1、专题专题 84交变电流的产生和交变电流的产生和“四值四值”问题问题 1一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为 Q方；若该电阻接到正弦交 流电源上，在一个周期内产生的热量为 Q正该电阻上电压的峰值为 u0，周期均为 T，如图所 示则 Q方Q正等于() A.1 2B 21C12D21 2. 2021昆明市摸底一个阻值为 20的电阻，通有如图所示的电流，在一个周期内，前半个 周期电流随时间按正弦规律变化，后半个周期电流为恒定电流，则在一个周期内，电阻产生 的热量为() A.0.2JB0.4JC0.6JD0.8J 3. 如图所示电路，电阻 R1与电阻 R2串联接在交变电源上，且 R1R21
2、0，正弦交流电的 表达式为 u20 2sin100t(V)，R1和理想二极管 D(正向电阻可看做零，反向电阻可看做无穷 大)并联，则 R2上的电功率为() A.10WB15WC25WD30W 4(多选)单匝闭合矩形线框电阻为 R，在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，穿 过线框的磁通量与时间 t 的关系图像如图所示下列说法正确的是() A.T 2时刻线框平面与中性面垂直 B.线框的感应电动势有效值为 2m T C.线框转一周外力所做的功为2 22 m RT D.从 t0 到 tT 4过程中线框的平均感应电动势为 m T 5. 2021成都市摸底如图，匀强磁场中，一单匝矩形金属线框绕与磁感线垂
3、直的转轴匀速 转动， 线框中产生的交变电动势瞬时值随时间变化的规律为 e20 2sin100t(V).下列说法正确 的是() A.该线框转动的频率是 100Hz B.该线框产生的交变电动势最大值是 20V C.t0.005s 时刻，线框平面与中性面重合 D.t0.05s 时刻，穿过线框的磁通量变化率为 0 62021河北卷(多选)如图，发电机的矩形线圈长为 2L、宽为 L，匝数为 N，放置在磁 感应强度大小为 B 的匀强磁场中理想变压器的原、副线圈匝数分别为 n0、n1和 n2，两个副 线圈分别接有电阻 R1和 R2.当发电机线圈以角速度匀速转动时，理想电流表读数为 I.不计线 圈电阻，下列说
4、法正确的是() A.通过电阻 R2的电流为n1I n2 B.电阻 R2两端的电压为n2IR1 n1 C.n0与 n1的比值为 2NBL2 IR1 D.发电机的功率为 2NBL2I（n1n2） n0 7. 2021广东七校联合检测(多选)如图所示，竖直长导线通有恒定电流，一矩形线圈 abcd 可绕其竖直对称轴 O1O2转动 当线圈绕轴以角速度沿逆时针(沿轴线从上往下看)方向匀速转 动时，从图示位置开始计时，下列说法正确的是() A.t0 时，线圈中产生的感应电动势最大 B.0 2时间内，线圈中感应电流方向为 abcda C.t 2时，线圈中的磁通量为零，感应电动势也为零 D.线圈每转动一周电流方
5、向改变两次 82020全国卷在图(a)所示的交流电路中，电源电压的有效值为 220V，理想变压器 原、副线圈的匝数比为 101，R1、R2、R3均为固定电阻，R210，R320，各电表均为 理想电表 已知电阻R2中电流i2随时间t变化的正弦曲线如图(b)所示 下列说法正确的是() A.所用交流电的频率为 50Hz B.电压表的示数为 100V C.电流表的示数为 1.0A D.变压器传输的电功率为 15.0W 9. 2021海口市调研(多选)如图所示，在匀强磁场中匀速转动的单匝矩形线圈的周期为 T， 转轴 O1O2垂直于磁场方向，线圈电阻为 2.从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转 过
6、60时的感应电流为 1A那么() A.从图示位置开始，线圈转过 90时穿过线圈的磁通量最大 B.线圈中感应电流的有效值为2A C.任意时刻线圈中的感应电动势为 e4cos2 T t(V) D.从图示位置开始到线圈转过 60时的过程中，线圈中的平均电流为 0.5A 专题专题 84交变电流的产生和交变电流的产生和“四值四值”问题问题 1D根据交变电流有效值的定义及焦耳定律可得，Q方u 2 0 R T 2 u20 R T 2 u20 R T，Q正 （u0/ 2）2 R T1 2 u20 R T，故Q 方 Q正 2 1，D 正确 2C利用焦耳定律计算一个周期内电阻产生的热量 QI2RTI21RT 2I
