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1、交变电流的产生和描述基础巩固题组(20分钟，50分)1(多选)关于中性面，下列说法正确的是()A线圈在转动中经中性面位置时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零B线圈在转动中经中性面位置时，穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大C线圈每经过一次中性面，感应电流的方向就改变一次D线圈每转动一周经过中性面一次，所以线圈每转动一周，感应电流的方向就改变一次解析：选AC.中性面是线圈平面与磁感线垂直的位置，线圈经过该位置时，穿过线圈的磁通量最大，各边都不切割磁感线，不产生感应电动势，所以磁通量的变化率为零，A项正确，B项错误；线圈每经过一次中性面，感应电流的方向改变一次，但线圈每转一周时要经过中
2、性面两次，所以每转一周，感应电流方向就改变两次，C项正确，D项错误2一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图甲所示，则下列说法正确的是()At0时刻，线圈平面与中性面垂直Bt0.01 s时刻，的变化率最大Ct0.02 s时刻，交流电动势达到最大D该线圈产生的交流电动势的图象如图乙所示解析：选B.由 t图象知，t0时，最大，即线圈处于中性面位置，此时e0，故A、D两项错误；由图知T0.04 s，在t0.01 s时，0，最大，e最大，则B项正确；在t0.02 s时，最大，0，e0，则C项错误3(2018高考全国卷)一电阻接到方波交流电源上，在一个周期
3、内产生的热量为Q方；若该电阻接到正弦交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q正该电阻上电压的峰值均为u0，周期均为T，如图所示则Q方Q正等于()A1B1C12 D21解析：选D.方波交流电的电压有效值等于u0, 正弦交流电的电压有效值等于， 由Qt得Q方T, Q正T, 所以Q方Q正21, 选项D正确4如图所示，表示一交流电的电流随时间而变化的图象，此交流电的有效值是()A5 A B3.5 AC3.5 A D5 A解析：选D.交流电的有效值是根据其热效应定义的，它是从电流产生焦耳热相等的角度出发，使交流电与恒定电流等效设交流电的有效值为I，令该交变电流通过一阻值为R的纯电阻，在一个周期内有：I2R
4、TIRIR.所以该交流电的有效值为I 5 A.5电压u随时间t的变化情况如图所示，则电压的有效值为()A55 V B233.5 VC110 V D100 V解析：选A.由有效值的定义式得：T，得：U55 V，故选项A正确6(多选)图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，为交流电流表线圈绕垂直于磁场的水平轴OO沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示以下判断正确的是()A电流表的示数为10 AB线圈转动的角速度为50 rad/sC0.01 s时线圈平面与磁场方向平行D0.02 s时电阻R中电流的方向自右向左解析：选AC
5、.由题图乙知Im10 A，I10 A，A正确T2102 s，100 rad/s，B错误t0.01 s时，iIm，此时线圈平面与磁场方向平行，C正确由右手定则判定0.02 s时电阻R中电流方向自左向右，D错误7(多选)如图甲所示，标有“220 V40 W”的电灯和标有“20 F300 V”的电容器并联接到交流电源上，V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()At时刻，V的示数为零B电灯恰正常发光C电容器有可能被击穿D交流电压表V的示数保持110 V不变解析：选BC.交流电压表V的示数应是电压的有效值220 V，故A、D错误；电压的有效值恰等于电灯的额定电压，电灯正常
6、发光，B正确；电压的峰值220 V311 V，大于电容器的耐压值，故有可能被击穿，C正确能力提升题组(25分钟，50分)1如图甲所示，一圆形金属线圈放置于匀强磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，磁感应强度为B0.现让线圈绕其一条直径以50 Hz的频率匀速转动，较长时间t内产生的热量为Q；若线圈不动，让磁场以图乙所示规律周期性变化，要在t时间内产生的热量也为Q，乙图中磁场变化的周期T以s为单位，数值应为()A. BC. D解析：选C.两种情况下，在相同时间内产生的热量相同，说明电压的有效值相同，现让线圈绕其一条直径以50 Hz的频率匀速转动，电压有效值为E；磁场以图乙所示规律周期性变化，电压有效值为
