備戰(zhàn)2019年高考物理 考點一遍過 考點52 交變電流的產(chǎn)生及描述（含解析）

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1、交變電流的產(chǎn)生及描述 一、交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律 1．交變電流 大小和方向都隨時間做周期性變化的電流。如圖（a）、（b）、（c）、（d）所示都屬于交變電流。其中按正弦規(guī)律變化的交變電流叫正弦式交變電流，簡稱正弦式電流，如圖（a）所示。 2．正弦交流電的產(chǎn)生和圖象 （1）產(chǎn)生：在勻強(qiáng)磁場里，線圈繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動； （2）中性面 ①定義：與磁場方向垂直的平面； ②特點 a．線圈位于中性面時，穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率為零，感應(yīng)電動勢為零； b．線圈轉(zhuǎn)動一周，兩次經(jīng)過中性面，線圈每經(jīng)過中性面一次，電流的方向就改變一次。 （3）圖象：用以描述

2、交流電隨時間變化的規(guī)律，如果線圈從中性面位置開始計時，其圖象為正弦函數(shù)曲線。 二、正弦交變電流的基本物理量 1．周期和頻率 （1）周期（T）：交變電流完成一次周期性變化（線圈轉(zhuǎn)一周）所需的時間，單位是秒（s），公式； （2）頻率（f）：交變電流在1 s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)。單位是赫茲（Hz）； （3）周期和頻率的關(guān)系：。 2．交變電流的瞬時值、峰值、有效值 （1）瞬時值：交變電流某一時刻的值，是時間的函數(shù)； （2）峰值：交變電流的電流或電壓所能達(dá)到的最大值，也叫最大值； （3）有效值：跟交變電流的熱效應(yīng)等效的恒定電流的值叫做交變電流的有效值，對正弦交流電，其有效值和峰值的關(guān)

3、系為：、、； （4）平均值：是交變電流圖象中波形與橫軸所圍面積跟時間的比值。 三、交變電流的變化規(guī)律 1．正弦式交變電流的變化規(guī)律（線圈在中性面位置開始計時） 規(guī)律 物理量 函數(shù) 圖象 磁通量 Φ=Φmcos ωt=BScos ωt 電動勢 e=Emsin ωt=nBSωsin ωt 電壓 u=Umsin ωt=sin ωt 電流 i=Imsin ωt=sin ωt 2．兩個特殊位置的特點 （1）線圈平面與中性面重合時，S⊥B，Φ最大，=0，e=0，i=0，電流方向?qū)l(fā)生改變； （2）線圈平面與中性面垂直時，S∥B，Φ=0，最大，e最大，i最

4、大，電流方向不改變。 特別提醒： ①只要線圈平面在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，就產(chǎn)生正弦式交流電，其變化規(guī)律與線圈的形狀、轉(zhuǎn)動軸處于線圈平面內(nèi)的位置無關(guān)； ②Φ-t圖象與對應(yīng)的e-t圖象是互余的。 四、交變電流的“四值”的比較與理解 1．交變電流的瞬時值、峰值、有效值和平均值的比較 物理量 物理含義 重要關(guān)系 適用情況及說明 瞬時值 交變電流某一時刻的值 e=Emsin ωt i=Imsin ωt 計算線圈某時刻的受力情況 峰值 最大的瞬時值 Em=nBSω 討論電容器的擊穿電壓 有效值 跟交變電流的熱效應(yīng)等效的恒定電流的值 適

5、用于正（余）弦式交變電流 （1）計算與電流的熱效應(yīng)有關(guān)的量（如電功、電功率、電熱等） （2）電氣設(shè)備“銘牌”上所標(biāo)的一般是有效值 （3）保險絲的熔斷電流為有效值 平均值 交變電流圖象中圖線與時間軸所夾的面積與時間的比值 ； 計算通過電路截面的電荷量 2．交變電流瞬時值表達(dá)式的求法 （1）先求電動勢的最大值Em=nBSω； （2）求出角速度ω，； （3）明確從哪一位置開始計時，從而確定是正弦函數(shù)還是余弦函數(shù)； （4）寫出瞬時值的表達(dá)式。 3．求交變電流有效值的方法 （1）公式法 利用、、計算，只適用于正余弦式交流電。 （2）利用有效值的定義計算（非正弦式交流電

6、） 在計算有效值時，“相同時間”至少取一個周期或周期的整數(shù)倍。 （3）利用能量關(guān)系 當(dāng)有電能和其他形式的能轉(zhuǎn)化時，可利用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律來求有效值。 注意 非正弦式交流電有效值的求解根據(jù)電流的熱效應(yīng)進(jìn)行計算，其中，交變電流的有效值是根據(jù)電流通過電阻時產(chǎn)生的熱效應(yīng)定義的，即讓交變電流和直流電流通過相同的電阻，在相同的時間里若產(chǎn)生的熱量相同，則交變電流（電壓）的有效值就等于這個直流電流（電壓）的值，即求解交變電流有效值問題必須在相同電阻、相同時間、相同熱量的“三同”原則下求解。 （2018·四川省成都市高中畢業(yè)班摸底測試）如圖，勻強(qiáng)磁場中，一單匝矩形金屬線框繞與磁感線垂直

