1、三十交流电的产生及描述(学生用书对应页码P323)1如图所示，面积均为S的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度匀速转动，其中能产生正弦交变电动势的图是()解析：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴(轴在线圈所在平面内)匀速转动时，能产生正弦交变电动势，由这一原则判断，A图和C图满足要求；B图中的转动轴不在线圈所在平面内；D图转动轴与磁场方向平行，而不是垂直答案：AC2如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时，下列说法正确的是()A线圈绕P1转动时的电流等于绕P2转动时的电流B线圈绕P1转动时的电
2、动势小于绕P2转动时的电动势C线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同，都是abcdD线圈绕P1转动时dc边受到的安培力大于绕P2转动时dc边受到的安培力解析：由法拉第电磁感应定律知，线圈绕轴P1、P2转动到题述位置时的电动势均为EBS，电流均为I，故A正确，B错误；由右手定则知，此时感应电流的方向为adcba，故C错误；由FBIL，可知两种情况下dc边所受安培力相等，所以D错误答案：A3(2014温州八校联考)电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器图甲为电吉他的拾音器的原理图，在金属弦的下方放置有一个连接到放大器的螺线管一条形磁铁固定在螺线管内，当拨动金属弦后，螺线管内就会产生感应电流，经一系列
3、转化后可将电信号转为声音信号若由于金属弦的振动，螺线管内的磁通量随时间的变化如图乙所示，则对应的感应电流的变化为()解析：由感应电流公式In可知，感应电流的大小与磁通量的变化率有关，在t图象上各点切线的斜率的绝对值表示感应电流的大小，斜率的正、负号表示电流的方向；根据题图乙，在0t0时间内，感应电流I的大小先减小到零，再逐渐增大，电流的方向改变一次，只有选项B符合要求答案：B4(2014青岛模拟)一交流电压为u100sin 100t V，由此表达式可知()A用电压表测该电压，其示数为100 VB该交流电压的周期为0.02 sC将该电压加在“100 V,100 W”的灯泡两端，灯泡的实际功率小于
4、100 WDt s时，该交流电压的瞬时值为50 V解析：电压有效值为100 V，故用电压表测该电压，其示数为100 V，A项正确；100 rad/s，则周期T0.02 s，B项正确；该电压加在“100 V，100 W”的灯泡两端，灯泡恰好正常工作，C项错；t s代入瞬时值表达式得电压的瞬时值为100 V，D项错误答案：AB5如图，OO上方有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B.一单匝半圆线圈以角速度绕OO轴匀速转动，半圆面积为S.半圆线圈产生的感应电动势的有效值是()ABSB.BS C.BS D.BS解析：线圈转动一周，周期在磁场中，周期在磁场外线圈在磁场中转动时电动势的最大值为BS，有效值
5、为.根据有效值定义，一个周期内有T，解得EBS.故本题答案为B.本题易受正弦式电流的干扰而错选C.做此类题时应分清在一个周期内电流有多长时间在做功，然后根据有效值的定义求解答案：B6(2014太原模拟)如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，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错误的是()A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的瞬时值为u10sin 5t (V)D交流电b的最大值为 V解析：由题图可知t0时刻感应电动势为零，穿过线圈的磁通量最大，选项A错误；由题图可知Ta0.4
6、 s，Tb0.6 s，线圈先后两次转速之比nanbTbTa32，选项B正确；交流电a的瞬时值为uUmsin t，得u10sin 5t (V)，选项C正确；感应电动势最大值UmNBSNBS，所以UmaUmbTbTa，交流电b的最大值为 V，选项D正确答案：A7如图所示，边长L0.2 m的正方形线圈abcd，其匝数n10，总电阻r2 ，外电路的电阻R8 ，ab边的中点和cd边的中点的连线OO恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度B1 T，若线圈从图示位置开始计时，以角速度2 rad/s 绕OO轴匀速转动则以下判断中正确的是()A在t s时刻，磁场穿过线圈的磁通量最大B闭合电路中感应电动势的瞬
7、时值表达式为e0.8sin 2t VC从t0时刻到t s时刻，通过电阻R的电荷量q0.02 CD从t0时刻到t s时刻，电阻R上产生的热量为Q3.2104 J解析：在t s时间内，线圈转过的角度为t，此时穿过线圈的磁通量为零，A错误；闭合电路中产生的感应电动势的瞬时值表达式为enBSsin t0.4sin 2t V，B错误；从t0时刻到t s时刻，通过电阻R的电荷量为q0.02 C，C正确；从t0时刻到t s时刻，电阻R上产生的热量为QI2Rt，I，E V，得Q1.6103 J，D错误答案：C8如图甲所示为一发电机原理图，产生的交变电流接理想变压器的原线圈，原、副线圈匝数之比为221，副线圈输