7、 2 2RT 2，I 1 2 2A 1A，I2 2A，解得 Q0.6J，C 正确 3C当 A 端输出电流为正时，R1被短路，则此时 R2上电压有效值为 U2Um 220V，当 B 端输出电流为正时，R1、R2串联，则 R2两端电压有效值为 U2U2 2 10V，在一个周期内 R2 两端的电压有效值为 U，则U 2 2 R2 T 2 U22 R2 T 2 U2 R2T，解得 U5 10V，则有 P 2U 2 R2 250 10 W 25W 4 BC本题考查了交变电流的产生和描述， 以及考生对交流电产生过程、 有效值的确定、 平均感应电动势及安培力做功的分析和判断能力，是核心素养中能量观念的体现
8、由t 图像可知，在T 2时刻穿过线框的磁通量最大，线框处于中性面位置，选项 A 错误； 交变电流感应电动势的最大值为 EmBS2m T ，有效值 E 2 2 Em 2m T ，选项 B 正确； 线框匀速转一周时外力所做的功等于克服安培力所做的功，WE 2 R T2 22 m RT ，选项 C 正确； 从 t0 到 tT 4的过程中平均感应电动势 E t BS0 T 4 4m T ，选项 D 错误 5D由 e20 2sin100t(V) ，可知 2f100，得线框转动的频率 f50Hz，A 错误； 该线框产生的交变电动势最大值是 20 2V，有效值为 20V，B 错误；t0.005s 时刻，线框
9、中 产生的交变电动势瞬时值为 e120 2sin0.5(V)20 2V，此时线框平面与中性面垂直，C 错 误；t0.05s 时刻，线框中产生的交变电动势瞬时值为 e220 2sin5(V)0，可知此时穿过线 框的磁通量变化率为 0，线框平面与中性面重合，D 正确 6BC电阻 R1两端的电压 U1IR1，由变压器电压规律有U1 U2 n1 n2，解得 U 2n2IR1 n1 ，则通 过电阻 R2的电流 I2U2 R2 n2R1 n1R2I， A 错误， B 正确； 由题意可知发电机电动势的最大值 E mNBS 2NBL2，电动势的有效值 EEm 2 2NBL 2，由变压器的电压规律有E U1 n
10、0 n1，所以 n0 n1 E U1 2NBL2 IR1 ，C 正确；变压器的输入功率等于输出功率，所以发电机的功率 PP1P2I2R1 I22R2U1IU2I2 2NBL2I n1 n0 n22R1 n0n1R2，D 错误 7BD由安培定则可判断出长导线中电流在矩形线圈 abcd 处产生的磁场方向垂直纸面 向外t0 时穿过矩形线圈 abcd 的磁通量最大，线圈中产生的感应电动势最小，A 错误；根 据楞次定律和安培定则知， 在 0 2时间内， 线圈中感应电流方向为 abcda， B 正确； t 2时， 线圈中的磁通量为零，但磁通量的变化率最大，感应电动势最大，C 错误；线圈每转动一周电 流方向
11、改变两次，D 正确 8 AD本题借助图形和图像考查了理想变压器的特点及描述交流电物理量的特点 由图 (b)可知变压器输出端交流电的周期 T0.02s，变压器不改变交流电的频率和周期，故所用交 流电的频率 f1 T50Hz，A 正确；由图(b)可知流经电阻 R 2的电流有效值 I2 Im 21A，电阻 R2两端电压 U2I2R210V，根据串并联电路特点及欧姆定律可得，电流表的示数 I3U2 R3 0.5A，C 错误；根据理想变压器的特点可得变压器原线圈两端电压 U1n1 n2U 2100V，则电压 表的示数 UUU1120V，B 错误；变压器传输的电功率 PU2(I2I3)15.0W，D 正确
12、 9ABC从图示位置开始，线圈转过 90时磁场方向与线圈垂直，穿过线圈的磁通量最 大，A 正确；感应电流的瞬时值表达式为 iImcos2 T t，线圈转过 60时感应电流为 1A，则 Im 2A，线圈中感应电流的有效值为 I Im 2 2A，B 正确；由闭合电路欧姆定律得，感应电动 势的最大值 EmImR4V，线圈中产生的感应电动势的瞬时表达式为 e4cos2 T tV，C 正确； 根据 EmBSm2 T ，解得mEmT 2 2T ，则任意时刻穿过线圈的磁通量2T sin2 T t(Wb)， 从图示位置开始到线圈转过 60的过程中，平均电流 I E R tR 2T sin60 1 6T2 A3 3 A，选项 D 错误
