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1、第-1-页 专题 44 交变电流的产生及描述练 1 多项选择 如下图的正方形线框abcd边长为L，每边电阻均为r，在垂直于纸面向里，磁感应强度为B的匀强磁场中绕cd轴以角速度匀速转动，c、d两点及一阻值为r的电阻相连，各表均可视为理想表，导线电阻不计，那么以下说法中正确的选项是：A线框abcd产生的电流为交变电流 B当S断开时，电压表的示数为零 C当S断开时，电压表的示数为 D当S闭合时，电流表的示数为【答案】ACD 【名师点睛】此题考察了交流电的产生过程，最好能画出等效电路图，只有切割的边相当于电源，结合串并联电路分析电压电流的大小关系，注意交流电表示数为有效值。2两个一样的电阻，分别通以如
2、下图的正弦交流电与方波电流，两种交变电流的最大值、周期如下图，那么在一个周期内，正弦交流电在电阻上产生的热量Q1及方波电流在电阻上产生的热量Q2之比等于：A3:1 B1:2 C 2:1 D 1:1 第-2-页【答案】D【名师点睛】对于交变电流，求解热量、电功与电功率等及热效应有关的量，都必须用有效值。3交流发电机线圈电阻r1，用电器电阻R9，电压表示数为9 V，如下图，那么该交流发电机：A电动势的峰值为 10 V B电动势的有效值为 9 V C交流发电机线圈通过中性面时电动势的瞬时值为 D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【答案】D【解析】用电器电阻R=9，电压表示数为
3、 9V，那么电路中的电流：所以，电路中的电动势：E=IR+r=11+9V=10V电压表的读数是交流电的有效值，所以 10V 是电路中电动势的有效值，其最大值：210 2mEBSEV，故 A、B 错误；由交流电的产生及变化的规律可知，交流发电机线圈通过中性面时电动势的瞬时值最小为零，故 C 错误；线圈自中性面转过 90的过程中的平均感应电动势为：220 2 2BSBSVtE，故 D 正确。【名师点睛】此题考察交变电流最大值、有效值的理解与应用的能力，对于交流电表的测量值、计算交流电功率、电功等都用到有效值，求第-3-页 电量时，I需要用平均值。4 多项选择一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的交变
4、电流电动势如下图，下面说法正确的选项是：A交流电动势的最大值为 20 V B交流电动势的有效值为 10V C交流电动势的频率为 50 Hz D交流电动势的周期为 004s【答案】ABD【名师点睛】矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时产生正弦交变电流 磁通量为零，感应电动势最大；磁通量最大时，感应电动势为零，线圈恰好通过中性面经过中性一次，电流方向改变一次根据法拉第定律，感应电动势及磁通量变化率成正比 5某台交流发电机的构造可以简化为，多匝线框在匀强磁场中旋转产生正弦式交流电。当线框匀速转动时，电动势瞬时值表达式10 2sin 50Vet，其他条件不变，现只将线框转速变为原来的 2 倍，发电机输出端接
5、入如下图电路。发电机内阻r=1，14R ，2310RR，求：1理想交流电压的示数；2通过电阻1R的电流的最大值；3电阻2R在 1 分钟内产生的焦耳热。第-4-页【答案】118V22 2A3600J【解析】1根据mENBS可得其他条件不变，现只将线框转速变为原来的 2 倍后20 2VmE，线圈相当于电源，电源的电动势为，内阻r=1，电压表测量的是路端电压，所以根据闭合回路欧姆定律可得231232312318VR RRRRUER RRrRR【名师点睛】此题的突破口是根据公式mENBS判断变化后交流电的最大值，然后根据闭合回路欧姆定律分析解题。1 多项选择如下图，有矩形线圈，面积为 S，匝数为 N，
6、整个线圈内阻为r，在匀强磁场 B 中绕OO 轴以角速度匀速转动，外电路电阻为R 当线圈由图示位置转过90的过程中，以下说法正确的选项是：A磁通量的变化量为NBS B平均感应电动势为/2NBSE C电阻R所产生的热量为RNBS/)2(2 D通过电阻R的电荷量为)/(rRNBSQ【答案】BD【解析】图示位置磁通量为10，转过90时磁通量为2BS，那么磁通量的变化量21BS ，故 A 错误；根据法拉第电磁感应定律得，平均感应电动势为，故B正确；感应电动势的最大值为mENBS，有效值为，电流的有效值为，电阻R产生的热量2 QI Rt，时间，联立第-5-页 解得，故 C 错误；通过电阻R的电量ENBSq