7、的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，線框中產(chǎn)生的交變電動勢瞬時值隨時間變化的規(guī)律為e＝20sinl00πt V。下列說法正確的是 A．該線框轉(zhuǎn)動的頻率是100 Hz B．該線框產(chǎn)生的交變電動勢最大值是20 V C．t＝0.005 s時刻，線框平面與中性面重合 D．t＝0.05 s時刻，穿過線圈的磁通量變化率為0 【參考答案】D 【詳細(xì)解析】該線框轉(zhuǎn)動的頻率是，選項A錯誤；該線框產(chǎn)生的交變電動勢最大值是20V，選項B錯誤；t＝0.005 s時刻，線框轉(zhuǎn)過的角度為l00π×0.005=，此時平面與中性面垂直，選項C錯誤；t＝0.05 s時刻，電動勢的瞬時值為0，此時穿過線圈的磁通量變化率為0，選項D正

8、確；故選D。 1．如圖是某交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電流的圖象，根據(jù)圖象可以判定 A．此交變電流的頻率為5 Hz B．此交變電流的周期為0.1 s C．將標(biāo)有“12 V、3 W”的燈泡接在此交變電流上，燈泡可以正常發(fā)光 D．圖象上對應(yīng)的0.1 s時刻，發(fā)電機(jī)中的線圈剛好轉(zhuǎn)至中性面 【答案】AD 【解析】由圖讀出，周期為T=0.2 s，頻率為，故A正確，B錯誤；此交變電壓的最大值為Um=12 V，有效值，燈泡的額定電壓有效值為12 V，所以燈泡不能正常發(fā)光，故C錯誤；圖象上對應(yīng)的0.1 s時刻，u=0，所以發(fā)電機(jī)中的線圈在中性面，故D正確；故選AD。 【名師點睛】此題中由交

9、變電壓的圖象讀出周期和電壓的最大值。要知道線圈經(jīng)過中性面的電動勢為零，經(jīng)過與中性面垂直位置時電動勢最大。 2．（2018·山東省淄博實驗中學(xué)高三開學(xué)效果檢測）有一交流發(fā)電機(jī)模型，矩形金屬線圈在勻強(qiáng)磁場中繞與磁感線垂直的固定軸勻速轉(zhuǎn)動，發(fā)電機(jī)負(fù)載為白熾小燈泡，若線圈匝數(shù)為100匝，回路總電阻為2 Ω，線圈轉(zhuǎn)動過程中穿過該線圈的磁通量Φ隨時間t的變化規(guī)律為Φ＝0.04sinπt（Wb），設(shè)π2＝10，回路中電阻值恒定不變，則 A．t＝0時，回路瞬時電流為零 B．t＝10 s時，回路電流改變方向 C．t＝1.5 s時，回路瞬時電流最大 D．從t＝0到t＝10 s時間內(nèi)，回路產(chǎn)生的焦耳熱

10、為400 J 【答案】D 【解析】t=0時，根據(jù)穿過線圈的磁通量隨時間的變化規(guī)律Φ=0.04sinπt（Wb），穿過回路的磁通量為零，感應(yīng)電動勢最大，感應(yīng)電流最大，故A錯誤；t=10 s時，根據(jù)穿過線圈的磁通量隨時間的變化規(guī)律Φ=0.04sinπt（Wb），穿過回路的磁通量為零，回路中的電流方向不改變，故B錯誤；t=1.5 s時，根據(jù)穿過線圈的磁通量隨時間的變化規(guī)律Φ=0.04sinπt（Wb），穿過回路的磁通量最大，磁通量的變化率為零，回路中的瞬時電流最小，故C錯誤；磁通量的變化率，故磁通量的變化率最大為0.04π，故產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值Em＝n＝4π V，故產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的有效值

11、，回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q=t＝400 J，故D正確；故選D。 【名師點睛】本題主要考查了線圈在磁場中轉(zhuǎn)動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，明確中性面的特點，知道求產(chǎn)生的焦耳熱用交流電的有效值。 一個按正弦規(guī)律變化的交流電的圖象如圖所示，由圖象可知 ①該交變電流的頻率為0.2 Hz ②該交變電流的有效值為14.1 A ③該交變電流的瞬時值表達(dá)式為i=20sin0.02t (A) ④t=時刻，該交變電流的大小與其有效值相等 A．①② B．②④ C．③④ D．①③ 【參考答案】B 【詳細(xì)解析】由圖可知，交變電流的周期為

12、0.02 s，頻率為50 Hz，則①錯誤；該交變電流的有效值為，②正確；該交變電流的瞬時值表達(dá)式為i=20sin100πt (A)，③錯誤；時刻，該交變電流的大小為i=20sin 100πt (A)=20sin(A)=14.1 A，即與其有效值相等，④正確，選項B正確。 1．（2018·湖南省六校聯(lián)盟高二（上）月考）如圖所示電路，電阻R1=2 Ω，R2=1 Ω，和R2并聯(lián)的D為理想二極管（正向電阻可看作零，反向電阻可看作無窮大），在A、B間加一正弦交流電u=60sin100πt（V），則下列說法正確的是 A．加在R1上電壓的有效值為10V B．加在R1上電壓的有效值為5V C．

