1、交变电流的产生及其描述1.2020贵州贵阳摸底一交变电流随时间的变化规律如图所示,则此交流电电流的有效值为()A.3 AB.10 AC.2 AD.22 A2.2020湖南郴州检测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P2.如果电热器电阻不变,则此交流电源输出电压的最大值为()A.5 V B.52 V C.10 V D.102 V3.2020北京丰台区检测如图甲所示,R1和R2是材料相同、厚度相同、上下截面为正方形的导体,边长之比为21,通过导体的电流方向如虚线箭头所示;现将R1、R2串联接入正弦交流电路,如图乙所示;交
2、流电源的电压u随时间t变化的情况如图丙所示,电源内阻不计,则下列说法正确的是()A.导体R1和R2的阻值之比为12B.流过导体R1和R2的电流大小之比为12C.导体R1两端的电压最大值为220 VD.导体R2两端的电压有效值为110 V4.2019北京顺义区二模如图所示,一边长为L、匝数为N、电阻不计的正方形线圈abcd在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度绕转轴OO匀速转动,轴OO垂直于磁感线(磁感线方向水平向右)且位于线圈平面内,在线圈外接一含有理想变压器和理想交流电压表的电路,变压器原、副线圈的匝数分别为n1和n2,保持线圈以恒定角速度转动,则下列判断正确的是()A.交流电压表V1的示数等
3、于NBL2B.变压器的输入功率与输出功率之比为n1n2C.交流电压表V2的示数为副线圈两端电压的有效值D.在图示位置时线圈中磁通量为零,感应电动势最小5.名师原创如图所示的电路中,电源产生的是正弦式交变电流,电压表为理想交流电压表,二极管为理想二极管,开关K断开和闭合时,回路内的功率的比值P1P2和电压表的读数的比值U1U2分别为()A.2212B.1212C.2222D.12226.2019湘赣十四校二模如图甲所示,一电阻为r=2 的单匝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Rm=4
4、 ,使滑片P位于滑动变阻器正中间,定值电阻R1=7 ,R2=2 ,其他电阻不计.闭合开关S,从线圈平面与磁场方向平行时开始计时,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间t变化的图象,则下列说法正确的是()A.电阻R2上的热功率为0.5 WB.t=0.02 s时,滑动变阻器R两端的电压瞬时值为零C.线圈产生的电动势随时间的变化规律是e=102cos 100t(V)D.线圈从t=0到t=1600 s的转动过程中,通过R1的电荷量为1200 C7.2019四川棠湖中学模拟,10分如图所示是一个交流发电机的示意图,矩形线框abcd处于匀强磁场中,已知ab=bc=10 cm
5、,匀强磁场的磁感应强度B=1 T,线圈的匝数N=100,线圈的总电阻r=5 ,外电路负载电阻R=5 ,线圈以n=10 rad/s的转速,绕垂直于磁场的轴匀速转动,电表是理想电表,求:(1)电压表的示数;(2)从图示位置开始经160 s时,感应电动势的瞬时值;(3)从图示位置开始经160 s的这段时间内通过R的电荷量;(4)线圈匀速转动一周外力做的功.考点1交变电流的产生及其描述1.B本题考查交变电流有效值的计算.由交变电流有效值的意义有I2RT=I12RT2+I22RT2,将I1=2 A,I2=-4 A,T=0.2 s代入计算可知,此交变电流的有效值I=10 A,B项正确,A、C、D项错误.2
6、.C接10 V直流电源时有P=U2R=(10V)2R;接交流电源时有P2=U有效22,联立得U有效=52 V,故交流电压最大值Um=2U有效=10 V,C正确.3.D设导体的电阻率为、厚度为d,边长为L,根据电阻定律公式R=LS=LdL=1d,结合R1和R2的材料相同、厚度相同,可知R1R2=11,所以A选项错误;因为R1和R2串联在交流电路中,流过它们的电流相等,所以B选项错误;由题意和图丙可知,电源电压的最大值为2202 V,再结合R1R2=11,可知电阻R1、R2两端的电压最大值均为1102 V,所以选项C错误;结合选项C可知R2两端的电压有效值为11022 V=110 V,所以D选项正
7、确.4.C根据交变电流的产生原理,感应电动势的最大值为Em=NBL2,交流电压表V1、V2测得的是对应两点间交流电压的有效值,由于电源内阻不计,故U1=Em2=NBL22,所以选项A错误,C正确;根据理想变压器有关规律,可知变压器的输入功率与输出功率相等,所以选项B错误;正方形线圈在图示位置与中性面垂直,磁通量为零,磁通量变化率最大,故感应电动势最大,选项D错误.5.D二极管为理想二极管,开关K断开时,二极管只有一半时间导通,因此灯泡只有一半时间工作;开关K闭合时,灯泡一直工作,故开关K断开和闭合时,回路内的功率的比值P1P2=12;电压表的读数为有效值,根据P=U2R可得U1U2=22,选项
8、D正确.6.A外电路的结构为滑动变阻器的右侧与电阻R2并联.当滑片P位于滑动变阻器正中间时,并联电阻的总阻值R并=1 ,因此外电阻的总阻值为R=R1+R并+Rm2=10 .线圈转动过程中理想交流电压表示数U=10 V,线圈电阻r=2 ,根据UR=ER+r可得电动势的有效值E=12 V,最大值Em=122 V.从线圈平面与磁感线平行时开始计时,线圈产生的电动势随时间的变化规律是e=Emcos (2Tt)=122cos 100t(V),选项C错误;回路中电流的有效值为I=ER+r=1 A,电阻R2上的热功率为P=(I2)2R2=0.522 W=0.5 W,选项A正确;由图乙可知t=0.02 s时,
9、线圈内的磁通量为零,磁通量的变化率最大,感应电动势最大,滑动变阻器R两端的电压瞬时值最大,选项B错误;线圈从t=0到t=1600 s的转动过程中,线圈转过的角度为=tT2=16000.022=6,通过R1的电荷量为q=r+R=msin 6r+R,根据电动势的最大值Em=BS=2Tm=122 V,联立解得q=2200 C,选项D错误.7.解析:(1)角速度=2n,故Em=NBS=62.8 V(1分)电动势有效值E=Em2=44.4 V(1分)电路中的电流I=ER+r=4.44 A(1分)电压表的示数U=IR=22.2 V.(1分)(2)电动势瞬时值表达式为e=Emcos 2nt(1分)当t=160 s时,e=31.4 V.(1分)(3)平均电动势E=Nt=NBSsin60160 s=303 V(1分)通过R的电荷量q=It=ER+rt=320 C.(1分)(4)由功能关系式知W=Q=I2(R+r)T=19.7 J.(2分)