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1、专题10.1 交变电流的产生和描述1一正弦式交变电流的瞬时电流与时间的关系式为i10sint(A)，其中314rad/s。它的电流的有效值为 ()A10AB10AC50AD314A答案：A解析：由题中所给电流的表达式i10sint(A)可知，电流的最大值为10A，对正弦式交变电流有I有，所以有效值为10A，选项A正确。2如图，实验室一台手摇交流发电机，内阻r1.0 ，外接R9.0 的电阻。闭合开关S，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e10sin10t(V)，则 ()A该交变电流的频率为10 HzB该电动势的有效值为10 VC外接电阻R所消耗的电功率为10 WD电路中理想交流电流表
2、的示数为1.0 A答案：D3一台电风扇的额定电压为交流220V。在其正常工作过程中，用交流电流表测得某一段时间内的工作电流I随时间t的变化如图所示。这段时间内电风扇的用电量为 ()A3.9102度B5.5102度C7.8102度D11.0102度答案：B解析：由于电风扇正常工作，根据WUIt可得：W220(0.3100.4100.240)60J1.98105J5.5102kWh，选项B正确。4一个匝数为100匝，电阻为0.5的闭合线圈处于某一磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，从某时刻起穿过线圈的磁通量按图示规律变化。则线圈中产生交变电流的有效值为 ()A5AB2AC6AD5A答案：B5一个U形金
3、属线框在匀强磁场中绕OO轴以相同的角速度匀速转动，通过导线给同一电阻R供电，如图甲、乙所示。其中甲图中OO轴右侧有磁场，乙图中整个空间均有磁场，两磁场磁感应强度相同。则甲、乙两图中交流电流表的示数之比为 ()A1B12C14D11答案：A解析：题图甲中的磁场只有OO轴的右侧，所以线框只在半周期内有感应电流产生，如图甲，电流表测的是有效值，所以I。题图乙中的磁场布满整个空间，线框中产生的感应电流如图乙，所以I，则II1，即A正确。6在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则 ()At0.005s时线圈平面与磁场方向平行Bt0.010
4、s时线圈的磁通量变化率最大C线圈产生的交变电动势频率为100HzD线圈产生的交变电动势有效值为311V答案：A7某家用电路如图所示，A、B间接有保险丝、交流电压表、“220V、880W”的电饭锅及“220V、220W”的抽油烟机。现接入电压U311sin100t(V)的交流电，以下说法正确的是 ()A交流电压表的示数为311VB电饭锅发热功率是抽油烟机发热功率的4倍C电路要正常工作，保险丝的额定电流不能小于5AD1min抽油烟机和电饭锅消耗的电能共为6.6103J答案：C解析：交流电压表的示数为有效值，若不考虑保险丝的电阻，交流电压表的示数为V220V，A错误；由公式PUI知电路要正常工作，干
5、路中电流为5A，所以保险丝的额定电流不能小于5A，C正确；电饭锅是纯电阻元件，抽油烟机是非纯电阻元件，B错误；1min抽油烟机消耗的电能为WPt1.32104J，D错误。8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匀速转动，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次答案：BC解析：线圈转动产生正弦交变电流，其电动势的有效值为U，A错误；电动势的最大值EmBSm，所以穿过线圈的磁通量的最大值m，B正确；
6、线圈转动过程中磁通量变化率的最大值即为电动势的最大值，C正确；一个周期内电流的方向改变两次，两个周期内改变4次，D错误。9如图甲所示，为一台小型发电机构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间按余弦规律变化，其et图象如图乙所示。发电机线圈的内阻为1，外接灯泡的电阻为9，则 ()A电压表的示数为6VB发电机的输出功率为4WC在1.0102s时刻，穿过线圈的磁通量最大D在2.0102s时刻，穿过线圈的磁通量变化率最大答案：CD10.如图所示，边长为L的正方形单匝线圈abcd，电阻为r，外电路的电阻为R，ab的中点和cd的中点的连线OO恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度为B，若线圈从
7、图示位置开始，以角速度绕OO轴匀速转动，则以下判断正确的是 ()A图示位置线圈中的感应电动势最大为EmBL2B闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为eBL2sintC线圈从图示位置转过180的过程中，流过电阻R的电荷量为qD线圈转动一周的过程中，电阻R上产生的热量为Q答案：BD11(多选)如图4所示，理想变压器原线圈接有交流电源，当副线圈上的滑片P处于图示位置时，灯泡L能发光要使灯泡变亮，可以采取的方法有()图4A向下滑动PB增大交流电源的电压C增大交流电源的频率D减小电容器C的电容答案BC解析向下滑动P时，副线圈的匝数变少，由理想变压器的电压关系可知，副线圈两端的电压变小，灯泡变暗，选项A错误