13、加在R2上電壓的有效值為10 V D．加在R2上電壓的有效值為10V 【答案】AC 【解析】因為是交流電所以應(yīng)該分兩種情況考慮：當(dāng)電源在正半軸時B點電位高于A點電位二極管導(dǎo)通即R2被短路，R1電壓為電源電壓，U2=0；當(dāng)電源在負(fù)半軸時A點電位高于B點電位二極管截止R1，R2串聯(lián)分壓，則，，根據(jù)Q=Q1+Q2，對R1上的電壓可知，解得：；對R2：，解得U′=10 V，故AC正確，BD錯誤。 2．（2018·四川省成都市高中畢業(yè)班摸底測試）如圖所示，甲為一臺小型發(fā)電機(jī)構(gòu)造示意圖，線圈逆時針轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖象如圖乙所示。發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻為1 Ω，外接燈泡的電阻為9 Ω，

14、則 A．電壓表的示數(shù)為6 V B．燈泡消耗的電功率是6.48 W C．線圈轉(zhuǎn)動的角速度為l00π rad/s D．在t=l×10-2s時刻，穿過線圈的磁通量為零 【答案】C 【解析】由圖象可知，電動機(jī)電壓的最大值為6V，那么有效電壓就是6 V，電壓表測量的是燈泡的電壓，所以電壓為×9 V=5.4 V，所以A錯誤。由P=U2/R知，P==3.24 W，所以B錯誤。由ω==l00π rad/s，所以C正確。在t=l×10-2s時刻，由圖象可知此時的電動勢為零，那么此時的磁通量應(yīng)該是最大的，所以D錯誤。故選C。 【名師點睛】應(yīng)用正弦式交變電流最大值和有效值間的關(guān)系，判斷出電壓，其他

15、的由公式都可以求出，就是看對交變電流的理解。 1．（2018·山東省濟(jì)寧市高二下學(xué)期期末考試）交流發(fā)電機(jī)發(fā)電的示意圖如圖所示，線圈的AB邊連在金屬滑環(huán)K上，CD邊連在金屬滑環(huán)L上，線圈在轉(zhuǎn)動時可以通過滑環(huán)和電刷保持與外電路相連。線圈轉(zhuǎn)動過程中，下列說法中正確的是 A．轉(zhuǎn)到圖甲位置時，通過線圈的磁通量變化率最大 B．轉(zhuǎn)到圖乙位置時，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為零 C．轉(zhuǎn)到圖丙位置時，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流最大 D．轉(zhuǎn)到圖丁位置時，AB邊感應(yīng)電流方向為 2．如圖所示，下列圖象屬于交流電的有 A B

16、 C D 3．（2018·云南省峨山縣大龍?zhí)吨袑W(xué)高二下學(xué)期期末考試）如圖甲所示，電阻為1 Ω的矩形線圈繞垂直勻強(qiáng)磁場的轉(zhuǎn)軸OO′勻速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生交流電，現(xiàn)將此電流給阻值為R＝10 Ω的小燈泡L供電，通過電流傳感器得到燈泡中電流的圖象如圖乙，不考慮溫度對燈泡阻值的影響，下列說法中正確的是 A．在t＝5×10－3 s時，線圈處于中性面位置 B．在t＝10×10－3 s時，穿過線圈的磁通量最大 C．交變電流的瞬時值表達(dá)式為i＝5cos 50πt(A) D．線圈產(chǎn)生的交流電的電動勢為 V 4．一矩形線圈繞垂直于勻強(qiáng)磁場且位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動。線

17、圈中的感應(yīng)電動勢e隨時間t的變化關(guān)系如圖所示。下列說法中正確的是 A．t1時刻穿過線圈的磁通量為零 B．t2時刻穿過線圈的磁通量最大 C．t3時刻穿過線圈的磁通量的變化率最大 D．每當(dāng)e變換方向時，穿過線圈的磁通量都為最大 5．（2018·廣東省揭陽市高二下學(xué)期期末考試）圖甲為交流發(fā)電機(jī)的原理圖，正方形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁感線的軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，電流表為理想交流電表，線圈中產(chǎn)生的交變電流隨時間的變化如圖乙所示，則 A．線圈轉(zhuǎn)動的角速度為50 rad/s B．電流表的示數(shù)為10 A C．0.01 s時線圈平面和磁場平行 D．0.01 s時線圈的磁通量變化率為0

18、6．矩形線圈匝數(shù)50匝，在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，穿過線圈的磁通量Φ隨時間t的變化規(guī)律如圖所示，則 A．在t=0.1 s和t=0.3 s時，電動勢最大 B．在t=0.1 s和t=0.3 s時，線圈與中性面垂直 C．在t=0.2 s和t=0.4 s時，磁通量變化率最大 D．在t=0.2 s和t=0.4 s時，電動勢改變方向 7．（2018·河北省承德二中高二上學(xué)期第四次月考）正弦交變電源與電阻R、交流電壓表按照圖甲所示的方式連接，R＝10 Ω，交流電壓表的示數(shù)是10 V。圖乙是交變電源輸出電壓u隨時間t變化的圖象。則 A．通過R的電流iR隨時間t變化的規(guī)律是iR＝

