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1、重点强化卷(三)交变电流的产生及描述(建议用时：45分钟)一、选择题1一矩形金属线圈共10匝，绕垂直磁场方向的转轴在匀强磁场中匀速转动，线圈中产生的感应电动势e随时间t变化的规律如图1所示，下列说法中正确的是()图1A此交流电的频率为0.2 HzB此感应电动势的有效值为1 VCt0.1 s时，线圈平面与磁场方向平行D在线圈转动过程中，穿过线圈的最大磁通量为 Wb【解析】由题图可知，此交流电的周期T0.2 s，频率f5 Hz，A错；E V，B错t0.1 s时，电动势为0，线圈平面与磁感线垂直，C错因EmnBS，其中n10，10 rad/s，故mBS Wb，D正确【答案】D2风速仪的简易装置如图2
2、甲所示在风力作用下，风杯带动与其固定在一起的永磁铁转动，线圈中的感应电流随风速的变化而变化风速为v1时，测得线圈中的感应电流随时间变化的关系如图乙所示；若风速变为v2，且v2v1，则感应电流的峰值Im、周期T和电动势E的变化情况是()甲乙图2AIm变大，T变小BIm变大，T不变CIm变小，T变小 DIm不变，E变大【解析】风速增大，周期T变小，电动势E变大，感应电流的峰值Im变大，选项A正确【答案】A3如图3所示是一多匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动所产生的感应电动势的图象，根据图象可知()图3A此感应电动势的瞬时表达式为e200sin(0.02t) VB此感应电动势的瞬时表达式为e
3、200sin(100t) VCt0.01 s时，穿过线圈的磁通量为零Dt0.02 s时，穿过线圈的磁通量的变化率最大【解析】由图知，Em200 V，100，A错，B对；t0.01 s和t0.02 s时，线圈处于中性面，C、D均错【答案】B4某正弦式交流电的电流i随时间t变化的图象如图4所示由图可知() 【导学号：94530068】图4A电流的最大值为10 AB电流的有效值为10 AC该交流电的周期为0.03 sD该交流电的频率为0.02 Hz【解析】由题图知此交流电的电流的最大值为10 A，则有效值为I A10 A；周期为0.02 s，则频率为f50 Hz.【答案】B图55(多选)电阻为1 的
4、某矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，产生的正弦交流电的图象如图5中图线a所示；当调整线圈转速后，该线圈中所产生的正弦交流电的图象如图线b所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是()A在图中t0时刻穿过线圈的磁通量均为零B线圈先后两次转速之比为32C交流电a的电动势的有效值为5 VD交流电b的电动势的最大值为5 V【解析】由题图可知，t0时刻线圈中的感应电流为0，感应电动势为0，穿过线圈的磁通量的变化率为0，所以穿过线圈的磁通量最大，选项A错误；由题图可得线圈先后两次转动的周期之比为0.40.623，所以转速之比为32选项B正确；由题图可得交流电a的电流的最大值为10 A，有效
5、值为 A5A，又矩形线圈的电阻为1 ，所以交流电a的电动势的有效值为5 V，选项C正确；由EnBS、可得电动势与周期成反比，所以交流电b的电动势的最大值为 V，选项D错误【答案】BC6如图6所示，为一正弦交流电通过一电子元件后的波形图，则下列说法正确的是()图6A这也是一种交流电B电流的变化周期是0.01 sC电流的有效值是1 AD电流通过100 的电阻时，1 s内产生的热量为200 J【解析】因电流方向不变，故不是交流电，A错；其周期为0.02 s，B错；由电流的热效应可知2RI2RT，解得I1 A，故C对；由QI2Rt可知Q11001 J100 J，D错【答案】C7交流发电机线圈电阻r1
