1、微专题76 交流电的产生与描述1交变电流的产生往往与交变电流图像结合出题，要能将交变电流的图像与线圈的转动过程一一对应起来，分析电流、电动势、磁通量的变化规律2交流电有效值是根据热效应等效计算的1(多选)(2019云南玉溪一中第五次调研)图1甲为一台小型发电机的构造示意图，内阻r5.0，外电路电阻R95，电路中其余电阻不计发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈匝数n100.转动过程中穿过每匝线圈的磁通量随时间t按正弦规律变化，如图乙所示，(3.14，1.4)则 ()图1A该小型发电机的电动势的最大值为200VBt3.14102s时，磁通量的变化率为2Wb
2、/sCt3.14102s时，串联在外电路中的交流电流表的读数为2ADt3.14102s时，串联在外电路中的交流电流表的读数为1.4A2(2020安徽宣城市调研)图2甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其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(OO沿水平方向)匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与电阻R10连接，与电阻R并联的交流电压表为理想电压表，示数是10V图乙是矩形线圈中磁通量随时间t变化的图像线圈内阻不计，则()图2A此交流发电机的电动势平均值为10VBt0.02s时R两端的电压瞬时值为零CR两端的电压u随时间t变化的规律是u10cos (100t) VD当a
3、b边速度方向向上时，它所受安培力的方向也向上3(多选)(2019安徽皖江名校联盟摸底大联考)如图3所示为交流发电的简易图，n匝矩形线圈的面积为S，整个装置处在磁感应强度为B的竖直向下匀强磁场中，已知线圈的电阻值为r，通过电刷与定值电阻R相连接，与定值电阻并联一理想的交流电压表，现矩形线圈绕中心轴线OO以恒定的角速度匀速转动t0时刻线圈处在中性面下列说法正确的是()图3At0时刻流过定值电阻的电流方向向左B线圈中产生感应电动势的瞬时表达式为enBSsint(V)C线圈转动的过程中，电压表的读数为nBSD从t0时刻起，线圈转过60时流过定值电阻的瞬时电流为4(多选)(2019江苏扬州市一模)电阻为
4、1的矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动，线圈的电动势随时间变化的图像如图4所示现把线圈的电动势加在电阻为9的电热丝上，则下列说法正确的是()图4A线圈转动的角速度为31.4rad/sB如果线圈转速提高一倍，则电流发生改变C电热丝两端的电压U100VD电热丝的发热功率P1800W5(多选)如图5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，理想交流电流表串联在电路中测量电流的大小对此，下列说法正确的是()图5A电阻R两端电压变化规律的函数表达式为u2.5sin (200t) VB电阻R消耗的电功率为1.25WC如图丙所示，若此交变电流由一矩
5、形线框在匀强磁场中匀速转动产生，当线圈的转速提升一倍时，电流表的示数为1AD这一交变电流与图丁所示电流比较，其有效值之比为16(多选)(2020湖北黄冈中学模拟)如图6甲所示是一种振动发电装置的示意图，半径为r0.1m、匝数n20的线圈位于辐向分布的磁场中，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右视图如图乙所示)，线圈所在位置的磁感应强度的大小均为BT，线圈电阻为R10.5，它的引出线接有R29.5的小电珠L，外力推动线圈框架的P端，使线圈沿轴线做往复运动，线圈运动速度v随时间t变化的规律如图丙所示(摩擦等损耗不计)，则()图6A小电珠中电流的峰值为0.16AB小电珠中电流的有效值为0.16AC
6、电压表的示数约为1.5VDt0.1s时外力的大小为0.128N7(多选)(2019湖南十二校联考)如图7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()图7A图示位置线圈中的感应电动势最大为EmBL2B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eBL2sintC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Q答案精析1ABD从t图线可以看出，max1.010
7、2 Wb，T3.14102 s，感应电动势的最大值Emaxnmax1001102 V200 V，故A正确；t3.14102 s时，磁通量的变化率最大，最大值为 Wb/s2 Wb/s，故B正确；电路中电流有效值I A A，则串联在外电路中的交流电流表的读数为 A，故C错误，D正确2C矩形线圈绕垂直于磁场的转轴匀速转动，产生正弦交流电，外电阻R10 ，电压表示数为10 V，说明10 V，即电动势最大值为Em10 V，所以平均值一定比Em10 V小，选项A错t0.02 s时，磁通量的变化率最大，故产生的感应电动势最大，R两端的电压瞬时值最大，故B错误；由题图乙知T0.02 s，W100 rad/s，
8、在t0时刻，产生的感应电动势最大，故满足余弦函数关系，即U10cos (100t)V，C正确；根据楞次定律，感应电流总是阻碍线圈的转动，所以当ab边速度方向向上时，它所受安培力的方向向下，选项D错3BDt0时刻线圈与磁场方向垂直，即线圈的速度与磁场方向平行，因此t0时感应电动势为零，感应电流为零，A错误；从中性面开始计时，感应电动势随时间按正弦规律变化，且最大感应电动势EmnBS，所以感应电动势的瞬时值表达式为enBSsint(V)，B正确；线圈转动的过程中，最大感应电动势EmnBS，则产生的感应电动势的有效值EnBS，因此电压表的示数为UnBS，C错误；线圈从t0开始转过60时，瞬间电流为i
9、，D正确4BD从题图中可知T0.02s，314rad/s，故选项A错误；其他条件不变，如果线圈转速提高一倍，角速度变为原来的两倍，则电动势最大值EmNBS变为原来的两倍，电压的有效值变为原来的两倍，根据欧姆定律可知电流发生改变，故选项B正确；该交流电压的最大值为200V，所以有效值为100V，U100V90V，故选项C错误；根据P得PW1800W，故选项D正确5AD题图乙所示电流的最大值为Im0.5A，周期为T0.01s，其角速度为200rad/s，由欧姆定律得UmImR2.5V所以电阻R两端电压的表达式为u2.5sin (200t) V，选项A正确该电流的有效值为I，电阻R消耗的电功率为PI
10、2R，解得P0.625W，B选项错误电流表的示数为有效值，若该交变电流由题图丙所示矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生，当转速提升一倍时，电动势的最大值EmnBS变为原来的2倍，电路中电流的有效值也是原来的2倍，为2A1A，选项C错误题图乙中的正弦交变电流的有效值为A，题图丁所示的交变电流虽然方向发生变化，但大小恒为0.5A，选项D正确6AD由题意及法拉第电磁感应定律知道，线圈在磁场中做往复运动，产生的感应电动势的大小符合正弦曲线变化规律，线圈中的感应电动势的峰值为EmnBlvnB2rvm，故小电珠中电流的峰值为ImA0.16A，选项A正确，B错误；电压表示数为UR21.07V，选项C错误；当t0.1s也就是时，外力的大小为FnB2rIm0.128N，选项D正确7BD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eBL2sint，B正确；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Q2R，D正确