19、cos(100πt) A B．通過R的電流iR隨時間t變化的規(guī)律是iR＝cos(50πt) A C．R兩端的電壓uR隨時間t變化的規(guī)律是uR＝10cos(100πt) V D．R兩端的電壓uR隨時間t變化的規(guī)律是uR＝5cos(50πt) V 8．線圈在磁場中勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的交流電的瞬時電動勢為e=10sin20πt（V），則下列說法正確的是 A．t=0時，線圈平面位于中性面 B．t=0時，穿過線圈的磁通量最大 C．t=0時，導(dǎo)線切割磁感線的有效速度最大 D．t=0.4 s時，e達(dá)到峰值10 V 9．如圖所示，N匝矩形導(dǎo)線框在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的軸OO’

20、勻速轉(zhuǎn)動，線框面積為S，線框的電阻、電感均不計，外電路接有電阻R、理想電流表A和二極管D。電流表的示數(shù)為I，二極管D具有單向?qū)щ娦?，即正向電阻為零，反向電阻無窮大。下列說法中正確的是 A．導(dǎo)線框轉(zhuǎn)動的角速度為 B．導(dǎo)線框轉(zhuǎn)動的角速度為及 C．導(dǎo)線框轉(zhuǎn)到圖示位置時，線框中的磁通量最大，瞬時電動勢為零 D．導(dǎo)線框轉(zhuǎn)到圖示位置時，線框中的磁通量最大，瞬時電動勢也最大 10．一閉合矩形線圈繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應(yīng)電流如圖，由圖可知 A．該交流電電流的有效值是5 A B．該交流電的頻率是20 Hz C．t=0時刻線圈平面位于中性面 D．該交流電電流的瞬時表達(dá)式為

21、i=5cos100πt（A） 11．（2018·江西省上饒縣中學(xué)高二下學(xué)期第一次月考）在勻強(qiáng)磁場中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，如圖所示，產(chǎn)生的交變電動勢的圖象如圖2所示，則 A．t=0.01 s時線框平面與中性面重合 B．t=0.005 s時線框的磁通量變化率為零 C．線框產(chǎn)生的交變電動勢有效值為220 V D．線框產(chǎn)生的交變電動勢的頻率為50 Hz 12．圖甲是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖，兩磁極N、S間的磁場可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場，A為交流電流表，線圈繞垂直于磁場的水平軸OO′沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，從圖示位置開始計時，產(chǎn)生的交變電流隨時間變化的圖象如圖乙所示，

22、以下判斷正確的是 A．電流表的示數(shù)為10 A B．線圈轉(zhuǎn)動的角速度為50π rad/s C．0.01 s時線圈平面與磁場方向平行 D．0.02 s時電阻R中電流的方向自右向左 13．通過某電流表的電流按如圖所示的規(guī)律變化，則該電流表的讀數(shù)為 A．4 A B．4 A C．5 A D．5 A 14．（2018·湖北省武漢市第六中學(xué)高二第六次（3月）月考）如圖甲所示，一矩形閉合線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸O′以恒定的角速度ω轉(zhuǎn)動，從線圈平面與磁場方向平行時開始計時，線圈中產(chǎn)生的交變

23、電流按照圖乙所示的余弦規(guī)律變化，在t=π/2ω時刻 A．線圈中的電流最大 B．穿過線圈的磁通量為零 C．線圈所受的安培力為零 D．穿過線圈磁通量的變化率最大 15．在勻強(qiáng)磁場中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，如圖1所示。產(chǎn)生的交變電動勢的圖象如圖2所示，則 A．t=0.005 s時線框的磁通量變化率為零 B．t=0.01 s時線框平面與中性面重合 C．線框產(chǎn)生的交變電動勢有效值為311 V D．線框產(chǎn)生的交變電動勢頻率為100 HZ 16．一閉合矩形線圈繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應(yīng)電流如圖所示，由圖可知 A．該交流電電流的有效值是5

24、A B．該交流電的頻率是20 Hz C．t=0時刻線圈平面位于中性面 D．該交流電電流的瞬時表達(dá)式為i=5cos 100πt（A） 17．（2018·福建省南安市華僑中學(xué)期中考試）如圖所示，一正方形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁感線的對稱軸OO′勻速轉(zhuǎn)動。沿著OO′觀察，線圈沿逆時針方向轉(zhuǎn)動。已知勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，線圈匝數(shù)為n，邊長為l，電阻為R，轉(zhuǎn)動的角速度為ω。則當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至圖示位置時 A．線圈中的感應(yīng)電流的方向為abcda B．線圈中的感應(yīng)電流為 C．穿過線圈的磁通量為Bl D．穿過線圈的磁通量的變化率為0 18．如圖電阻為r的矩形線圈面積為S，在勻強(qiáng)磁場中繞垂直

