1、3.2 交变电流的描述一、单选题1如图所示为一正弦式交变电流的图像。由图可知，这个电流的（）A有效值为6A B有效值为AC频率为100HzD频率为200Hz2某旋转电枢式交流发电机，当转子的旋转角速度为时，其产生的电动势随时间变化的关系式为。那么当转子的旋转角速度减为时，其产生的电动势随时间变化的关系式为（）ABCD3图甲为一台小型发电机的示意图，单匝线圈绕OO轴转动，若从某位置开始计时，产生的电动势随时间的变化规律如图乙所示，已知发电机线圈内阻为r，外接灯泡的电阻为9r，下列说法正确的是（）A线圈是从垂直中性面位置开始计时的B电动势表达式为e=6sin 50t（V）C电流方向每秒改变50次D
2、灯泡两端电压的最大值为5.4 V4如图是验证电容器特性的实验电路图。以下分析正确的是（）A闭合开关，待电路稳定后，L1亮，L2不亮B闭合开关，待电路稳定后，L1不亮，L2亮C闭合开关，待电路稳定后，L1，L2都不亮D闭合开关，待电路稳定后，L1，L2都亮5如图甲所示，在匀强磁场中，有一匝数为N、总电阻为r的矩形线圈abcd绕轴以角速度匀速转动。线圈通过理想交流电流表与阻值为R的电阻相连，图乙是线圈转动过程中产生的感应电动势e随时间t变化的图像，则下列说法中正确的是（）At=0时刻，穿过线圈的磁通量为0B时刻，穿过线圈的磁通量大小为C从时刻到时刻这段时间内通过电阻R的电荷量为D电流表的示数为6如
3、图是某种正弦交变电压的波形图，由图可确定该电压的（）A周期是0.01sB最大值是220VC有效值是220VD表达式为u220sin（100t）V7如图甲所示，标有“220V；40W”的灯泡和标有“350V；20F”的电容器并联到交流电源上，V为交流电压表，交流电源的输出电压如图乙所示，闭合开关。下列判断正确的是（）At时刻，V的示数为零B灯泡不能正常发光C电容器一定被击穿DV的示数保持220V不变8在如图甲所示的电路中，R1、R2是两个定值电阻且R2=2R1，与R2并联的理想二极管D，其正向电阻可视为零、反向电阻为无穷大。接线柱a、b之间加一个如图乙所示的交变电压，Uab0时电压为正值。则R1
4、两端电压的有效值为（）A10VB10VC20VD20V9如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形单匝线圈的周期为，转轴垂直于磁场方向，线圈电阻为，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过时的感应电流为，那么（）A任意时刻线圈中的感应电动势为B任意时刻穿过线圈的磁通量为C线圈消耗的电功率为D线圈中感应电流的有效值为二、多选题10下列方法中能够产生交变电流的是（）A线圈在匀强磁场中按逆时针方向匀速转动B金属棒绕过中心且与磁场垂直的轴逆时针匀速转动C由一条导线折成的折线绕PQ在匀强磁场中匀速转动D闭合线圈垂直磁感线不动，穿过线圈的磁通量按照正弦规律变化11如图所示，虚线MN左侧空间存在垂直于纸面向里
5、的匀强磁场，磁感应强度大小为B。纸面内有一个圆心角为120的扇形金属线框OCD，半径为r，线框围成的回路电阻为R，顶角O在虚线MN上。当金属线框绕顶角O在纸面内以角速度匀速转动时，下列说法正确的是（）A线框转动一圈的过程中，线框中有电流的时间为B线框中存在电流时，电流的大小为C线框进入磁场过程中，通过线框某截面的电荷量大小为D线框持续转动过程中，线框中电流的有效值为12一电阻R接到如图甲所示的正弦交流电源上，两端电压的有效值为U1，消耗的电功率为P1；若该电阻接到如图乙所示的方波交流电源上，两端电压的有效值为U2，消耗的电功率为P2。若甲、乙两图中的U0、T所表示的电压值、周期值是相同的，则下
6、列说法正确的是（ ）AU1= U0BU2= U0CP1= DP1：P2= 1：213如图所示，两根间距为20cm的足够长粗糙金属导轨平行固定在水平面上，导轨电阻忽略不计。在导轨内部空间存在以正弦曲线和导轨的中位线为边界的匀强磁场，中位线上方磁场方向垂直纸面向里，中位线下方磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小均为B=1T。现有一导体棒在外力作用下以10m/s的速度匀速向右运动（接触电阻忽略不计）。已知导体棒接入导轨间的电阻为10，电流表和电压表均为理想电表，与电流表相连的电阻R=10，则下列叙述正确的是（）A回路中产生的是交流电，且按照正弦规律变化B电压表示数为0.5VC导体棒的热功率为0.1W
