1、1分层规范快练(三十五) 交变电流的产生和描述双基过关练1.(多选)如图所示为交流发电机示意图，线圈的 AB边连在金属滑环 K上， CD边连在滑环 L上，导体制作的两个电刷 E、 F分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接关于其工作原理，下列分析正确的是( )A当线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大B当线圈平面转到中性面的瞬间，线圈中的感应电流最大C当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量最小D当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，线圈中的感应电流最小答案：AC22019惠州市高三调研考试某交流发电机给灯泡供电，产生交变电流的图象如图所示下列说法中正
2、确的是( )A交变电流的频率为 100 HzB交变电流的瞬时表达式为 i5cos50 t (A)C该交流电的电压有效值为 5 V2D在 t510 3 s时，穿过交流发电机线圈的磁通量最大解析：根据图象知交流电的周期为 0.02 s，因此交流电的频率为 50 Hz，A 错误；由 100 rad/s，交变电流的最大值为 5 A可得，交变电流的瞬时值表达式为2Ti5cos 100 t (A)，B 错误；因为电阻未知，故电压不能确定，C 错误； t510 3 s时，交变电流的瞬时值为零，磁通量最大，D 正确答案：D3.2如图所示，直线 MN右侧有垂直纸面向外、磁感应强度为 B的匀强磁场，有一个单匝、电
3、阻为 R、边长为 L的导线框一半处于匀强磁场中， t0 时刻，框面与磁场垂直，现让线框以 MN为轴匀速转动，转速为 n，则通过线框的感应电流的有效值为( )A. B.2 BL2nR 2 BL2nRC. D. BL2nR 2 BL2n2R解析：线框总有一半在磁场中，若规定逆时针的电流方向为正，线框中产生的感应电流如图所示，峰值为： Im ，根据有效值与峰值间的关系可得： I Im . BL2nR 22 2 BL2n2R答案：D4一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图甲所示，则下列说法正确的是( )A t0 时刻，线圈平面与中性面垂直B t0.01
4、 s 时刻， 的变化率最大C t0.02 s 时刻，交流电动势达到最大D该线圈产生的交流电动势的图象如图乙所示解析：由 t图知，在 t0 时， 最大，即线圈处于中性面位置，此时 e0，故A、D 两项错误；由图知 T0.04 s，在 t0.01 s时， 0， 最大， e最大，则 B项 t3正确；在 t0.02 s 时， 最大， 0， e0，则 C项错误 t答案：B5.交变电流电压的有效值为 6 V，它和电阻 R1、 R2及电容器 C、电压表一起连接成如图所示的电路，图中电压表的读数为 U1，为了保证电容器 C不被击穿，电容器的耐压值为U2，电容器在电路中正常工作，则( )A U16 V U26
5、V B U16 V U23 V2 2C U16 V U6 V D U16V U26 V2 2解析：交流电源的有效电压是 6 V，而电压表测量的是交流电的有效值，则电压表的示数为 U16 V；因正弦式交流电的最大值是有效值的 倍，则知电压的最大值为 6 V，2 2所以电容器要能正常工作，其耐压值必须不低于 6 V，即 U26 V故 D项正确，2 2A、B、C 项错误答案：D6(多选)匀强磁场中有一长方形导线框，分别以相同的角速度绕图所示的固定转轴旋转，用 Ia、 Ib、 Ic、 Id表示四种情况下线框中电流的有效值，则( )A Ia Id B IaIbC IbIc D Ic Id解析：对正弦交流
6、电而言，最大值 Em NBS ，而有效值 E ， I E/R.Em2得线框中电流的有效值： I .NBS2R线框中电流的有效值只与 N、 B、 S、 、 R有关，与固定转轴所处的具体位置无关选4A、D.答案：AD72019孝感模拟一正弦交流电的电压随时间变化规律如图所示，则( )A交流电的频率为 50 HzB交流电压的有效值为 100 V2C交流电压瞬时值表达式为 u100sin50 t (V)D此交流电压可以直接接耐压值为 80 V的电容器解析：由题图可知， T410 2 s，故 f 25 Hz，故 A项错误；由图象可知交流1T电的最大值为 100 V，因此其有效值为 U V50 V，故 B
7、项错误；交流电的角速度1002 2 2 f50 rad/s，所以其表达式为 u100sin(50 t) V，故 C项正确；电容器的耐压值为交流电的最大值，最大值 100 V大于 80 V，故不能直接接在此交流电上，故 D项错误答案：C82019辽宁沈阳二中月考(多选)如图甲所示，将阻值为 R5 的电阻接到内阻不计的正弦式交流电源上，电流随时间变化的规律如图乙所示，电流表串联在电路中测量电流的大小对此，下列说法正确的是( )A电阻 R两端电压变化的表达式为 u2.5sin(200 t) VB电阻 R消耗的电功率为 1.25 WC如图丙所示，若此交变电流由一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生，当线圈