25、于磁場的軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動。t=0時刻線圈平面與磁場垂直，各電表均為理想交流電表。則 A．滑片P下滑時，電壓表的讀數(shù)不變 B．圖示位置線圈中的感應(yīng)電動勢最大 C．線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過180°的過程中，流過電阻R的電荷量為 D．1 s內(nèi)流過R的電流方向改變次 19．實驗室里的交流發(fā)電機(jī)可簡化為如圖所示的模型，單匝正方形線圈在水平勻強(qiáng)磁場中，繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動。今在發(fā)電機(jī)的輸出端接一個電阻R和理想電壓表，并讓線圈每秒轉(zhuǎn)25圈，讀出電壓表的示數(shù)為9 V，已知R=9 Ω，線圈電阻為1 Ω，下列說法正確的是 A．流過電阻R的電流每秒鐘方向改變25次 B．線圈從如圖所示的位置

26、開始計時，線圈中感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式為e=10cos 50πt (V) C．線圈轉(zhuǎn)動一周電阻R產(chǎn)生的熱量等于0.4 J D．線圈從圖示的位置轉(zhuǎn)過60°，通過負(fù)載電阻R的電荷量等于 20．我國家庭照明所用交流電的電壓瞬時值隨時間變化的圖象，如圖所示。根據(jù)圖象可知，以下結(jié)論中正確的是 A．此交流電的頻率為100 Hz B．此交流電的周期為2.0 s C．交流電的電壓峰值為 D．此交流電的電壓有效值為 21．（2018·湖北省武漢市第六中學(xué)高二下學(xué)期4月月考）如圖所示，某電子電路的輸入端輸入的電流既有直流成分，又有交流低頻成分和交流高頻成分，若通過該電路只把交流的低頻成分輸送

27、到下一級，那么關(guān)于該電路中各元件的作用，下列說法中正確的是 A．L在此的功能為通直流，阻交流，是高頻扼流圈 B．L在此的功能為通高頻，阻低頻，是低頻扼流圈 C．C1在此的功能為通交流，隔直流，叫隔直電容 D．C2在此的功能為通低頻，阻高頻，叫高頻旁路電容 22．如圖，實驗室一臺手搖交流發(fā)電機(jī)，內(nèi)阻r=1.0 Ω，外接R=9.0 Ω的電阻。閉合開關(guān)S，當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子以某一轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生的電動勢（V），則 A．該交變電流的頻率為10 Hz B．該電動勢的有效值為V C．外接電阻R所消耗的電功率為10 W D．電路中理想交流電流表A的示數(shù)為1.0 A 23．（2018

28、·山東省東營市利津縣第一中學(xué)高二12月檢測）如圖所示，當(dāng)交流電源的電壓為220 V，頻率為時，三只燈泡，、、亮度相同，若保持交流電源的電壓不變，只將其頻率變?yōu)?，則 A．、、的亮度都比原來亮 B．只有的亮度比原來亮 C．只有的亮度比原來亮 D．的亮度不變 24．實驗室里的交流發(fā)電機(jī)可簡化為如圖所示的模型，正方形線圈在水平勻強(qiáng)磁場中，繞垂直于磁感線的OO′軸勻速轉(zhuǎn)動。今在發(fā)電機(jī)的輸出端接一個電阻R和理想電壓表，并讓線圈每秒轉(zhuǎn)25圈，讀出電壓表的示數(shù)為10 V。已知R=10 Ω，線圈電阻忽略不計，下列說法正確的是 A．線圈位于圖中位置時，線圈中的瞬時電流為零 B．從線圈經(jīng)過中性

29、面開始計時，線圈中電壓瞬時值表達(dá)式為U=10sin50πt（V） C．流過電阻R的電流每秒方向改變100次 D．電阻R上的熱功率等于10 W 25．（2018·四川省攀枝花市高二下學(xué)期期末調(diào)研檢測）A、B兩個完全相同的金屬線圈，在同一勻強(qiáng)磁場中分別以不同的轉(zhuǎn)速，繞垂直于磁場的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交變電動勢的e–t圖象如圖中曲線a、b所示。則 A．t＝0時刻穿過兩線圈的磁通量均為零 B．A線圈產(chǎn)生交變電動勢的頻率為50 Hz C．A、B兩線圈轉(zhuǎn)速之比為3:2 D．B線圈的電動勢最大值為1.0 V 26．如圖所示，單匝線圈在勻強(qiáng)磁場中繞OO′軸從圖示位置開始勻速轉(zhuǎn)動。已知從

30、圖示位置轉(zhuǎn)過時，線圈中電動勢大小為10 V，求： （1）交流電動勢的峰值； （2）交流電動勢的有效值； （3）設(shè)線圈電阻為R=1 Ω，角速度ω=100 rad/s，線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過過程中通過導(dǎo)線截面的電荷量q。 27．如圖所示，交流發(fā)電機(jī)的矩形線圈邊長ab=cd=0.4 m，ad=bc=0.2 m，線圈匝數(shù)N=100匝，電阻r=1 Ω，線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2 T的勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸以n=50 r/s的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動，外接電阻R=9 Ω，求： （1）線圈轉(zhuǎn)動時感應(yīng)電動勢的最大值； （2）電壓表的示數(shù)（計算結(jié)果可用和根號表示） 28．如圖甲所示，一小型發(fā)電機(jī)內(nèi)的矩