7、E，解得T s，选项C正确2如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B.电阻为R、半径为L、圆心角为45的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O轴以角速度匀速转动(O轴位于磁场边界)则线框内产生的感应电流的有效值为()A. BC. D解析：选D.线框的转动周期为T，而线框转动一周只有的时间内有感应电流，此时感应电流的大小为：I，根据电流的热效应有：2RIRT，解得I有，故D正确3(2019四川成都调研)如图所示，N匝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A，那么可以确定的是()A从图示时
8、刻起，线框产生的瞬时电动势为eNBSsin tB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解析：选B.线框始终只有一半面积在磁场中，故瞬时电动势为esin t，电压有效值为UNBS，电流表示数INBS，A、C错误，B正确一个周期内的发热量QI2RT 2R，D错误4(多选)图甲为小型交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO匀速转动，线圈的匝数n100、总电阻r5 ，线圈的两端与阻值为95 的电阻R连接，交流电压表为理想电表t0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量随时间t按图乙所示正弦规律变化若交流发电机产生的电动势的最
9、大值为Em，电压表的示数为U，则()AEm200 V，U134 VBEm134 V，U95 VC通过电阻R的电流每秒内方向改变约50次D电阻R实际消耗的功率为190 W解析：选AD.交流发电机产生的电动势的最大值EmnBS，而mBS，由t图线可知m2.0102 Wb，T2102 s，所以100 rad/s，Em200 V，电动势的有效值E100 V，由闭合电路的欧姆定律，可知电路中电流的有效值I A，电压表的示数为UIR134 V，故选项A正确，B错误；由题图乙可知，周期T2102 s，频率f16，故通过电阻R的电流每秒内方向改变约32次，选项C错误；电阻R消耗的功率为PI2R190 W，故选
10、项D正确5如图所示，一半径为L的导体圆环位于纸面内，O为圆心环内两个圆心角为90且关于O中心对称的扇形区域内分布有匀强磁场，两磁场的磁感应强度大小均为B、方向相反且均与纸面垂直导体杆OM可绕O转动，M端通过滑动触点与圆环良好接触，在圆心和圆环间连有电阻R，不计圆环和导体杆的电阻，当杆OM以恒定角速度逆时针转动时，理想电流表A的示数为()A. BC. D解析：选A.OM切割磁感线产生的电动势E，OM切割磁感线时产生的感应电流I，设电流的有效值为I有效，则IRT2I2RT，解得I有效，选项A正确6(2019山东潍坊实验中学模拟)如图所示为某小型交流发电机的示意图，其矩形线圈abcd的面积为S0.0
11、3 m2，共有10匝，线圈总电阻为r1 ，线圈处于磁感应强度大小为 T的匀强磁场中，可绕与磁场方向垂直的固定对称轴OO转动，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路电阻R9 的连接在外力作用下线圈以10 rad/s绕轴OO匀速转动时，下列说法中正确的是()A电阻R的发热功率是3.6 WB交流电流表的示数是0.6 AC用该交流发电机给电磁打点计时器供电时，打点的时间间隔一定为0.02 sD如果将电阻R换成标有“6 V3 W”字样的小灯泡，小灯泡能正常工作解析：选B.感应电动势最大值：EmnBS10100.03 V6 V，电动势有效值：E6 V；电路中的电流：I A0.6 A，则交流电流表的示数
12、是0.6 A，选项B正确；电阻R的发热功率是PRI2R3.24 W，选项A错误；交流电的周期：T s0.2 s，则用该交流发电机给电磁打点计时器供电时，打点的时间间隔一定为0.2 s，选项C错误；如果将电阻R换成标有“6 V3 W”字样的小灯泡，灯泡的电阻RL 12 ，灯泡两端的电压ULRL12 V5.54 V，故小灯泡不能正常工作，选项D错误7(2019南师附中)如图所示，两根间距为20 cm的无限长光滑金属导轨，电阻不计，其左端连接一阻值为10 的定值电阻，两导轨之间存在着磁感应强度为1 T的匀强磁场，磁场边界虚线为正弦曲线的一部分，一阻值为10 的光滑导体棒，在外力作用下以10 m/s的速度匀速向右运动(接触电阻不计)，交流电压表和交流电流表均为理想电表，则()A回路中产生的是正弦式交变电流B电压表的示数是2 VC导体棒运动到图示虚线位置时，电流表示数为零D导体棒上消耗的热功率为0.2 W解析：选A.由磁场边界虚线为正弦曲线的一部分，可知导体棒匀速向右运动时切割磁感线产生正弦式交变电流，故选项A正确；感应电动势最大值EmBLmv2 V，电压表测得是有效值，即为UE1 V，故选项B错误；电流表测得是有效值，所以导体棒运动到图示虚线位置时，电流表示数恒定，不为0，故选项C错误；导体棒上消耗的热功率为P W0.1 W，故选项D错误