1、重点强化卷(二)交变电流的产生及描述 (建议用时：60分钟)一、选择题1一矩形金属线圈共10匝，绕垂直磁场方向的转轴在匀强磁场中匀速转动，线圈中产生的感应电动势e随时间t变化的规律如图1所示，下列说法中正确的是() 【导学号：97192073】图1A此交流电的频率为0.2 HzB此感应电动势的有效值为1 VCt0.1 s时，线圈平面与磁场方向平行D在线圈转动过程中，穿过线圈的最大磁通量为 Wb【解析】由题图可知，此交流电的周期T0.2 s，频率f5 Hz，A错；E V，B错t0.1 s时，电动势为0，线圈平面与磁感线垂直，C错因EmnBS，其中n10，10 rad/s，故mBS Wb，D正确【
2、答案】D2如图2所示，一矩形线圈在有界匀强磁场中绕轴OO匀速转动，OO刚好是磁场的边界，若线圈的匝数为n，横截面积为S，转动的角速度为，磁场的磁感应强度为B，那么产生的交流电动势的有效值为()图2A.B.nBSC2nBSD.【解析】线圈中产生的感应电动势最大值为：EmnBS，又因为线圈转动时只有半个周期在磁场中，取一个周期为T.根据有效值的定义知2T.可得E，因此交流电动势的有效值为，选项D正确【答案】D3如图3所示是一多匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动所产生的感应电动势的图象，根据图象可知()图3A此感应电动势的瞬时表达式为e200sin(0.02t)VB此感应电动势的瞬时表达式为
3、e200sin(100t)VCt0.01 s时，穿过线圈的磁通量为零Dt0.02 s时，穿过线圈的磁通量的变化率最大【解析】由图知，Em200 V，100，A错，B对；t0.01 s和t0.02 s时，线圈处于中性面，C、D均错【答案】B4如图4所示，图甲、乙分别表示两种电压的波形，下列说法正确的是() 【导学号：97192074】甲乙图4A图甲表示交流电，图乙表示直流电B两种电压最大值都是311 VC两种电压的有效值相同D两种电压都是交流电压，但周期、频率、有效值都不同【解析】两种都是交流电，周期都是2102 s，最大值都是311 V，图甲的有效值为220 V，图乙中由于对应相同时刻，图甲电
4、压比图乙电压大，根据有效值的定义可知，图甲有效值要比图乙有效值大，A、C、D错，B对【答案】B5(多选)电阻为1 的某矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，产生的正弦交流电的图象如图5中图线a所示；当调整线圈转速后，该线圈中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5A在图中t0时刻穿过线圈的磁通量均为零B线圈先后两次转速之比为32C交流电a的电动势的有效值为5 VD交流电b的电动势的最大值为5 V【解析】由题图可知，t0时刻线圈中的感应电流为0，感应电动势为0，穿过线圈的磁通量的变化率为0，所以穿过线圈的磁通量最大，选项A错误；由题图可得线圈
5、先后两次转动的周期之比为0.40.623，所以转速之比为32，选项B正确；由题图可得交流电a的电流的最大值为10 A，有效值为 A5A，又矩形线圈的电阻为1 ，所以交流电a的电动势的有效值为5 V，选项C正确；由EnBS、可得电动势与周期成反比，所以交流电b的电动势的最大值为 V，选项D错误【答案】BC6如图6所示，为一正弦交流电通过一电子元件后的波形图，则下列说法正确的是()图6A这也是一种交流电B电流的变化周期是0.01 sC电流的有效值是1 AD电流通过100 的电阻时，1 s内产生的热量为200 J【解析】因电流方向不变，故不是交流电，A错；其周期为0.02 s，B错；由电流的热效应可
