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1、课时跟踪检测(三十四) 交变电流的产生及描述一、单项选择题1(2014青岛测试)一交流电压为 u100 sin 100tV，由此表达式可知 ()2A用电压表测该电压其示数为 50 VB该交流电压的周期为 0.02 sC将该电压加在“100 V100 W”的灯泡两端，灯泡的实际功率小于 100 WDt1/400 s 时，该交流电压的瞬时值为 50 V2. (2014北京海淀期末)将定值电阻 R110 、R 220 串联接在正弦交流电路中，通过电阻 R2 的电流 i 随时间 t 变化的情况如图 1 所示。则()图 1A通过 R1 的电流有效值是 1.2 ABR 1 两端的电压有效值是 6 VC通过
2、 R2 的电流有效值是 1.2 A2DR 2 两端的电压有效值是 6 V23(2014济宁模拟)电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器。如图 2 甲所示为电吉他的拾音器的原理图，在金属弦的下方放置有一个连接到放大器的螺线管。一条形磁铁固定在管内，当拨动金属弦后，螺线管内就会产生感应电流，经一系列转化后可将电信号转为声音信号。若由于金属弦的振动，螺线管内的磁通量 随时间 t 的变化如图乙所示，则螺线管内感应电流 i 随时间 t 变化图像为()图 2图 34.将硬导线中间一段折成不封闭的正方形，每边长为 l，它在磁感应强度为 B、方向如图 4 所示的匀强磁场中匀速转动，转速为 n，导线在 a、b
3、两处通过电刷与外电路连接，外电路接有额定功率为 P 的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，灯泡的电阻应为()图 4A. B.2l2nB2P 2l2nB2PC. D.l2nB22P l2nB2P5(2014宁波联考)如图 5 所示电路，电阻 R1 与电阻 R2 阻值相同，都为 R，和 R1 并联的 D 为理想二极管(正向电阻可看作零，反向电阻可看作无穷大 )，在 A、B 间加一正弦交流电 u20 sin(100t) V，则加在 R2 上的电压有效值为()2图 5A10 V B20 VC15 V D5 V106(2014合肥模拟)传统的自行车发电机内部电路如图 6 甲所示，驱动轴
4、一端与自行车车轮相连，另一端连接条形永磁铁，车轮转动过程中，驱动轴带动磁铁在铁芯之间匀速转动，发电机线圈两端产生的交变电压波形如图乙所示。已知波形图中正负尖峰电压分别为Um 和U m。两个相邻正负尖峰电压所对应的时间差为 t，发电机线圈匝数为 n。以下判断正确的是()图 6A驱动轴转动的角速度 2/tB线圈电压的有效值 U Um/22C穿过线圈磁通量变化率的最大值 kmU m/nD相邻两个向上尖峰时间内，线圈电压的平均值 UU m/2二、多项选择题7(2014茂名期末)交流发电机电枢中产生的交变电动势为 eE msin t，如果要将交变电动势的有效值提高一倍，而交流电的周期不变，可采取的方法是
5、()A将电枢转速提高一倍，其他条件不变B将磁感应强度增加一倍，其他条件不变C将线圈的面积增加一倍，其他条件不变D将磁感应强度增加一倍，线圈的面积缩小一半，其它条件不变8.(2014青岛测试)一交变电流的图像如图 7 所示，由图可知()图 7A用电流表测该电流其示数为 14.1 AB该交变电流的频率为 50 HzC该交变电流通过 10 电阻时，电阻消耗的电功率为 1 000 WD该交变电流瞬时值表达式为 i14.1sin 628t A9一矩形线圈，在匀强磁场中绕垂直磁感线的对称轴转动，形成如图 8 所示的交变电动势图像，根据图像提供的信息，以下说法正确的是( )图 8A线圈转动的角速度为 rad
6、/s1003B电动势的有效值为 14.1 VCt 1.010 2 s 时，线圈平面和磁场方向的夹角为 30Dt1.510 2 s 时，穿过线圈平面的磁通量最大10(2014贵州六校联考)如图 9 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()图 9A线圈产生的电动势的有效值为 Em2B线圈转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为 EmT02C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 次三、非选择题11(2014郑州模拟)如图 10 甲所示，一固定的矩形导体线圈水平
7、放置，线圈的两端接一只小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场。已知线圈的匝数 n100 匝，总电阻 r1.0 ，所围成矩形的面积 S0.040 m2，小灯泡的电阻 R9.0 ，磁感应强度随时间按如图乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为 enB mS cos t，其中 Bm 为磁感应强度的最大值， T 为磁场变化的周期，不计灯丝2T 2T电阻随温度的变化，求：图 10(1)线圈中产生感应电动势的最大值；(2)小灯泡消耗的电功率；(3)在磁感应强度变化的 0 时间内，通过小灯泡的电荷量。T412.(2014北京海淀期末)如图 11 甲所示，长、宽分别为 L
