1、3.2 交变电流的描述 1如图是交流发电机的示意图，匀强磁场方向水平向右，磁感应强度为 B0，线圈 ABCD 从图示位置 开始计时，绕垂直于磁场方向的轴 OO逆时针匀速转动。已知转动角速度为，线圈 ABCD 的面积为 S，匝数为 N，内阻为 r，外电路总电阻为 R（包括滑环和电刷的接触电阻和电表电阻） 、规定线圈中 产生的感应电流方向沿 ABCD 为正方向，下列说法正确的是（） A线圈产生感应电动势的瞬时值表达式为 0 sineNB St B外电路的电压峰值表达式为 0 2 m NB S R U Rr C电路中产生的电流有效值表达式为 0 2 2() NB S I Rr D1 秒内线圈中电流方
2、向改变 2 次 2一个交流电源的输出端电压的瞬时值表达式为 u = 311sin50t(V)，将一个不计内阻的交流电流表 与一个阻值为 220的电阻串联后接在该电源上，则（） A交流电流表的示数为 1.55A B交流电流表的示数为 1A C该交流电的频率为 50Hz D该交流电的周期为 0.02s 3如图甲所示，不计电阻的矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴在匀强磁场中匀速转动，线框中产 生的交变电流的电动势如图乙所示。该交变电流经原、副线圈匝数比为 110 的理想变压器给一灯 泡供电，如图丙所示。灯泡上标有“220V22W”字样。则（） A灯泡中的电流方向每秒钟改变 50 次 Bt=0.01s
3、时穿过线框回路的磁通量最大 C电流表示数为 0.1A D电流表示数为 2A 4如图甲所示，一台小型发电机通过理想自耦变压器给小灯泡供电，若发电机产生的电动势随时间 变化的正弦规律图像如图乙所示，发电机线圈内阻不计，灯泡始终没有被烧坏，则（） A电压表的示数为 311 V B灯泡中的电流方向每秒改变 50 次 C当 0.01st 时发电机线圈所在平面与磁场方向平行 D自耦变压器的滑片向上滑动时小灯泡将会变暗 5如图甲所示，在匀强磁场中，一单匝矩形金属线框绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电 动势随时间变化的图像如图乙中正弦曲线所示，则在金属线框转动过程中，穿过线框的磁通量的最 大值为（） A
4、375WbB0.6Wb C 3 Wb 10 D 6 Wb 10 6如图所示为小型旋转电枢式发电机的示意图，一矩形金属线框在匀强磁场中，绕与磁场垂直的轴 沿如图所示方向匀速转动，下列关于交变电流产生过程的说法，正确的是（） A线框转过 90到中性面时磁通量最大，电流方向发生改变 B线框经过图示位置时，穿过线框的磁通量为零，磁通量的变化率为零 C线框经过图示位置时，电流方向由 f 点经电阻 R 流向 e 点 D若转动周期减小一半，线框中感应电动势的最大值也减小一半 7如图，是磁电式转速传感器的结构简图。该装置主要由测量齿轮、T 形软铁、永久磁铁、线圈等 原件组成。测量齿轮为磁性材料，N 个齿等距离
5、地安装在被测旋转体的一个圆周（圆心在旋转体的 轴线上） ，齿轮转动过程中，当齿靠近 T 形软铁时，由于磁化作用，软铁中磁场增强，相反，远离时 磁场减弱。现测得线圈中感应电流的变化频率为 f，旋转体角速度为。则（） A线圈中感应电流的变化频率 2 N f B当齿距离 T 形软铁最近的时候，线圈中电流最大 C线圈中的感应电流方向不变，只是大小发生周期性变化 D随着旋转体转速的增加，线圈中的电流的频率变大，有效值保持不变 8如图所示，虚线OO的左边存在着方向垂直于纸面向里的匀强磁场，右边没有磁场。单匝矩形 线圈abcd的对称轴恰与磁场右边界重合，线圈平面与磁场垂直。线圈沿图示方向绕 OO 轴以角速
6、度匀速转动（即ab边先向纸外、cd边先向纸里转动） ，规定沿abcda方向为感应 电流的正方向。从图示位置开始计时，下列四个图象中能正确表示线圈内感应电流 i 随时间 t 变化规 律的是（） A B C D 9一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正弦式交变电流，其电动势的变化规 律如图甲所示，若把某个物理量变为原来的 2 倍，其产生的电动势的变化规律变为如图乙所示，则 变化的这个物理量是（） A线圈的匝数B线圈的面积 C线圈的角速度D线圈的周期 10空间存在范围足够大、竖直向下的、磁感应强度为 B 的匀强磁场，在其间竖直固定两个相同的、 彼此正对的金属细圆环 a、b，圆环 a
7、在前、圆环 b 在后。圆环直径为 d，两环间距为 L、用导线与 阻值为 R 的外电阻相连，如图所示。一根细金属棒保持水平、沿两圆环内侧做角速度为的逆时针 匀速圆周运动（如图） ，金属棒电阻为 r。棒与两圆环始终接触良好，圆环电阻不计。则下列说法正 确的是（） A金属棒在最低点时回路电流为零 B金属棒在圆环的上半部分运动时（不包括最左和最右点） ，a 环电势低于 b 环 C从最高点开始计时，回路电流的瞬时值为sin 2r BLd it R （） D电阻 R 两端电压的有效值为 2 4() BLd R U Rr 11 如图所示的电路中， 电源电压 311sin100Vut， A、 B 间接有“22