7、D当导体棒运动到图示位置时，电流表示数最大三、填空题14家用调光台灯常用可控制硅实现调光，一日常照明台灯用正弦交变电流通过可控制硅后，起电压随时间变化的图象如图所示，则该电压的有效值为_。15如图所示，三个图中的和周期T相同。甲图为正弦式交流电，则电流的有效值为_；乙图正值部分按正弦规律变化，负值部分电流恒定，电流的有效值为_；丙图为方波式交流电，电流的有效值为_；16一交流电压瞬时值表达式为，将该交流电压加在一阻值为22的电阻两端，并联在该电阻两端的交流电压表的示数为_V，与电阻串联的交流电流表的示数为_A流过电阻的电流方向每秒改变_次。如果将该交流电加在一个电容器两端，要使电容器不被击穿所
8、选的电容器耐压值应不小于_V。四、解答题17如图所示，有一单匝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轴以角速度匀速转动，边、的长度分别为和，轴分别通过和的中点，线圈的总电阻为r，线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环e、f（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值为R的定值电阻连接。求：（1）线圈转动过程中感应电动势的最大值；（2）线圈平面由图示位置开始计时，写出感应电动势瞬时值的表达式；（3）电阻R的电功率。18夜间由于光线较暗，可在自行车上安装小发电机，示意图如图甲所示，小发电机的内部结构示意图如图乙所示。面积为S的矩形线圈通过圓柱体与半径为r0的摩擦小轮焊接在一起，当摩擦小轮
9、转动时可带动矩形线圈绕中心轴线一起转动。摩擦小轮与自行车车轮的边缘相接触，当车轮转动时，因摩擦而带动小轮转动。线圈处于磁感应强度为B的匀强磁场中，方向始终与矩形线圈轴线垂直。线圈的匝数为N，通过电刷为小灯泡提供电能。自行车前、后轮的半径均为R。自行车以一定的速度匀速行驶时，后轮绕轮轴转动的角速度为。自行车与地面、摩擦小轮与后轮之间没有相对滑动。求：（1）摩擦小轮的角速度0；（2）小发电机产生电动势的有效值E。19如图所示，电阻不计的粗糙金属轨道MN与MN平行放置，轨道间距L=2m，轨道平面与水平方向成37角。同种材料、粗细均匀的正方形金属框abcd边长也为L，a、d两点通过铰链与轨道连接。在外
10、力F0（F0未知）的作用下，使金属框abcd以ad为转轴顺时针匀速转动，转动角速度=1rad/s。t=0时刻，ab边、cd边分别与轨道重合，此时水平放置的导体杆ef在导轨上静止释放。已知导体杆ef与轨道之间的动摩擦因数=（最大静摩擦力等于滑动摩擦力），且杆ef与ad间距足够远。金属框abcd质量，各边电阻均为1；杆ef质量m2=kg，电阻为1；空间存在平行于轨道且斜向上的匀强磁场，磁感应强度B=0.5T。（sin37=0.6，cos37=0.8）（1）金属框abcd从t=0时刻转过37时，请比较b点与c点的电势高低，并求出bc边产生的电动势；（2）金属框abcd从t=0时刻转过90的过程中，求
11、外力F0对金属框abcd所做的功W；（3）金属框abcd从t=0时刻转过90时，求杆ef的瞬时速度大小。试卷第9页，共9页参考答案1B【详解】AB由图可知，这个电流的最大值为6A，有效值为故A错误，B正确；CD由图知，周期为0.02s，则频率为故CD错误。故选B。2A【详解】线圈中产生的感应电动势的最大值为当转子的旋转角速度减为时，感应电动势的最大值变为电动势随时间变化的关系式变为故选A。3D【详解】A电动势随时间的变化规律从零开始，说明线圈从中性面开始转动，磁通量最大，瞬时电动势为零，A错误；B电动势的最大值为Em=6V，而则电动势表达式为e=Emsin t=6sin100t（V）B错误；C
12、线圈每转一圈，电流改变两次方向，则电流方向每秒改变了100次，C错误；D灯泡两端的电压最大值为Um=5.4 VD正确。故选D。4B【详解】根据电容器特性，可知，恒定直流不能通过电容器，即电容器是“隔直流通交流”，当电路正常工作后，L1不亮，L2亮。故选B。5C【详解】A由图可知，时刻，感应电动势为零，穿过线圈的磁通量最大，故A错误；B由图可知，时刻，感应电动势最大，则此时磁通量大小为0，故B错误；C从到这段时间磁通量的变化为，则平均电动势因此通过电阻的电荷量为故C正确；D电流表的示数为有效值，则有故D错误。故选C。6C【详解】A由图可知，交流电的周期是0.02s，选项A错误；B由图可知，交流电
