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1、交变电流的产生和描述 基础训练1(2017安徽宿州期末)如图所示为正弦交流电经过整流器处理后的电压波形，其电压的有效值是()A1.5 V B1 V C. V D. V2(2017山东莱芜期末)一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，周期为T，从中性面开始计时，当tT时，感应电动势的瞬时值为10 V，则此交流电电压的有效值为()A5 V B10 V C10 V D20 V3(2017湖北重点中学第二次联考)如图所示为某一线圈交流电的电流时间关系图象前半个周期为正弦波形的，则一个周期内该电流的有效值为()A.I0 B.I0 C.I0 D.I04(2017湖南永州二模)一交变电流随时间变化的
2、规律如图所示，由图可知()A该交变电流的瞬时值表达式为i10sin 25t(A)B该交变电流的频率为50 HzC该交变电流的方向每秒钟改变50次D该交变电流通过阻值为2 的电阻时，此电阻消耗的功率为200 W5(2017河南开封一模)如图所示，甲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变化的正弦规律如图乙所示发电机线圈内阻为1 ，外接灯泡的电阻为9 恒定不变，则下列说法中正确的是() A电压表的示数为6 VB发电机的输出功率为4 WC在1.0102 s时刻，穿过线圈的磁通量最大D在1.0102 s时刻，穿过线圈的磁通量变化率最大6科技小组在探究交变电流的产生及变化规律时，
3、将电流计(0刻度在正中央)与一个保护电阻R0串联后，接到交流发电机模型的两个输出端，如图所示发电机模型线圈匝数可调转动手柄使线圈在磁场中匀速转动，观察电流计指针的偏转情况，下列叙述与观察结果相符的是()A电流计指针总是左、右摆动B当转速很小时，电流计指针左、右摆动C当转速很大时，电流计指针指向某一侧不为零的定值D当线圈匝数少时，电流计指针左、右摆动，当线圈匝数多时，电流计指针指向某一侧不为零的定值7(2017河北石家庄模拟)如图所示的空间存在一匀强磁场，其方向为垂直于纸面向里，磁场的右边界为MN，在MN右侧有一矩形金属线圈abcd，ab边与MN重合现使线圈以ab边为轴按图示方向匀速转动，将a、
4、b两端连到示波器的输入端，若电流从a到b为正，则下图中示波器观察到的ab中电流随时间变化的规律是() 8(2017吉林长春质检)边长为a的N匝正方形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线且与线圈在同一平面内的对称轴匀速转动，转速为n，线圈所围面积内的磁通量随时间t变化的规律如图所示，图象中0为已知则下列说法正确的是()At1时刻线圈中感应电动势最大Bt2时刻线圈中感应电流为零C匀强磁场的磁感应强度大小为D线圈中瞬时感应电动势的表达式为e2N0ncos 2nt能力提升9(2017河北邢台期末)在图示电路中，电阻R1与电阻R2的阻值均为R，和R1并联的D为理想二极管(正向电阻可看成零，反向电阻可看成无穷大
5、)，在A、B间加一正弦交流电u20sin 100t(V)，则R1两端的电压有效值为()A5 V B5 V C15 V D5 V10(2017河北石家庄一模)如图所示为小型旋转电枢式交流发电机，电阻r1 的矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴OO匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与电路连接，滑动变阻器R的最大阻值为6 ，滑片P位于滑动变阻器距下端处，定值电阻R12 ，其他电阻不计，线圈匀速转动的周期T0.02 s闭合开关S，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转动过程中理想电压表示数是5 V下列说法正确的是()A电阻R1消耗的功率为 WB0.02 s时滑动变阻器R两
6、端的电压瞬时值为零C线圈产生的电动势e随时间t变化的规律是e6sin 100t(V)D线圈从开始计时到 s的过程中，通过R1的电荷量为 C11(2017河南洛阳尖子生全市第二次联考)(多选)如图所示，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO轴以角速度匀速转动，外电路电阻为R，下列判断正确的是()A电压表的读数为B当线圈由图示位置转过30的过程中，通过电阻R的电荷量为C在线圈转过一周的过程中，电阻R上产生的焦耳热为D当线圈由图示位置转过30时通过电阻R的电流为12(2017安徽江南十校联考)(多选)如图所示，处在垂直于纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场中的单匝
