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1、习题课习题课 交变电流的产生及描述交变电流的产生及描述一、基础练 1对于图 1 所示的电流i随时间t做周期性变化的图象，下列描述正确的是( )图 1 A电流的大小变化，方向也变化，是交变电流 B电流的大小变化，方向不变，不是交变电流 C电流的大小不变，方向不变，是直流电 D电流的大小不变，方向变化，是交变电流 2如图 2 所示，一面积为S的单匝矩形线圈处于有界磁场中，能使线圈中产生交变电 流的是( )图 2 A将线圈水平向右匀速拉出磁场 B使线圈以OO为轴匀速转动 C使线圈以ab为轴匀速转动 D磁场以BB0sin t规律变化 3标有“220 V,0.5 F”字样的电容器能接入下面哪个电路中使用
2、( ) A220sin 100t V B220 V 的照明电路中 C380 sin 100t V D380 V 的动力电路中 4在电路的MN间加一如图 3 所示的正弦交流电，负载电阻为 100 ，若不考虑电表 内阻对电路的影响，则交流电压表和交流电流表的读数分别为( )图 3 A220 V,2.20 A B311 V,2.20 A C220 V,3.11 A D311 V,3.11 A 5交变电流电压表达式为u20sin 314t V，求这个交变电压的最大值Um、有效值 U、周期T、频率f.画出交变电流的电压ut图象二、提升练 6小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电
3、动势与时 间呈正弦函数关系，如图 4 所示此线圈与一个R10 的电阻构成闭合电路，不计电路 的其他阻值下列说法正确的是( )图 4 A交变电流的周期为 0.125 s B交变电流的频率为 8 Hz C交变电流的有效值为 A2 D交变电流的最大值为 4 A 7如图 5 所示是一交变电流的it图象，则该交变电流的有效值为( )图 5 A4 A B2 A2C. A D. A8 32 303图 6 8矩形线圈的匝数为 50 匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈 的磁通量随时间的变化规律如图 6 所示下列结论正确的是( ) A在t0.1 s 和t0.3 s 时，电动势最大 B在t0.2
4、s 和t0.4 s 时，电动势改变方向 C电动势的最大值是 157 V D在t0.4 s 时，磁通量变化率最大，其值为 3.14 Wb/s 9两个完全相同的电热器，分别通以图 7 甲、乙所示的峰值相等的矩形交变电流和正 弦交变电流，则这两个电热器的电功率之比P甲P乙等于( )图 7 A.1 B21 C41 D112 10如图 8 所示，单匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中，线圈轴线 OO与磁场边界重合。线圈按图示方向匀速转动。若从图示位置开始计时，并规定电流方 向沿 abcda 为正方向,则线圈内感应电流随时间变化的图象是下列选项中的 ( )8 图图 9 11距离足够大的金属板A、B
5、间有一电子(不计重力影响)，在A、B间接有如图 9 所 示的正弦式电压u.t0 时，电子从静止开始运动，则( ) A电子做往复运动 B在足够长的时间后，电子一定要碰到某个金属板上 CtT/2 时，电子速度达到最大值 DtT时，电子将回到原出发点 题 号123467891011答 案 12.正弦式交变电压u50sin 314t V 加在一个氖管的两端，已知当氖管两端的电压达 到 25 V 时，才开始发光求氖管通电 10 min 内，发光的次数和发光的总时间213如图 10 所示，匀强磁场的磁感应强度B0.5 T，边长L10 cm 的正方形线圈 abcd共 100 匝，线圈电阻r1 ，线圈绕垂直于
6、磁感线的对称轴OO匀速转动，角速度 2 rad/s，外电路电阻R4 .求：图 10 (1)转动过程中感应电动势的最大值 (2)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过 60角时的瞬时感应电动势 (3)由图示位置转过 60角的过程中产生的平均感应电动势 (4)交变电压表的示数 (5)线圈转动一周外力做的功习题课习题课 交变电流的产生及描述交变电流的产生及描述 1B 2BCD 将线圈向右拉出磁场时，线圈中电流方向不变，A 选项错B、C 两种情况下 产生交变电流，只有在 C 情况下当线圈全部位于磁场外的一段时间内线圈内没有电流由 法拉第电磁感应定律可知 D 种情况下可产生交变电流，故 B、C、D 对