7、IttNRrRrRr，故D 正确。【名师点睛】对于交变电流，求解热量、电功与电功率时要用有效值，而求解电荷量时要用平均值要注意磁通量及线圈的匝数无关。2 电阻为 1 的单匝矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电动势随时间变化的图象如下图，现把此交变电动势加在电阻为 9 的电热丝上，以下判断正确的选项是：A线圈转动的角速度为 100 rad/s B在 00005 s 时间内，通过电阻的电荷量为 C C电热丝两端的电压为 180 V D电热丝的发热功率为 3600 W【答案】B【名师点睛】矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势最大值为，由图读出电动势的最大值读出周期，求出
8、有效值，根据功率的公式求出电热丝的发热功率。3 如图甲所示，竖直放置的长直导线 MN 通有图示方向的恒定电流I，有一闭合矩形金属框 abcd 及导线在同一平面内，在金属框内部通有如第-6-页 图乙所示的变化磁场规定垂直于纸面向里为磁场的正方向，以下说法正确的选项是：AOt1时间内，MN 及 ab 相斥 Bt2t3时间内，MN 及 ab 相吸 Ct1时刻 MN 及 ab 作用力最小 Dt2时刻 MN 及 ab 作用力最小【答案】C【名师点睛】考察右手螺旋定那么、楞次定那么、左手定那么，及法拉第电磁感应定律，得出电流方向同向的相互吸引，电流方向反向的相互排斥且磁场及时间的图象斜率表示磁场的变化。4
9、如图表示两种电压的波形，其中图甲表示电压按正弦规律变化，以下说法正确的选项是：A图甲表示交流电，图乙表示直流电 B两种电压的有效值都是 311 V C图甲所示电压的瞬时值表达式为u=220sin 100t V D以上说法都不对 第-7-页【答案】D【解析】A、由于两图中表示的电流方向都随时间变化，因此都为交流电，故 A 错误；B、两种电压的最大值都是 311V，图甲表示正弦交流电，有效值U=220V，故 B 错误；C、从图 1 可知，Em=311V，=100rad/s，所以图 1 电压的瞬时值表达式为u=311sin100tV，故 C 错误，D 正确【名师点睛】解此题时应该掌握：交流电与直流电
10、的定义，直流电是指电流方向不发生变化的电流；理解并会求交流电的有效值，U=只适用于正余弦交流电；根据图象书写交流电的表达式 5如下图，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，及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 的匀强磁场中绕及磁场方向垂直的对称轴OO匀速转动，沿转轴OO方向看去，线圈转动沿逆时针方向，t0 时刻线圈平面如下图。1写出线圈转动过程中感应电动势的瞬时值表达式；2求线圈从t0 位置开场到转过 60时的瞬时电流；3 求线圈从t0 位置开场到转过 90的过程中的流过电阻R的电量；4求图
11、中电压表的读数。第-8-页【答案】1enBabcost2 3rRnBabRrntIq 4)(22rRnRBabErRRU【解析】3rRnBabRrntIq 4感应电动势的有效值 图中电压表的读数)(22rRnRBabErRRU【名师点睛】此题考察了有关交流电描述的根底知识，要能根据题意写出瞬时值的表达式，知道有效值跟峰值的关系，难度不大，属于根底题线框在匀强磁场中匀速转动，产生正弦式交变电流而对于电表读数由交变电的有效值来确定。1【2021 四川4】小型手摇发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO，线圈绕OO匀速转动，如下图。矩形线圈a
12、b边与cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻，那么发电机输出电压：A峰值是e0 B峰值是 2e0 C有效值是022Ne D有效值是02Ne【答案】D 第-9-页【名师点睛】熟知并理解教材中正弦式交变电流的产生原理，能自己熟练推导该交变电流的瞬时值表达式。【方法技巧】1 高三复习要能不忘回归教材，千万不能“舍本求源，一味做、复习课本以外的内容。2根据题图分析对ab边、cd边而言，它们产生的感应电动势方向虽然相反，但对单匝线圈，ab边与cd边产生的感应电动势方向一样，又因为有N匝线圈，因此总感应电动势峰值应累加，另外要能熟记有效值的计算方法。【规律总结】对正弦式交变电流，峰值为其有效值的2倍，另在进展四值运算时，要注意量及量之间、四值之间的对应。2 多项选择【2021天津7】如图 1 所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕及磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图 2 中曲线a、b所示，那么：A两次t=0 是时刻线圈平面均及中性面重合 B曲线a、b对应的线圈转速之比为 2：3 C曲线a表示的交变电动势频率为 25Hz D曲线b表示的交变电动势有效值为 10V【答案】AC 第-10-页【方法技巧】由电动势随时间变化的图像可知线圈在不同时刻的位置，以及转动的周期，结合有效值及最大值的关系。