8、；增大交流电源的电压，由理想变压器的电压关系可知，副线圈两端的电压增大，灯泡变亮，选项B正确；电压不变，增大交流电源的频率，电容器的容抗减小，电路中的电流变大，灯泡变亮，选项C正确；减小电容器的电容，电容器的容抗增大，电路中的电流减小，灯泡变暗，选项D错误12如图5甲所示，理想变压器的原、副线圈匝数比n1n2101，L1和L2是相同型号的白炽灯，L1与电容器C串联，L2与带铁芯的线圈L串联，为交流电压表当原线圈接有如图乙所示的正弦交变电压时，两只灯泡的亮度相同，则()图5A与副线圈并联的电压表在t1102s时的示数为0B与副线圈并联的电压表在t0.5102s时的示数为22VC当原线圈所接正弦交
9、变电压的频率变为100Hz时，灯泡L1变亮，灯泡L2变暗D当原线圈所接交变电压的频率变为100Hz时，灯泡L1变暗，灯泡L2变亮答案C13如图6甲所示，标有“220V40W”的灯泡和标有“20F300V”的电容器并联到交流电源上，为交流电压表，交流电源的输出电压如图乙所示，闭合开关下列判断正确的是()图6At时刻，的示数为零B灯泡恰好正常发光C电容器不可能被击穿D.的示数保持110V不变答案B解析的示数应是电压的有效值220V，故A、D错；电压的有效值恰好等于灯泡的额定电压，灯泡正常发光，B正确；电压的峰值Um220V311V，大于电容器的耐压值，故电容器有可能被击穿，C错14如图7所示，N匝
10、矩形导线框以角速度绕对称轴OO匀速转动，线框面积为S，线框电阻、电感均不计，在OO左侧有磁感应强度为B的匀强磁场，外电路接有电阻R和理想电流表，那么可以确定的是()图7A从图示时刻起，线框产生的瞬时电动势为eNBSsintB电流表的示数INBSCR两端电压的有效值UNBSD一个周期内R上产生的热量Q答案B15如图8甲所示是一种振动发电装置的示意图，一个半径r0.10m、匝数n20匝的线圈套在永久磁铁槽中，槽中磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右侧视图如图乙所示)，线圈所在位置磁感应强度B的大小均为BT，线圈的电阻R10.50，它的引出线接有R29.50的小灯泡L，为理想交流电流表当线圈框架的
11、P端在外力作用下沿轴线做往复运动，便有电流通过灯泡若线圈往复运动的规律如图丙所示(v取向右为正)，则下列判断正确的是()图8A电流表的示数为0.24AB0.01s时回路中的电流最大C回路中交流电的频率为50HzD0.015s时灯泡L中电流的方向为从DLC答案C16(多选)如图9所示的正方形线框abcd边长为L，每边电阻均为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕cd轴以角速度转动，c、d两点与外电路相连，外电路电阻也为r，则下列说法中正确的是()图9AS断开时，电压表读数为BL2BS断开时，电压表读数为BL2CS闭合时，电流表读数为BL2DS闭合时，线框从图示位置转过过程中流过电流表的电荷量为答案B
12、D解析电路中产生的感应电动势的最大值为EmaxBL2，有效值为EBL2；当S断开时，电压表读数为UcdrBL2，A选项错误，B选项正确；S闭合时，电压表的读数为UcdIBL2，电流表读数为，C选项错误；S闭合时，线框从图示位置转过过程中流过电流表的电荷量为qttt，D选项正确17如图10所示，一个半径为r的半圆形线圈，以直径ab为轴匀速转动，转速为n，ab的左侧有垂直于纸面向里(与ab垂直)的匀强磁场，磁感应强度为B.M和N是两个集流环，负载电阻为R，线圈、电流表和连接导线的电阻不计，求：图10(1)感应电动势的最大值；(2)从图示位置起转过圈的时间内，负载电阻R上产生的热量；(3)从图示位置
13、起转过圈的时间内，通过负载电阻R的电荷量；(4)电流表的示数答案(1)2Bnr2(2)(3)(4)(3)在线圈从图示位置转过圈的时间内，电动势的平均值为通过R的电荷量qtt(4)设此交变电动势在一个周期内的有效值为E，由有效值的定义得T，解得E故电流表的示数为I.18.如图所示的是一个匝数n10的线圈在匀强磁场中沿垂直于磁场方向的固定轴转动时，通过线圈平面的磁通量随时间变化的图象。根据图象回答下列问题：(1)线圈中的最大感应电动势多大？(2)在t10.1s时刻和t20.2s时刻，线圈中磁通量的变化率各是多少？(3)设t0时感应电动势为正值，画出感应电动势随时间变化的图象，并写出感应电动势的瞬时
14、值表达式。答案：(1)10V(2)0Wb/s(3)见解析图e10cos 5t(V)(3)感应电动势的变化周期跟磁通量的变化周期相同，并按余弦规律变化，在t0时，感应电动势为正的最大值，感应电动势随时间变化的图象如图所示。瞬时值的表达式e10cos5t(V)19.如图所示，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。(1)表示出线圈经过图示位置时，通过电阻
15、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。答案：(1)自下而上(2)nBabsint(3)(4)20某兴趣小组设计了一种发电装置，如图所示。在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角均为，磁场均沿半径方向。匝数为N的矩形线圈abcd的边长abcdL、bcad2L。线圈以角速度绕中心轴匀速转动，bc和ad边同时进入磁场。在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直。线圈的总电阻为r，外接电阻为R。求：(1)线圈切割磁感线时，感应电动势的大小E；(2)线圈切割磁感线时，bc 边所受安培力的大小F；(3)外接电阻上电流的有效值I。答案：(1)2NBL2(2)(3)解析：(1)bc、ad边的速度v在有磁场存在的范围内，速度与磁感应强度方向垂直，并且两边产生感应电动势方向相同，因此线圈中产生的感应电动势EN(2B)(2L)v由得E2NBL2感应电动势在有磁场范围内为定值。