6、，用电器电阻R9 ，电压表示数为9 V，如图7所示，那么该交流发电机()图7A电动势的峰值为10 VB电动势的有效值为9 VC交流发电机线圈通过中性面时电动势的瞬时值为10 VD交流发电机线圈自中性面转过90的过程中的平均感应电动势为 V【解析】电压表示数等于路端电压，电路中的电流为I A1 A，所以电动势的有效值为：EI(Rr)1(19) V10 V，所以电动势的最大值为EmE10 V，故选项A、B错；线圈通过中性面时最大，但0，故e0，选项C错；线圈从中性面转过90的过程中，BS，t，所以n，由于EmnBS，所以 V，选项D对【答案】D8(多选)如图8所示，交流电压u311sin V加在阻
7、值为220 的电阻两端，则()图8A电压表的读数为311 VB电流表的读数为1.414 VC电流表的读数为1 AD2 s内电阻产生的电热是440 J【解析】电压表测的是有效值，故读数为 V220 V，电流表示数应为1 A，故C、D正确【答案】CD9如图9所示的电路中，A是熔断电流I02 A的保险丝，R是可变电阻，S是交流电源交流电源的内阻不计，其电动势随时间变化的规律是e220sin(314t) V为了不使保险丝熔断，可变电阻的阻值应该大于()图9A110 B110 C220 D220 【解析】E220 V，Rmin 110 .【答案】B10(多选)如图10甲所示为电热毯电路示意图，交流电压u
8、311sin(100t)V，当开关S接通时，电热丝的电功率为P0；当开关S断开时，加在电热丝上的电压如图乙所示，则()甲乙图10A开关接通时，交流电压表的读数为220 VB开关接通时，交流电压表的读数为311 VC开关断开时，交流电压表的读数为311 V，电热丝功率为D开关断开时，交流电压表的读数为156 V，电热丝功率为【解析】交流电压表的读数为有效值，计算热功率要用有效值开关接通时，交流电压峰值Um311 V，所以有效值U220 V，A正确；开关断开时，取一个周期T，电热丝产生的热量减半，所以电热丝功率为，由P，电压有效值为156 V，电压表示数为156 V，D正确【答案】AD二、计算题1
9、1发电机的转子是匝数为100匝、边长为20 cm的正方形线圈，将它置于磁感应强度B0.05 T的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的轴以100 rad/s的角速度转动，当线圈平面与磁场方向垂直时开始计时线圈和外电路的总电阻R10 . 【导学号：94530069】(1)写出交变电流的瞬时值表达式；(2)线圈从计时开始，转过过程中通过线圈某一截面的电荷量为多少？【解析】(1)感应电动势的最大值为EmnBS1000.050.20.2100 V20 V，Im2 A，所以iImsin t2sin(100t)A.(2)线圈从计时开始，转过过程中通过线圈某一截面的电荷量qt.从中性面开始计时，转过，如图所示BSB
10、S(1sin 30)BS，q C1102C【答案】(1)i2sin(100t) A(2)1102 C12如图11所示，在匀强磁场中有一个内阻r3 、面积S0.02 m2的半圆形导线框可绕OO轴旋转已知匀强磁场的磁感应强度B T若线框以100 rad/s的角速度匀速转动，且通过电刷给“6 V,12 W”的小灯泡供电，则：图11(1)若从图示位置开始计时，求线框中感应电动势的瞬时值表达式；(2)从图示位置开始，线框转过90的过程中，通过导线横截面的电荷量是多少？该电荷量与线框转动的快慢是否有关？(3)由题目所给已知条件，外电路所接小灯泡能否正常发光？如不能，则小灯泡的实际功率为多大？【解析】(1)线框转动时产生感应电动势的最大值EmBS0.02100 V10 V因线框转动从平行于磁感线位置开始计时，则感应电动势的瞬时值表达式eEmcos t10cos(100t) V.(2)线框转过90过程中，产生的平均电动势，流过的电荷量qT，灯泡电阻R 3 .故q C C，与线框转动的快慢无关(3)线框产生的感应电动势的有效值E10 V，灯泡两端电压UR5 V.因U6 V，故灯泡不能正常发光，其实际功率P W W.【答案】(1)e10cos(100t) V(2) C无关(3)不能 W