7、矩形闭合线框MNPQ，以恒定的角速度绕对角线NQ转动已知MN长为l1，NP长为l2，线框电阻为R.t0时刻线框平面与纸面重合，下列说法正确的是()A矩形线框产生的感应电动势有效值为Bl1l2B矩形线框转过时的电流为零C矩形线框转动一周，通过线框任意横截面的电荷量为D矩形线框转过过程中产生的热量为13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
8、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Em；(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.参考答案1.答案：A解析：设交流电的有效值为U，一个周期T4 s，T，解得U1.5 V，A正确2.答案：C解析：从中性面开始计时，瞬时值表达式为eEmsin t，当t T时，e10 V，解得Em20 V，有效值E10 V，C正确3.答案：B解析：设电流的有效值为I，由I2RT2R(2I0)2R，解得II0.4.答案：C解析：由图可知，该交流电的周期T0.04 s，50 rad/s，该交流电的瞬时值表达式为i10cos 50t(A)，A错误
9、；2f，解得频率f25 Hz，B错误；线圈转动一圈，电流方向改变两次，所以该交流电的方向每秒钟改变50次，C正确；电阻消耗的功率PI2R22 W100 W，D错误5.答案：C解析：由图象可知，发电机产生电压的最大值为6 V，电压的有效值是6 V，电压表测量的是灯泡两端的电压，所以电压表示数为6 V5.4 V，所以A错误由P知，P W3.24 W，所以B错误在t1102 s时刻，由图象可知此时的电动势为零，那么此时的磁通量应该最大，所以C正确感应电动势与磁通量的变化率成正比，该时刻磁通量的变化率为零，所以D错误6.答案：B解析：交流发电机产生的是交变电流，当转速很小时，流过电流计的电流方向变化较
10、慢，电流计指针能随电流方向的变化而左、右摆动；当转速很大时，电流方向变化很快，电流计指针来不及随之变化而摆动，因此稳定时指针指向“0”刻度不动，A、C错，B正确；线圈匝数不能改变电流方向变化的频率，因此D错7.答案：D解析：线圈进入磁场后才有感应电流产生；当cd边进入磁场时，由右手定则可知，感应电流方向为dcba方向，感应电动势最大，故感应电流最大；同理，离开磁场时，感应电流为正向最大故D项正确8.答案：D解析：t1时刻线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为0，根据法拉第电磁感应定律可知此时线圈中感应电动势为0，A项错误；t2时刻线圈的磁通量为零，但磁通量的变化率最大，根据法拉第电磁感应定律可知
11、此时线圈中感应电流为最大值，B项错误；磁通量与线圈匝数无关，根据磁通量的定义可得0Ba2，B，C项错误；线圈中瞬时感应电动势的表达式为eNBScos t2N0ncos 2nt，D项正确9.答案：A解析：该交流电的角速度1002f，解得f50 Hz，当A点电势高时，二极管D把R1短路，R1两端的电压为零；当B点电势高时，R1两端有电压，其最大值为10 V，一个周期内，只有半个周期的时间内R1两端有电压，根据有效值的定义，设R1两端电压的有效值为U，T，解得U5 V，A正确10.答案：D解析：设电源的电动势为E，由串并联电路特点，可得：5 V5，可得：E6 V，由闭合电路欧姆定律知，电路中的总电流
12、I1 A，由焦耳定律可得：电阻R1消耗的功率P1IR1R1 W，选项A错误；0.02 s时正好是图示时刻，此时线圈产生的电动势最大，滑动变阻器两端的电压也为最大值，而不是零，选项B错误；由题设条件可得：角速度100 rad/s，则从图示时刻算起，线圈产生电动势的表达式为eEmcos t6cos 100t(V)，选项C错误；线圈从开始计时到 s的过程中，通过线圈的磁通量的变化量BS，由法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律和电流的定义可得：q C，由串并联电路特点可得，通过R1的电荷量q1q C，选项D正确11.答案：AD解析：电动势的最大值EmNBS，有效值E，电压表的示数为路端电压的有效值，解
13、得UE，A正确；线圈转过30的过程中，通过电阻R的电荷量q，B错误；在线圈转过一周的时间内电阻R上产生的热量Q，C错误；电流的最大值为Im，电流的瞬时值表达式为iImsin t，从图示位置转过30时，t，此时的电流为i，D正确12.答案：ABD解析：矩形线框转动时产生正弦式交变电流，最大值为Bl1l2，所以有效值EBl1l2，A正确；转过时，线框平面与磁场垂直，磁通量最大，感应电动势为零，电流为零，B正确；转过一周，为零，通过横截面的电荷量为零，C错误；转过过程中产生的热量Qt，D正确13.答案：(1)2NBl2(2)(3)解析：(1)bc、ad边的运动速度v，感应电动势Em4NBlv.解得Em2NBl2.(2)由电流Im，安培力Fm2NBIml解得F.(3)一个周期内，通电时间为tTR上消耗的电能WIRt且WI2RT解得I.