1、选修3-2 第十章 第1讲 (时间：60分钟满分：100分)一、选择题(每小题5分，共45分)1下面关于交变电流的说法中正确的是()A交流电器设备上所标的电压和电流值是交流电的最大值B用交流电流表和电压表测定的读数值是交流电的瞬时值C给定的交流数值，在没有特别说明的情况下都是指有效值D对同一电阻且时间相同，则跟交流有相同的热效应的直流的数值是交流的有效值解析CD本题考查交变电流中对各概念的理解2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，能产生正弦交变电动势eBSsin t的图是()解析A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，产生
2、的正弦交变电动势为eBSsin t，由这一原则判断，A图中感应电动势为eBSsin t；B图中的转动轴不在线圈所在平面内；C、D图转动轴与磁场方向平行，而不是垂直3一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电流电动势e220sin t，则()A交流电的频率是50 HzB交流电的有效值是220 VC当t0时，线圈平面恰好与中性面重合D当t s时，e有最大值220 V解析BC由题设知，电动势最大值为220 V，故有效值是220 V；t0时，e0，故B、C正确未知，f无法确定，t s时的瞬时值无法确定，因此A、D错4.如图所示的交变电流，最大值为Im，周期为T，则下列有关该交变电流的有效值I，判断正
3、确的是()AI BI D以上均不正确解析B显然题给交变电流为非正弦交流电，不满足I的关系将题给交变电流与图中虚线所示的正弦交变电流进行比较，可以看出，在一个周期内两者除了A、B、C、D四个时刻的电流的瞬时值相等外，其余时刻都是虚线所示的瞬时值略大于实线所示的瞬时值，所以可确定正弦交变电流在任意一个周期内在相同的电阻上产生的热量必大于题给交变电流产生的热量，因此题给交变电流的有效值I必小于，B正确5下列说法正确的是()A交变电流在1个周期内电流方向改变2次B交变电流的有效值总是最大值的倍C因为有效值表示交流产生的平均效果，所以有效值与平均值相同D若正弦交变电流的最大值是10 A，则它的最小值是1
4、0 A解析A线圈平面每经过中性面一次，电流方向改变一次，在一个周期内线圈平面有两次经过中性面对于正弦式交变电流，有效值是最大值的，对其他的交变电流不一定有这样的关系；交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的，与平均值不同；交变电流的正负表示电流的方向，不表示电流的大小，交变电流的最小值为零正确选项为A.6一电阻接一直流电源，通过4 A的电流时热功率为P；若换接一正弦交流电源，它的热功率变为，则该交变电流的最大值为()A4 A B6 AC2 A D4 A解析A由PI2R，R，接交流电时I2，I A，ImI4 A.7.某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如图所示如果其他条件不变，仅使线圈的转
5、速加倍，则交流电动势的最大值和周期分别变为()A400 V,0.02 s B200 V,0.02 sC400 V,0.08 s D200 V,0.08 s解析B由图可知，该交流电的最大值和周期分别是：Em100 V，T0.04 s，而最大值EmNBS，周期T.当线圈转速加倍时，2，故Em2Em200 V，T0.02 s故B选项正确8电阻R1、R2和交流电源按照图甲所示方式连接，R110 ，R220 .合上开关S后，通过电阻R2的正弦交变电流i随时间t的变化情况如图乙所示则()A通过R1的电流的有效值是1.2 ABR1两端的电压有效值是6 VC通过R2的电流的有效值是1.2 ADR2两端的电压有
6、效值是6 V解析B通过R1和R2的电流的有效值都是0.6 A，故A、C错；R2两端的电压有效值是12 V，故D错；R1两端的电压有效值是6 V，故B正确9一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场轴线匀速转动时产生的正弦式交变电流，其电动势的变化规律如图线a所示当调整线圈转速后，电动势的变化规律如图b所示以下关于这两个正弦式电流的说法正确的是()A图线a磁通量变化率的最大值为75 VB图线b电动势的瞬时值表达式为e100sin t(V)C线圈先后两次转速之比为23D在图中t0时刻穿过线圈的磁通量均为零解析B由题图知，图线a磁通量变化率的最大值为150 V，A项错图线b，T0.06 s，对于图线a，Ta
7、0.04 s，a50，.故线圈先后两次转速之比为32，C项错在t0时刻，穿过线圈的磁通量均最大，D项错综上所述，只有B项正确二、非选择题(共55分)10(15分)一小型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.穿过每匝线圈的磁通量随时间按正弦规律变化，如图所示发电机内阻r5.0 ，外电路电阻R95 .已知感应电动势的最大值Emnm，其中m为穿过每匝线圈磁通量的最大值求串联在外电路中的交流电流表(内阻不计)的读数解析从t图象看出m1.0102 Wb，T3.14102 s.已知感应电动势的最大值Emnm，又，故电路中电流最大值Im A2 A.交流电
8、流表读数是交流电的有效值，即I1.4 A.【答案】1.4 A11(18分)如图所示，N100匝的正方形线圈，边长L10 cm，电阻r1 .在匀强磁场中，B0.4 T，以n rad/s的转速匀速转动，线圈通过滑环和电刷与R9 的电阻组成闭合回路(电压表是理想电表)，求：(1)从中性面开始计时，写出线圈中产生感应电动势e的表达式(2)电压表的示数(3)1 min内，外力所做的功WF.解析(1)线圈转动的角速度为，电动势最大值为Em，则2n200 rad/s.EmNBS80 V.所以eEmsin t80sin 200t V.(2)电压表的示数为U，则UIR() V51 V.(3)1 min内外力的功
9、为WFI2(Rr)t()2(Rr)t()2()2 J1.92104 J.【答案】(1)e80sin 200t V(2)51 V(3)1.92104 J12(22分)用均匀导线弯成正方形闭合线框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，3，3.(1)当线框平面转至和B平行的瞬时(如图所示位置)：每条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
10、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，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 V，E2BLv2BL2/40.025 V.da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为EE1E20.1 V，线框中的感应电流为I0.25 A.根据楞次定律或右手定则，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E V0.083 V.(3)线框旋转一周内产生的热量为Q()2R总T()24R2.5104 J7.85104 J.【答案】(1)见解析0.25 A，电流方向dcbad(2)0.083 V(3)7.85104 J