31、形線圈在勻強(qiáng)磁場中以恒定的角速度繞垂直于磁場方向的固定軸轉(zhuǎn)動，線圈匝數(shù)n=100，穿過每匝線圈的磁通量Φ隨時間按正弦規(guī)律變化，如圖乙所示。發(fā)電機(jī)線圈電阻r=4.0 Ω，外電路中的電阻R=6 Ω，燈泡L電阻RL=12 Ω，不計其他電阻，交流電流表為理想電流表。求： （1）線圈轉(zhuǎn)動的角速度ω； （2）交變電流表的讀數(shù)； （3）在1 min內(nèi)，電阻R產(chǎn)生的熱量。 29．如圖為某交流發(fā)電機(jī)和外接負(fù)載的示意圖，發(fā)電機(jī)電樞線圈abcd為n=500匝的矩形線圈，其中ad長為L1=10 cm，ab長為L2=5 cm。線圈繞垂直于磁場的軸OO'在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.2 T的勻強(qiáng)磁場中以ω=200 r

32、ad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動（不計一切摩擦），線圈總電阻為r=2.0 Ω，外電路負(fù)載電阻為R=8.0 Ω。試求： （1）由圖示位置開始計時交變電動勢的表達(dá)式； （2）由圖示位置轉(zhuǎn)過900角的過程中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢； （3）由圖示位置轉(zhuǎn)過1/6周期內(nèi)通過R的電荷量為多少； （4）交流電壓表的示數(shù)； （5）轉(zhuǎn)動一周回路中產(chǎn)生總的焦耳熱。 30．（2018·新課標(biāo)全國III卷）一電阻接到方波交流電源上，在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q方；若該電阻接到正弦交變電源上，在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q正。該電阻上電壓的峰值為u0，周期為T，如圖所示。則Q方: Q正等于 A．

33、 B． C．1:2 D．2:1 31．（2018·新課標(biāo)全國III卷）如圖（a），在同一平面內(nèi)固定有一長直導(dǎo)線PQ和一導(dǎo)線框R，R在PQ的右側(cè)。導(dǎo)線PQ中通有正弦交流電流i，i的變化如圖（b）所示，規(guī)定從Q到P為電流的正方向。導(dǎo)線框R中的感應(yīng)電動勢 A．在時為零 B．在時改變方向 C．在時最大，且沿順時針方向 D．在時最大，且沿順時針方向 32．（2017·天津卷）在勻強(qiáng)磁場中，一個100匝的閉合矩形金屬線圈，繞與磁感線垂直的固定軸勻速轉(zhuǎn)動，穿過該線圈的磁通量隨時間按圖示正弦規(guī)律變化。設(shè)線圈總電阻為2 Ω，則

34、 A．t=0時，線圈平面平行于磁感線 B．t=1 s時，線圈中的電流改變方向 C．t=1.5 s時，線圈中的感應(yīng)電動勢最大 D．一個周期內(nèi)，線圈產(chǎn)生的熱量為 33．（2015·四川卷）小型手搖發(fā)電機(jī)線圈共N匝，每匝可簡化為矩形線圈abcd，磁極間的磁場視為勻強(qiáng)磁場，方向垂直于線圈中心軸OO′，線圈繞OO′勻速轉(zhuǎn)動，如圖所示。矩形線圈ab邊和cd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值都為e0，不計線圈電阻，則發(fā)電機(jī)輸出電壓 A．峰值是e0 B．峰值是2e0 C．有效值是 D．有效值是 34．（2014·天津卷）如圖1所示，在勻強(qiáng)磁場中，一矩形金

35、屬線圈兩次分別以不同的轉(zhuǎn)速，繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交變電動勢圖象如圖2中曲線a、b所示，則[- A．兩次t=0是時刻線圈平面均與中性面重合 B．曲線a、b對應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為2:3 C．曲線a表示的交變電動勢頻率為25 Hz D．曲線b表示的交變電動勢有效值為10 V 【名師點睛】要解決此題，需要掌握發(fā)電機(jī)的工作原理，知道發(fā)電機(jī)是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制成的，感應(yīng)電流的方向與磁場方向和導(dǎo)體棒切割磁感線的方向有關(guān)；根據(jù)中性面和最大值面的特點，結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律，可知磁通量變化率的情況。 2．AC【解析】交流電是指電流的方向發(fā)生變化的電流，電流的大小是否變化對

36、其沒有影響，電流的方向變化的是AC，AC是交流電，BD是直流電，故選AC。 3．AD【解析】由圖可知t=0.005s時刻感應(yīng)電流最小為零，此時線圈所在平面處于中性面位置，故A正確；t=10×10-3 s時，此刻感應(yīng)電流最大，此時線圈所在平面與中性面位置垂直，所以穿過線框回路的磁通量最小，故B錯誤；周期T=0.02 s，角速度ω＝＝100π rad/s，故電流的瞬時表達(dá)式為i=5cos100πt（A），故C錯誤；線圈產(chǎn)生的交流電的電動勢最大值為Em=Im（R+r）=55 V，有效值，故D正確；故選AD。 【名師點睛】本題考查的是有關(guān)交變電流的產(chǎn)生和特征的基本知識，要具備從圖象中獲得有用信息的