8、的转速提升一倍时，电流表的示数为 1 A5D这一交变电流与图丁所示电流比较，其有效值之比为12解析：图乙所示电流的最大值为 Im0.5 A，周期为 T0.01 s，则 200 2Trad/s，由欧姆定律得 Um ImR2.5 V，所以 R两端电压瞬时值的表达式为u2.5sin(200 t) V，选项 A正确；该电流的有效值为 I ，电阻 R消耗的电功率为Im2P I2R，解得 P0.625 W，选项 B错误；电流表的示数为有效值，若该交变电流由图丙所示矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生，当转速提升一倍时，电动势的最大值 Em nBS为原来的 2倍，电路中电流的有效值也是原来的 2倍，为 2 A1
9、 A，选项 C错误；0.52图乙中的正弦交变电流的有效值为 A，图丁所示的交变电流虽然方向发生变化，但大小0.52恒为 0.5 A，故有效值之比为 ，选项 D正确12答案：AD92019绵阳模拟一只低压教学电源输出的交变电压为 U10 sin314t(V)，以下2说法正确的是( )A这只电源可以使“10 V 2 W”的灯泡正常发光B这只电源的交变电压的周期是 314 sC这只电源在 t0.01 s 时电压达到最大值D “10 V 2 F”电容器可以接在这只电源上解析：交流电的峰值 Um10 V，则有效值 U V10 V所以电源可以使“10 21022V、2 W”的灯泡正常发光，故 A项正确；
10、100，则 T 0.02 s，故 B项错误；2t0.01 s时，经过半个周期，电压为零，故 C项错误；当电容器的耐压值小于峰值，电容器被击穿，10 V小于 10 V，则“10 V 2 F”电容器不能接在这只电源上，故 D项2错误答案：A技能提升练10(多选)6如图所示， N匝矩形导线框以角速度 在磁感应强度为 B的匀强磁场中绕轴 OO匀速转动，线框面积为 S，线框的电阻、电感均不计，外电路接有电阻 R、理想交流电流表和二极管 D.二极管 D具有单向导电性，即正向电阻为零，反向电阻无穷大下列说法正确的是( )A交流电流表的示数 I NBS2RB一个周期内通过 R的电荷量 q2NBSRC R两端电
11、压的有效值 U NBS 2D图示位置电流表的示数为 0解析：二极管具有单向导电性，因此电路中只有正向电流，图象如图所示设回路中电流的有效值为 I，由电流的热效应可知， 2RT I2RT， I ，A12(NB S2R) NB S2R正确，D 错误电阻 R两端电压 U IR ，C 错一个周期内通过 R的电荷量 qNB S2 ，B 正确N R 2NBSR答案：AB11(多选)如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图乙中曲线 a、 b所示，则( )A两次 t0 时刻线圈平面均与中性面重合7B曲线 a、 b对应的线圈转速之比为 2
12、 ：3C曲线 a表示的交变电动势频率为 25 HzD曲线 b表示的交变电动势有效值为 10 V解析：线圈位于中性面时，磁通量最大，电动势为零，A 项正确；转速之比等于周期的反比，故该比值为 3 ：2，B 项错误；频率为周期的倒数， a的周期为 0.04 s，频率为25 Hz， C项正确；正弦交变电流的电动势的有效值为 E ，已知 Ea V，且Em2 nBS2 152 b a，故可知 Eb V V，D 项错误23 23 152 102答案：AC122019福建漳州模拟(多选)海洋中蕴藏着巨大的能量，利用海洋的波浪可以发电在我国南海上有一浮桶式波浪发电灯塔，其原理示意图如图甲所示浮桶内的磁体通过支
13、柱固定在暗礁上，浮桶内置线圈随波浪相对磁体沿竖直方向运动，且始终处于磁场中，该线圈与阻值 R15 的灯泡相连，浮桶下部由内、外两密封圆筒构成(图中斜线阴影部分)，如图乙所示，其内为产生磁场的磁体，与浮桶内侧面的缝隙忽略不计；匝数 N200的线圈所在处辐射磁场的磁感应强度 B0.2 T，线圈直径 D0.4 m，电阻 r1 .取重力加速度 g10 m/s2， 210.若浮桶随波浪上下运动的速度可表示为 v0.4sin( t)m/s，则下列说法正确的是( )A波浪发电产生电动势 e的瞬时表达式 e16sin( t)VB灯泡中电流 i的瞬时表达式 i4sin( t) AC灯泡的电功率为 120 WD灯
14、泡两端电压的有效值为 V1522解析：线圈在浮桶里随波浪上下运动切割磁感线产生感应电动势，e NBLv NB Dv64sin( t) V，A 错误 R 总 R r16 ，则灯泡中电流 i的瞬时表达式 i 4sin( t)A，B 正确，灯泡中电流的有效值 I 2 A，灯泡的电功率eR总 Im2 2P I2R120 W，C 正确灯泡两端电压的有效值 U IR2 15 V30 V，D 错误2 2答案：BC13(多选)图甲为风力发电的简易模型在风力作用下，风叶带动与杆固连的永磁铁8转动，磁铁下方的线圈与电压传感器相连某一风速时，传感器显示如图乙所示，则( )A磁铁的转速为 10 r/sB线圈两端电压的有效值为 6 V2C交流电压的表达式为 U12sin 5 t(V)D该交变电流可以直接加在击穿电压为 9 V的电容器上解析：该交变电流的周期为 T0.4 s，故磁铁的转速为 n r/s2.5 r/s，故1T 10.4A错误；由题图乙可知电压的最大值为 12 V，有效值 U V6 V，故 B正确；周Um2 122 2期 T0.4 s，故 rad/s5 rad/s，故交流电压的表达式为2T 20.4U12sin5 t(V)，故 C正确；该交变电流电压的最大值大于电容器的击穿电压，故该交变电流不能直接加在击穿电压为 9 V的电容器上，故 D错误答案：BC