8、1、L 2 的矩形金属线框位于竖直平面内，其匝数为 n，总电阻为 r，可绕其竖直中心轴 O1O2 转动。线框的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环 C、D( 集流环) 焊接在一起，并通过电刷和定值电阻 R 相连。线框所在空间有水平向右均匀分布的磁场，磁感应强度 B 的大小随时间 t 的变化关系如图 11 乙所示，其中 B0、B 1 和 t1 均为已知。在 0t 1 的时间内，线框保持静止，且线框平面和磁场垂直；t 1 时刻后线框在外力的驱动下开始绕其竖直中心轴以角速度 匀速转动。求：图 11(1)0t 1 时间内通过电阻 R 的电流大小；(2)线框匀速转动后，在转动一周的过程中电流通过电阻 R 产
9、生的热量；(3)线框匀速转动后，从图甲所示位置转过 90的过程中，通过电阻 R 的电荷量。答 案1选 B电压有效值为 100 V，故用电压表测该电压其示数为 100 V，A 项错误；100 rad/s，则周期 T 0.02 s，B 项正确；该电压加在 “100 V100 W”的灯泡两端，2灯泡恰好正常工作，C 项错；t 1/400 s 代入瞬时值表达式得电压的瞬时值为 100 V，D 项错。2选 B通过 R1 的电流有效值是 0.6 A，R1 两端的电压有效值是 6 V，选项 A 错误 B正确；通过 R2 的电流有效值是 0.6 A ，R2 两端的电压有效值是 12 V，选项 C、D 错误。3
10、选 B由法拉第电磁感应定律，则螺线管内感应电流 i 随时间 t 变化图像为 B。4选 B导线转动过程中产生正弦交流电，其最大值 Em2nBl 2，小灯泡正常发光，则P 2 ，解得 R ，B 项正确。(Em2)1R 2l2nB2P5选 D由二极管的单项导电性可知，若二极管 导通，加在 R2 上的电压波形为半个周期最大值为 20 V，若二极管截止，R 1、R2 串联，则 R2 上的 电压半个周期最大值为 10 V。2 2由有效值的定义可得加在 R2 上的电压有效值为 5 V，选项 D 正确。106选 C根据题述两个相邻正负尖峰电压所对应的时间差 为 t，可得交 变电流周期T2 t，驱动轴转动 的角
11、速度 2 /2t/t， 选项 A 错误 。由于 产生的交变电流不是按照正弦规律变化，线圈电压的有效 值不是 U Um/2，选项 B 错误。根据法拉第电磁感应定2律，感应电动势与磁通量变化率成正比，U mnk m，穿过线圈磁通量变化率的最大值kmU m/n，选项 C 正确。相邻 两个向上尖峰时间内， 线圈电压 的平均值 Un ，因为线圈2t转过一个完整的周期，磁通量 变化量 0，所以 电压平均 值等于零，选项 D 错误。7选 BC将磁感 应强度增加一倍，其他条件不变，或将线圈的面积增加一倍，其他条件不变，选项 B、C 正确。8选 CD根据图像知交流电的有效值为 10 A，则电流表示数为有效值 1
12、0 A，A 项错；周期 T0.01 s，频率为 100 Hz，B 项错；通过 10 的电阻，电功率 PI 2R1 000 W，C 项正确；瞬时值表达式为 iI msin t14.1sin 200t A 14.1sin 628t A，D 项正确。9选 ABC角速度 rad/s，A 项正确；电动势的有效值 E 14.1 V，B2T 1003 Em2项正确；电动势的瞬时值 e20sin t(V)，将 t1.010 2 s 代入该式，解得 ，这是线1003 3圈从中性面开始转过的夹角，故 线圈平面和磁场方向的夹 角 30，C 项正确；t1.510 2 s时， 线圈平面与磁场平行，磁通量最小，D 项错。
13、10选 BC由交 变电流有效 值和最大值的关系可知线圈产生的电动势的有效值为Em，选项 A 错误；由题意知线圈产生的电动势的最大值为 EmBSBS ，故 线圈转动22 2T0过程中穿过线圈的磁通量的最大值 BS ，选项 B 正确；线圈转动过程中磁通量变化率EmT02的大小等于产生的感应电动势的大小， 选项 C 正确；正弦式交 变电流一个周期内电流方向变化两次，经过 2T0 的时间，通过线 圈电流的方向改变 4 次，选项 D 错误。11解析：(1)由图像知， 线圈中产生的交变电流的周期 T3.1410 2 s，所以Em nBmS 8.0 V。2nBmST(2)电流的最大值 Im 0.80 A，有
14、效值 I A，小灯泡消耗的电功率EmR r Im2 225PI 2R2.88 W。(3)在 0 时间内，电动势的平均值 ，T4 E nSBt平均电流 ，IER r nSBR rt流过灯泡的电荷量 Q t 4.010 3 C。InSBR r答案：(1)8.0 V (2)2.88 W (3)4.010 3 C12解析：(1)0t 1时间内，线框中的感应电动势En t nL1L2B1 B0t1根据闭合电路欧姆定律可知，通 过电阻 R 的电流I ER r nL1L2B1 B0R rt1(2)线框产生感应电动势的最大值Em nB1L1L2感应电动势的有效值 E nB1L1L222通过电阻 R 的电流的有效值 I2nB1L1L22R r线框转动一周所需的时间 t2此过程中，电阻 R 产生的热量QI 2Rt R 2(nB1L1L2R r )(3)线框从图甲所示位置转过 90的过程中，平均感应电动势 n Et nB1L1L2t平均感应电流 InB1L1L2tR r通过电阻 R 的电荷量 q tInB1L1L2R r答案：(1)nL1L2B1 B0R rt1(2)R2(3)(nB1L1L2R r ) nB1L1L2R r