7、3A 4A 电压表和电流表都是表示的有效值，根据图象得出电压的有效值是 220 V，根 据欧姆定律得出电流的有效值是 2.20 A 520 V 10 V 0.02 s 50 Hz 图象见解析2 解析 已知交变电流的电压表达式uUmsin t，正弦符号前的系数即为电压的最大值，根据正弦式交变电流的电压有效值与最大值的关系U，可求得U；再根据Um2T，求得T；由f ，求得f.2 1 T据题意，交变电流电压最大值Um20 V，有效值U10 V，周期T Um222 2 314s0.02 s，频率f 50 Hz.1 T 根据uUmsin t20sin 314t V，画出交变电流的电压随时间的变化图象如图
8、所 示6C 由图可知交变电流的周期T0.250 s，频率f 4 Hz，故选项 A、B 错误；1 T交变电流的有效值I A A，故选项 C 正确；交变电流的最大值Em2R202 102Im A2 A，故选项 D 错误Em R20 107D 设该交变电流的有效值为I，t11 s，t22 s，由有效值的定义得()Im22Rt1I Rt2I2Rt.而tt1t23 s，代入数据解得：IA，故 D 正确2 m2 303 8CD 磁通量最大时，磁通量的变化率最小，如 0.1 s、0.3 s 时磁通量的变化率为0，电动势为零，A 错误；0.2 s 和 0.4 s 时磁通量的变化率最大，电动势最大，但不改变方向
9、，B 错误；公式EmnBSnm，其中m0.2 Wb，5，所以2 T2 0.4 Em500.2550157 V，故 C 正确；0.2 s 和 0.4 s 时磁通量变化率最大，电动势最大，由Emn得此时 Wb/s3.14 Wb/s，故 D 正确 t tEm n157 50 9B 甲为矩形交变电流，它的大小恒为Im，方向做周期性的变化，而电流通过电 阻的热功率跟电流的方向无关，所以矩形交变电流通过电阻R的热功率P甲I R；乙为正2 m弦交变电流，计算热功率时要用电流的有效值：I，所以P乙I2R()Im2Im22RR，得 .故 B 正确I2 m 2P甲 2P甲 P乙2 1 10A t0 时线圈磁通量最
10、大，磁通量的变化率最小，所以感应电动势、感应电流 最小根据楞次定律可以判断，t0 时刻开始线圈中磁通量变小，产生的感应电流i为负 向，电流变大，C、D 错经过 1/4 周期后，dc切割磁感线，电流方向为负，电路中有持续 负方向的电流，A 对，B 错 11BC 电子始终朝一个方向运动，不断交替加速、减速，故 B、C 正确 126104次 5 min 解析 交变电压u50sin 314t V，则最大值为 Em50 V， 又3141002/T，所以T0.02 s. 对氖管，只要u25 V，就发光，u25 V 时，代入瞬时值方程得22sin 100t22 在正半周有两个解就是100t1和 100t2，
11、 43 4 即t10.002 5 s，t20.007 5 s 在正半周的时间为 tt2t10.005 s；同理，在负半周也有这么长的发光时间， 每个周期内的发光时间为 T2t0.01 s，发光两次所以 10 min 内的发光次数为N2 26104(次)t T10 60 0.02 总的发光时间为Nt61040.005 s300 s5 min. 13(1)3.14 V (2)1.57 V (3)2.6 V (4)1.78 V (5)0.99 J 解析 (1)感应电动势的最大值为EmnBS1000.52(0.1)2 V3.14 V (2)转过 60时的瞬时感应电动势为 eEmcos 603.140.5 V1.57 V (3)由图示位置转过 60角的过程中产生的平均感应电动势为nn100 V2.6 VE tBSsin 60 1 6T0.5 0.1 0.1 32 1 62 2 (4)电压表示数为外电路电压的有效值URR4 V1.78 VE RrEm2Rr3.14241 (5)转动一周所做的功等于电流产生的热量WQ()2T0.99 JEm21 Rr
