的位置，导线切割磁感线的有效速度最大，瞬时电压也最大，故此交变电流电动势的瞬时值表达式为e314 cos 10t.(3)电动势的有效值E由闭合电路的欧姆定律I部分闭合电路的欧姆定律I代入数据，求得U220 V.11解：(1)矩形线圈abcd转动过程中，只有ab和cd切割磁感线，设ab和cd的转动速度为v，则v在t时刻，导线ab和cd因切割磁感线而产生的感应电动势均为E1BL1v由图可知vvsin t则整个线圈的感应电动势为e12E1BL1L2sin t.(2)当线圈由题图丙位置开始运动时，在t时刻整个线圈的感应电动势为e2BL1L2sin (t0)(3)由闭合电路欧姆定律可知I这里E为线圈产生的电动势的有效值E则线圈转动一周在R上产生的焦耳热为QRI2RT其中T于是QRR2.