37、能力；知道正弦交流電的最大值是有效值的倍。 4．D【解析】時刻，感應(yīng)電動勢為零，通過線圈的磁通量最大，故A錯誤；由圖時刻，感應(yīng)電動勢最大，通過線圈的磁通量為零，故B錯誤，由圖t3時刻，感應(yīng)電動勢為零，通過線圈的磁通量最大，穿過線圈的磁通量的變化率最小，C錯誤；每當(dāng)e變換方向時，磁通量變化率最小，通過線圈的磁通量都最大，故D正確。 【名師點睛】由題圖乙可知交流電電流的最大值、周期，電流表的示數(shù)為有效值，感應(yīng)電動勢為零，則穿過線圈的磁通量變化為零，磁通量最大。 6．C【解析】在0.1 s和0.3 s時磁通量最大，磁通量變化率為零，所以電動勢為零，與中性面平行，AB錯誤；在0.2 s和0.

38、4 s時磁通量為零，此時磁通量變化率最大，電動勢最大，電動勢不改變方向，C正確，D錯誤。 7．AC【解析】由題可知流過電阻的電流：，所以電阻兩端電壓的最大值為，由圖象得周期是0.02 s，所以，因此iR隨時間t變化的規(guī)律是，故A正確，B錯誤；同理電阻兩端的電壓最大值為：，故R兩端的電壓uR隨時間t變化的規(guī)律是，故C正確，D錯誤。 【名師點睛】根據(jù)有效值求出該交流電的最大值，然后結(jié)合圖象即可求出電阻的電流、電壓隨時間的變化規(guī)律。 9．AC【解析】導(dǎo)線框產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動勢；根據(jù)二極管的特點可知，在一個周期內(nèi)有半個周期回路中有電流，根據(jù)交變電流的熱效應(yīng)可知，，解得，故A正確，B錯誤；導(dǎo)

39、線框轉(zhuǎn)到圖示位置時，線框處于中性面處，導(dǎo)線框中的磁通量最大，瞬時電動勢為零，故C正確，D錯誤。故選AC。 10．D【解析】由圖線知，交流電的最大值為5 A，A錯誤；該交流電的周期為0.02 s，頻率為50 Hz，B錯誤；t=0時刻線圈平面垂直中性面，C錯誤；該交流電電流的瞬時表達(dá)式為i=5cos100πt（A），D正確。 11．ACD【解析】由圖2可知T=0.02 s，Em=311 V；由圖可知t=0.01 s時刻感應(yīng)電動勢等于零，線框平面與中性面重合，故A正確；t=0.005 s時感應(yīng)電動勢最大，線框的磁通量變化率最大，故B錯誤；根據(jù)正弦式交變電流有效值和峰值的關(guān)系可得，該交變電流的有效

40、值為E==220 V，故C正確；T=0.02 s，線框產(chǎn)生的交變電動勢的頻率為f=50 Hz，故D正確；故選ACD。 21．C【解析】AB、L在此的功能為通直流、阻交流，通低頻，阻高頻，將低頻的交流成份送到下一級，叫低頻扼流圈，自感系數(shù)很大，故AB錯誤；C、C1在此的功能為通交流，隔直流，使直流不能到達(dá)下一級電路，叫隔直電容，所以C選項是正確的；D、C2與輸出電路并聯(lián)，起到通高頻，阻低頻，使高頻成分能通過，低頻成份到達(dá)下一級，C2又叫高頻旁路電容，故D錯；故選C。 【名師點睛】電路的輸入端輸入的電流既有直流成份，又有交流低頻成份和交流高頻成份，要只把交流的低頻成份輸送到下一級，該電路要隔

41、直流，通低頻，阻高頻，根據(jù)電感和電容的特性進(jìn)行判斷。 22．D【解析】交流電的頻率，A錯誤；該電動勢的最大值為，B錯誤；電壓有效值為10 V，電路中電流為，外接電阻R所消耗的電功率為，C錯誤，D正確。 23．BD【解析】三個支路電壓相同，當(dāng)交流電頻率變大時，電感的感抗增大，電容的容抗減小，電阻所在支路對電流的阻礙作用不變，所以流過L1的電流變大，亮度比原來亮；流過L2的電流變小，亮度比原來暗；流過L3的電流不變，亮度不變，故BD正確，AC錯誤；故選BD。 【名師點睛】關(guān)鍵知道當(dāng)交流電頻率變大時，電感的感抗增大，電容的容抗減小，電阻所在支路對電流的阻礙作用不變。 25．CD【解析】A

42、、t＝0時刻兩線圈電動勢均為零，故此時處在中性面上，故穿過兩線圈的磁通量均為最大值，故A錯誤；B、曲線a周期為0.04 s，故其表示的交變電動勢頻率為25 Hz，故B錯；C、由圖可以知道，b的周期為0.06 s，轉(zhuǎn)速之比與周期成反比，故轉(zhuǎn)速之比為3:2，故C對；D、從圖象可以看出a線圈的電動勢為1.5 V，根據(jù)電動勢，并結(jié)合a、b的轉(zhuǎn)速之比為3:2，所以電動勢之比也為3:2，則b得電動勢為，故D對；故選CD。 【名師點睛】根據(jù)圖象可以知道交流電的最大值以及周期等物理量，然后進(jìn)一步可求出其瞬時值的表達(dá)式以及有效值等。 26．（1）20 V （2）10 V （3）0.2 C 【解析】（1