13、的最大值是311V，选项B错误；C有效值是选项C正确；D因表达式为u311sin（100t）V选项D错误。故选C。7D【详解】AD电压表的读数为电压的有效值，保持220V不变，则时刻，V的示数为不为零，选项A错误，D正确； B灯泡两端电压的有效值为220V，则灯泡恰好正常发光，选项B错误；C交流电压的最大值为311V，则电容器不可能被击穿，选项C错误； 故选D。8A【详解】因为a、b加的是正弦交流电压，故有两种情况，当a点电位高于b点电位，R2被短路，则R1的电压为电源电压当a点低于b点则R1与R2串联30=I（R1+R2）R1两端电压为U2=IR1解得U2=10V根据电流的热效应，来计算R1
14、在0-T时间内电压有效值为解得故选A。9A【详解】CD从垂直中性面开始其瞬时表达式为i=Imcos，则故电流的有效值为 ，感应电动势的最大值为Em=Imr=22=4V电功率为故CD错误；A从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，故电流瞬时值为故电动势的瞬时表达式为故A正确；B任意时刻穿过线圈的磁通量为根据公式可得故故B错误；故选A。10ACD【详解】A中线圈在匀强磁场中按逆时针方向匀速转动，会产生正弦式交变电流；B中的导体棒不切割磁感线，不产生感应电动势；C中的折线与矩形线圈的效果是相同的；D中能产生按余弦规律变化的交变电流。故选ACD。11CD【详解】A线框进入磁场的时间为线框转动一圈的过程中，
15、在从线框开始进入磁场到完全进入磁场和线框开始出磁场到完全出磁场过程中有感应电流，因此线框中有电流的时间为A错误；B线框中存在电流时，感应电动势因此电流的大小为B错误；C线框进入磁场过程中，通过线框某截面的电荷量大小为C正确；D设线框持续转动过程中，线框中电流的有效值为I，则有解得D正确。故选CD。12AC【详解】AC由图象可知，正弦式交流电压最大值为Um = U0所以有效值为则电阻R消耗的功率为AC正确；B根据交变电流的有效值定义有解得B错误；D根据选项B可知则P1：P2 = 1：5D错误。故选AC。13AB【详解】A根据“右手定则”，可知电路中产生的是交流电，又因为磁场边界是正弦曲线，可得回
16、路产生的是正弦交流电，A正确；B正弦交流电的电压峰值为则电压表的示数为0.5V，B正确；C导体棒的热功率C错误；D电表显示的是有效值，无论棒处于何种位置示数均不变，D错误。故选AB。14【详解】如图中所示为正弦交流电的每个周期有半个周期在工作，则有解得15 【详解】甲图为正弦式交流电，则电流的有效值为；乙图解得电流的有效值为丙图电流的有效值为16110 5 100 【详解】并联在该电阻两端的交流电压表的示数为与电阻串联的交流电流表的示数为交流电的频率为则流过电阻的电流方向每秒改变100次。如果将该交流电加在一个电容器两端，要使电容器不被击穿所选的电容器耐压值应不小于。17（1） ；（2） ；（
17、3） 【详解】（1）根据正弦式交变电流的产生规律可知，线圈感应电动势最大值 （2）则线圈平面由如图所示位置开始计时，t时刻感应电动势瞬时值的表达式（3）电动势的有效值为 根据欧姆定律，电流为 电阻R的功率18（1）；（2）【详解】摩擦小轮边缘的线速度和自行车后轮边缘线速度相等即解得（2）电动势的最大值为有效值与最大值关系解得19（1）1.6V；（2）2（J）；（3）3m/s【详解】（1）线圈顺指针转动，根据右手定则判断可知，电流方向从b到c，在电源内部，电流由负极流向正极，所以c点的电势较高；线圈从垂直中性面的位置开始转动，bc边的瞬时感应电动势大小为当bc边转过37时，产生的电动势为（2）金属框abcd从t=0时刻转过90的过程中，bc边感应电动势的有效值为根据题意，回路的总电阻为该过程产生的总焦耳热为根据功能关系可知，克服安培力做的功等于产生的总的焦耳热，则有该过程中，克服重力做的功为对金属框，根据动能定理有联立上式解得（3）设金属框abcd从t=0时刻转过90的过程中，所用时间为，流过ef杆的平均电流为，ef杆沿轨道下滑，根据动量定理得整理得金属框abcd从t=0时刻转过90的过程中，平均感应电动势为则通过bc总的电荷量为联立上式解得答案第15页，共1页