8、出的电动势e随时间t变化的规律如图乙所示，发电机线圈电阻忽略不计，则()A在t0.01 s时刻，穿过发电机线圈的磁通量最大B变压器原线圈中瞬时电动势的表达式为e132sin 50t VC若仅使发电机线圈的转速增大一倍，则变压器副线圈输出电压的频率增大一倍，而电压最大值不变D若仅使发电机线圈的转速增大一倍，则变压器副线圈输出电压的频率和最大值都增大一倍解析：根据题图乙可知，在t0.01 s时刻，变压器副线圈上产生的感应电动势的瞬时值为零，说明穿过原、副线圈的磁通量的变化率为零，磁通量最大，而此时发电机线圈中的瞬时电流最大，穿过线圈的磁通量的变化率最大，磁通量为零，选项A错误；根据变压器的工作原理
9、可知，原、副线圈中电流的周期、频率相同，根据题图乙可知，周期T0.02 s，角速度2/T100 rad/s，所以副线圈输出的电动势e6sin 100t V，原线圈输入的瞬时电动势e132sin 100t V，选项B错误；若仅使发电机线圈的转速n增大一倍，根据关系式fn，2n以及EmBS可知，变压器原线圈输入电压(或副线圈输出电压)的频率和最大值都增大一倍，所以选项C错误，D正确答案：D9(2014贵州省六校联考)如图所示，一个单匝矩形导线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO匀角速度转动，转动周期为T0.线圈产生的电动势的最大值为Em，则()A线圈产生的电动势的有效值为EmB线圈转动过程中穿过线
10、圈的磁通量的最大值为C线圈转动过程中磁通量变化率的最大值为EmD经过2T0的时间，通过线圈电流的方向改变2次解析：由交变电流有效值和最大值的关系可知线圈产生的电动势的有效值为Em，选项A错误；由题意知线圈产生的电动势的最大值为EmBSBS，故线圈转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值BS，故选项B正确；线圈转动过程中磁通量变化率的大小等于产生的感应电动势的大小，选项C正确；正弦式交变电流一个周期内电流方向变化两次，经过2T0的时间，通过线圈电流的方向改变4次，选项D错误答案：BC10一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示已知发电机线圈内阻为5.0 ，现外接一只电阻为95.0
11、的灯泡，如图乙所示则下列说法正确的是()A电压表V的示数为220 VB电路中的电流方向每秒钟改变50次C灯泡实际消耗的功率为484 WD发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J解析：电压表示数为灯泡两端电压的有效值，由图象知电动势的最大值Em220 V，有效值E220 V，灯泡两端电压U209 V，A错；由图象知T0.02 s，一个周期内电流方向改变两次，可知1 s内电流方向改变100次，B错；灯泡消耗的实际功率P W459.8 W，C错；电流的有效值I2.2 A，发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为QI2rt2.225.01 J24.2 J，D正确答案：D11用均匀导线弯成正方形闭合线框
12、abcd，线框每边长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，并使它绕轴O1O2以100 rad/s的角速度旋转，旋转方向如图所示(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平行的瞬时(如图所示位置)每个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？解析：(1)令L表示正方形线框的边长，R表示其每边的电阻值
13、，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E1BLv13BL2/40.075 VE2BLv2BL2/40.025 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IE/(4R)0.25 A根据楞次定律或右手定则，可判断电流方向沿dcbad方向(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为E V0.083 V(3)线框旋转一周产生的热量为Q()2R总T()24R2.5104 J7.85104 J答案：(1)Ecd0.075 VEab0.025
14、VEdaEbc0I0.25 A方向沿dcbad(2)0.083 V(3)7.85104 J12如图所示为一个小型旋转电枢式交变电流发电机的原理图，其矩形线圈的长度ab0.25 m，宽度bc0.20 m，共有n100匝，总电阻r1.0 ，可绕与磁场方向垂直的轴OO转动线圈处于磁感应强度B0.40 T的匀强磁场中，与线圈两端相连的金属滑环上接一个“3.0 V,1.8 W”的灯泡当线圈以角速度匀速转动时，小灯泡消耗的功率恰好为1.8 W.(1)推导发电机线圈产生感应电动势的最大值的表达式EmnBS(其中S表示线圈的面积)(2)求线圈转动的角速度.(3)求线圈以上述角速度转动100圈的过程中发电机产生
15、的电能解析：(1)线圈平面与磁场方向平行时产生的感应电动势最大，设ab边的线速度为v，该边产生的感应电动势为E1BLabv与此同时，线圈的cd边也在切割磁感线，产生的感应电动势E2BLcdv，线圈产生的总感应电动势为Emn(E1E2)，因为LabLcd，所以Emn2BLabv线速度vLbc，故EmnBLabLbc而SLabLcd(S为线圈的面积)，故EmnBS(2)设小灯泡正常发光时的电流为I，则I0.6 A设小灯泡正常发光时电阻为R，则R5.0 根据闭合电路欧姆定律得EI(Rr)3.6 V发电机的感应电动势最大值EmE，又因为EmnBS所以 rad/s2.5 rad/s(3)发电机产生的电能QIEt，t100T100，解得Q5.43102 J.答案：(1)见解析(2)2.5 rad/s(3)5.43102 J