6、知2RI2RT，解得I1 A，故C对；由QI2Rt可知Q11001 J100 J，D错【答案】C7交流发电机线圈电阻r1 ，用电器电阻R9 ，电压表示数为9 V，如图7所示，那么该交流发电机() 【导学号：97192075】图7A电动势的峰值为10 VB电动势的有效值为9 VC交流发电机线圈通过中性面时电动势的瞬时值为10 VD交流发电机线圈自中性面转过90的过程中的平均感应电动势为 V【解析】电压表示数等于路端电压，电路中的电流为I A1 A，所以电动势的有效值为EI(Rr)1(19) V10 V，所以电动势的最大值为EmE10 V，故选项A、B错；线圈通过中性面时最大，但0，故e0，选项C
7、错；线圈从中性面转过90的过程中，BS，t，所以n，由于EmnBS，所以 V，选项D对【答案】D8(多选)如图8所示，交流电压u311sinV加在阻值为220 的电阻两端，则()图8A电压表的读数为311 VB电流表的读数为1.414 AC电流表的读数为1 AD2 s内电阻产生的电热是440 J【解析】电压表测的是有效值，故读数为 V220 V，电流表示数应为1 A，故2 s内电阻产生的电热QUIt440 J故C、D正确【答案】CD9正弦交变电源的电压是220 V，它跟电阻R11 210 和R2484 、电容器、电压表一起组成的电路如图9所示，图中电压表读数为U1，电容器的耐压值为U2，保险丝
8、D的熔断电流是I，则 () 【导学号：97192076】图9AU1220 VBU2220 VCU1220 VDI A【解析】电压表读数为电压有效值，即U1220 V，C对，A错；而用电器的耐压值必须不小于交流电的最大值，故U2220 V，B错；保险丝的熔断电流为有效值I A A A，D错【答案】C10(多选)如图10甲所示为电热毯电路示意图，交流电压u311sin(100t)V，当开关S接通时，电热丝的电功率为P0；当开关S断开时，加在电热丝上的电压如图乙所示，则()甲乙图10A开关接通时，交流电压表的读数为220 VB开关接通时，交流电压表的读数为311 VC开关断开时，交流电压表的读数为3
9、11 V，电热丝功率为D开关断开时，交流电压表的读数为156 V，电热丝功率为【解析】交流电压表的读数为有效值，计算热功率要用有效值开关接通时，交流电压峰值Um311 V，所以有效值U220 V，A正确；开关断开时，取一个周期T，电热丝产生的热量减半，所以电热丝功率为，由P，电压有效值为156 V，电压表示数为156 V，D正确【答案】AD二、计算题11如图11所示，一个小型旋转电枢式交流发电机，其矩形线圈的长度为a，宽度为b，共有n匝，总电阻为r，与线圈两端相接触的集流环上接有一个阻值为R的定值电阻，线圈以角速度在磁感应强度为B的匀强磁场中绕与磁场方向垂直的对称轴OO匀速转动，沿转轴OO方向
10、看去，线圈转动沿逆时针方向，t0时刻线圈平面与磁感线垂直图11(1)表示出线圈经过图示位置时，通过电阻R的感应电流的方向；(2)写出线圈转动过程中感应电动势的瞬时值表达式；(3)求线圈从t0位置开始到转过90的过程中的平均电动势；(4)求线圈从t0位置开始到转过60时的瞬时电流【解析】(1)根据右手定则或楞次定律判断可知，线圈中电流方向是badcb，故流过R的电流是自下而上 .(2)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EmnBab，所以感应电动势的瞬时值表达式为enBabsin t.(3)nn.(4)i.【答案】(1)自下而上(2)enBabsin t(3)(4)
11、12如图12甲所示，矩形线圈匝数N100匝，ab30 cm，ad20 cm，匀强磁场磁感应强度B0.8 T，绕轴OO从图示位置开始匀速转动，角速度100 rad/s，试求：甲乙图12(1)穿过线圈的磁通量最大值m为多大？线圈转到什么位置时取得此值？(2)线圈产生的感应电动势最大值Em为多大？线圈转到什么位置时取得此值？(3)写出感应电动势e随时间变化的表达式，并在图乙中作出图象【解析】(1)当线圈转至与磁感线垂直时，磁通量有最大值mBS0.80.30.2 Wb0.048 Wb(2)线圈与磁感线平行时，感应电动势有最大值EmNBS480 V(3)表达式eEmcos t480cos(100t)V图象如图所示【答案】(1)0.048 Wb与磁感线方向垂直时(2)480 V与磁感线方向平行时(3)见解析