43、）圖示位置為中性面，從此時開始計時 交流電動勢的瞬時值為e=Emsinωt 將ωt=，e=10 V代入上式，求得Em=20 V （2）此電流為正弦交變電流，所以交流電動勢的有效值E==V=10 V （3）在線圈轉(zhuǎn)過的過程中，穿過線圈平面的磁通量變化量ΔΦ=BS 據(jù)Em=BSω 得ΔΦ==0.2 Wb 故q==0.2 C 27．（1）（2） 【名師點睛】本題要注意求電功率用的是有效值，求電荷量必須用電動勢的平均值，電壓表測量的是有效值。 28．（1）200 rad/s （2）A （3）5×104 J 【解析】（1）T=3.14×10－2 s ω==200 rad/

44、s （2）=＋ Em=nΦmω I==A （3）U=IR外 Q=t=5×104 J 29．（1）e=100cos200t V （2）63.69 V （3）0.043 C （4） （5）15.7 J 【解析】（1）電動勢的最大值 Em=nBSω=nBL1L2ω=500×0.2×0.1×0.05×200 V=100 V 由圖示位置開始計時交變電動勢的表達(dá)式：e=Emcosωt=100cos200t V （2）由圖示位置轉(zhuǎn)過900角的過程中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢 （3）由圖示位置轉(zhuǎn)過1/6周期內(nèi)通過R的電荷量為 （4） 電壓表的示數(shù) （5）轉(zhuǎn)動一周回路中產(chǎn)生總的焦耳熱

45、。 【名師點睛】此題是對交流電的產(chǎn)生及計算問題的考查；解題時要根據(jù)題境明確感應(yīng)電動勢的瞬時值，知道電壓表示數(shù)為有效值，與電路知識相結(jié)合是解題的關(guān)鍵；注意求解電荷量時要用平均值，求解電功和電熱時要用有效值。 【名師點睛】此題將正弦交變電流和方波 交變電流、有效值、焦耳定律有機(jī)融合。解答此題常見錯誤是：一是把方波交變電流視為正弦交變電流；二是認(rèn)為在一個周期T內(nèi)產(chǎn)生的熱量與電壓有效值，導(dǎo)致錯選B；三是比值顛倒，導(dǎo)致錯選C。 31．AC【解析】由圖（b）可知，導(dǎo)線PQ中電流在t=T/4時達(dá)到最大值，變化率為零，導(dǎo)線框R中磁通量變化率為零，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，在t=T/4時導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感

46、應(yīng)電動勢為零，選項A正確；在t=T/2時，導(dǎo)線PQ中電流圖象斜率方向不變，導(dǎo)致導(dǎo)線框R中磁通量變化率的正負(fù)不變，根據(jù)楞次定律，所以在t=T/2時，導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢方向不變，選項B錯誤；由于在t=T/2時，導(dǎo)線PQ中電流圖象斜率最大，電流變化率最大，導(dǎo)致導(dǎo)線框R中磁通量變化率最大，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，在t=T/2時導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大，由楞次定律可判斷出感應(yīng)電動勢的方向為順時針方向，選項C正確；由楞次定律可判斷出在t=T時感應(yīng)電動勢的方向為逆時針方向，選項D錯誤。 【名師點睛】此題以交變電流圖象給出解題信息，考查電磁感應(yīng)及其相關(guān)知識點。解答此題常見錯誤主要有四方面：一是由于

47、題目以交變電流圖象給出解題信息，導(dǎo)致一些同學(xué)看到題后，不知如何入手；二是不能正確運用法拉第電磁感應(yīng)定律分析判斷；三是不能正確運用楞次定律分析判斷，陷入誤區(qū)。 32．AD【解析】t=0時，磁通量為零，線圈平面平行于磁感線，故A正確；每經(jīng)過一次中性面（線圈平面垂直于磁感線，磁通量有最大值）電流的方向改變一次，t=1 s時，磁通量為零，線圈平面平行于磁感線，故B錯誤；t=1.5 s時，磁通量有最大值，但磁通量的變化率為零（），根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知線圈中的感應(yīng)電動勢為零，故C錯誤；感應(yīng)電動勢最大值，有效值，一個周期內(nèi)線圈產(chǎn)生的熱量，故D正確。 34．AC【解析】線圈位于中性面時，磁通量最大、電動勢為零，所以選項A正確；轉(zhuǎn)速之比等于周期的反比，故該比值為3:2，故選項B錯誤；頻率為周期的倒數(shù)，即，a的周期為0.04 s，頻率為25 Hz，所以選項C正確；正弦交流電動勢的有效值為，已知，且，故可知，所以選項D錯誤。 【方法技巧】由電動勢隨時間變化的圖象可知線圈在不同時刻的位置，以及轉(zhuǎn)動的周期，結(jié)合有效值與最大值的關(guān)系。 27