8、0V， 440W”的电暖宝、 “220V， 220W”的抽油烟机、交流电压表及保险丝。下列说法正确的是（） A交流电压表的示数为 311V B电路要正常工作，保险丝的额定电流不能小于3 2A C电暖宝发热功率是抽油烟机发热功率的 2 倍 D1min 抽油烟机消耗的电能为 4 1.32 10 J 12目前磁卡已有广泛的应用，如图甲所示，当记录磁性信息的磁卡以速度 v 在刷卡器插槽里匀速 运动时，穿过刷卡器内线圈的磁通量按=0sinkvt 的规律变化，刷卡器内的等效电路如图乙所示， 已知线圈的匝数为 n，电阻为 r，外接电路的等效电阻为 R。则在任意一段t= 2kv 的时间内，通过 等效电阻 R
9、的电荷量的最大值为（） Aqm= 0 2n Rr Bqm= 0 n Rr Cqm= 0 2n Rr D无法求解 13如图所示，面积为 S 的矩形线圈共 N 匝，线圈总电阻为 R，在磁感应强度为 B、方向垂直纸面 向里的匀强磁场中以竖直线 OO 为轴，以角速度匀速旋转，图示位置 C 与纸面共面，位置 A 与位 置 C 成45角。线圈从位置 A 转过90到达位置 B 的过程中，下列说法正确的是（） A平均电动势为 2 NBS B平均电动势为 2 2 NBS C通过线圈某一截面的电荷量 2 2NBS q R D在此转动过程中，电流方向会发生改变 14 （多选）一个闭合矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感
10、线的轴匀速转动，产生的感应电流如图所 示，交流电的周期 T=0.02s。由图可得出的正确判断是（） At = 0 时刻，线圈平面与中性面垂直Bt =0.5T 时刻，磁通量最大 C该交变电流的频率为 100 HzD该线圈转动角速度为 100rad/s 15 （多选）如图甲所示为一单匝线圈在匀强磁场中匀速转动产生的交变电流的 ut 图象，若将此 电压加在图乙所示的回旋加速器上给质子 （H） 加速， 已知质子的质量为 1.6710 27kg， 电荷量为 1.610 19C则下列说法正确的是（ ） A该交变电流电压的有效值为 36V Bt110 2s 时，穿过线圈的磁通量为36 10 2Wb C质子在
11、回旋加速器中运动的周期为 210 2s D加在回旋加速度器 D 形盒区域匀强磁场的磁感应强度大小约为 3.2810 6T 16 （多选）如图所示，图线 a 是线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的正弦交流电的图像，当调整线 圈转速后，所产生的正弦交流电的图像如图线 b 所示。以下关于这两个正弦交流电的说法中正确的 是（） A线圈先后两次转速之比为 1：2 B交流电 b 的最大值为 20 3 V C交流电 a 的电压瞬时值 u=10sin5tV D在图中 t=0 时刻穿过线圈的磁通量为零 17 （多选）某一交流电的电压随时间变化的规律为：u100 2sin100t (V)，将其接在阻值 R100 的电
12、热丝两端，则下列说法正确的是（） A该交流电压的频率为 100 Hz B该电热丝消耗的电功率为 100 W C该交流电每秒内电流方向改变 100 次 D用电压表测该用电器两端电压其示数为 100 2V 18如图为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为 B 的匀强磁场中绕垂 直于磁场方向的固定轴 OO 匀速转动，线圈的匝数为 N 匝，线圈所围面积为 S，线圈电阻为 r，线 圈的两端经滑环和电刷与阻值为 R 的电阻相连，其余电阻忽略不计。测得电路中交流电流表的示数 为 I，求： (1)线圈转动时产生感应电动势的最大值； (2)线圈自中性面位置开始计时，写出电源电动势的瞬时表达式
13、。 19有一种家用小型风力发电机，发电机的叶轮在风力作用下带动线圈 在磁感应强度 2 T 4 B 的磁场中旋转产生交变电流矩形线圈的面积 2 0.02mS ， 匝数440n 匝、 电阻2r ，发电机在正常工作时，变速箱可使线圈转速稳定到50r /s。以线圈平面与磁感线垂直 时为计时起点，求： (1)线圈中产生的感应电动势的表达式； (2)线圈与磁感线垂直时起转过角度为 90的时间内，线圈中产生的平均感应电动势； (3)发电机输出的电流是 10A 时，发电机的输出功率。20如图所示，是交流发电机示意图，正方形 线圈的匝数N=50匝， 线圈的边长L=0.6m， 正方形线圈所在处的匀强磁场的磁感应强
14、度的大小B=0.1T， 线圈总电阻 r=1.5，外接电阻 R=7.5，线圈以 n= 100 r/s 的转速在磁场中匀速转动。求： (1)若线圈从中性面开始计时，写出感应电动势随时间变化关系式； (2)交流电流表和交流电压表的示数； (3)求线圈从图示位置转过 60时通过电阻的电量是多少？ (4)线圈匀速转动一圈的过程中外力对线圈所做的功是多少？ 参考答案参考答案 1C 2B 3B 4D 5C 6A 7A 8B 9D 10D 11D 12C 13B 14BD 15ACD 16BC 17BC 18(1) m 2 ()EI Rr；(2) 2 () 2 ()sin I Rr EI Rrt NBS 19(1)220 2sin100Vet；(2) 440 2 V ；(3)2000W 20(1)e=360sin200tV；(2)28.3A，212.3V；(3)0.1C；(4)226J
