1、【 精品教育资源文库 】 课时达标 第 30 讲 交变电流的产生及其变化规律 解密考纲 理解交变电流的产生过程，能正确推出交变电流的表达式；理解描述交变电流的几个物理量，会计算交变电流的有效值 1如图所示，面积均为 S 的单匝线圈绕其对称轴或中心轴在匀强磁场 B 中以角速度 匀速转动，能产生正弦交变电动势 e BS sin t 的图是 ( A ) 解析 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴 (轴在线圈所在平面内 )匀速转动，产生的正弦交变电动势为 e BS sin t ，由这一原理可判断， A 图中感应电动势为 e BS sin t ； B 图中的转 动轴不在线圈所在平面内； C、 D 图中
2、的转动轴与磁场方向平行，而不是垂直 2如图所示电路中，电源电压 u 311sin 100 t V， A、 B 间接有 “220 V 440 W” 的电暖宝、 “220 V 220 W” 的抽油烟机、交流电压表及保险丝下列说法正确的是 ( D ) A交流电压表的示数为 311 V B电路要正常工作，保险丝的额定电流不能小于 3 2 A C电暖宝发热功率是抽油烟机发热功率的 2 倍 D 1 min 内抽油烟机消耗的电能为 1.3210 4 J 解析 交流电压表的示数为有效值为 220 V，故选项 A 错误；由公式 P UI 知电路要正常工作，干路中电流有效值为 3 A，所以保险丝的额定电流不能小于
3、 3 A，故选项 B 错误；电暖宝是纯电阻用电器， P 热 P 电 ，而抽油烟机是非纯电阻用电器， P 热 P 电 ，故选项 C 错误；1 min 内抽油烟机消耗的电能为 W Pt 1.3210 4 J，故选项 D 正确 3家庭电路中的调光灯、调速电风扇以前是用变压器来实现的，该技术的缺点是成本高、体积大、效率低，且不能任意调节灯的亮度或电风扇的转速现在的调光灯、调速电风扇是用可控硅电子元件来实现的如图为经过一个双向可控硅 调节后加在电灯上的电压那么现在电灯上的电压为 ( C ) 【 精品教育资源文库 】 A Um B 2Um2 C Um2 D Um4 解析 电灯上的电压值，如没有特殊说明一
4、般指电压的有效值，设加在电灯上电压的有效值为 U，取一个周期，由电流的热效应得 U2RT?Um22R T4?Um22R T4，所以可得 UUm2，故选项 C 正确 4交流发电机在工作时产生的电压的表达式为 u Um sin t ，保持其他条件不变，使该线圈的转速和匝数同时增加一倍，则此时电压的变化规律变为 ( B ) A 4Um sin t B 4Um sin 2t C 2Um sin t D Um sin t 解析 线圈的转速和匝数同时增加一倍，则 Um 增加到原来的四倍，线圈的转速增加一倍，则 为原来的两倍，故电压的 变化规律变为 4Um sin 2t ，选项 B 正确 5一个边长为 6
5、cm 的正方形金属线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，电阻为0.36 . 磁感应强度 B随时间 t的变化关系如图所示，则线框中感应电流的有效值为 ( B ) A 2l0 5A B 610 5 A C 22 10 5A D 3 22 10 5A 解析 由法拉第电磁感应定律和欧姆定律可得 0 3 s 内产生的感应电流 I1 210 5 A,3 5 s 内产生的感应电流 I2 310 5 A，且与 0 3 s 内方向相反，于是可作出 i 随时间t 变化的图象如图所示 由有效值的定义得 I21Rt1 I22Rt2 I2Rt，代入数据可得 I 610 5 A，故选项 B 正确 【 精品教育资源文库
6、 】 6如图所示电路，电阻 R1与电阻 R2阻值相同，都为 R，和 R1并联的 D 为理想二极管 (正向电阻可看做零，反向电阻可看做无穷大 )，在 A、 B 间加一正弦交变电压 U 20 2sin 100 t V，则加在 R2上的电压的有效 值为 ( D ) A 10 V B 20 V C 15 V D 5 10 V 解析 根据有效值的定义可得2R T22R T2U2R T, 解得加在 R2 上的电压的有效值 U 5 10 V，选项 D 正确 7将硬导线中间一段折成不封闭的正方形，每边长为 l，它在磁感应强度为 B、方向如图所示的匀强磁场中匀速转动，转速为 n，导线在 a、 b 两处通过电刷与
7、外 电路连接，外电路接有额定功率为 P 的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，则灯泡的电阻应为 ( B ) A l2nB 2P Bl2nB 2P C l2nB 22P Dl2nB 2P 解析 导线转动过程中产生正弦交流电，其最大值为 Em 2 nBl2，根据小灯泡正常发光，有 P ? ?Em2 21R，解得 R l2nB 2P ，选项 B 正确 8实验室里的交流发电机可简化为如图所示的模型，正方形线圈在水平匀强磁场中，绕垂直于磁感线的 OO 轴匀速转动今在发电机的输出端接一个电阻 R 和理想电压表，并让线圈每秒转 25 圈，读出电压表的示数为 10 V已知 R 10 ，线圈电
8、阻忽略不计，则下列说法正确的是 ( D ) 【 精品教育资源文库 】 A线圈平面与磁场平行时，线圈中的瞬时电流为零 B从线圈平面与磁场平行开始计时，线圈中感应电流瞬时值表达式为 i 2sin 50 t A C流过 电阻 R 的电流每秒钟方向改变 25 次 D电阻 R 上的热功率等于 10 W 解析 线圈平面与磁场平行时，线框切割磁场的两边正好垂直切割，瞬时感应电流最大，选项 A 错误由题意得 Em 10 2 V， f 25 Hz， i 2cos 50 t A，选项 B 错误；电流方向每秒改变 50 次，选项 C 错误； PR U2RE2R 10 W，选项 D 正确 9如图所示，图线 a 是线
9、圈在磁场中匀速转动时产生的正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生的正弦交流电的图象如 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 ( C ) A线圈先后两次转速之比为 1 2 B交流电 a 的电压瞬时值 u 10sin 0.4 t V C交流电 b 电压的最大值为 203 V D在图中 t 0 时刻穿过线圈的磁通量为零 解析 由题图可知，周期 Ta 0.4 s， Tb 0.6 s，则线圈先后两次转速之比 na nb TbTa 3 2，故选项 A 错误；由题图知交流电 a 的电压最大值 Uma 10 V，周期 Ta 0.4 s， a 2Ta 5 rad/s ，交流电 压的瞬时值表
10、达式为 u Umasin t 10sin 5 t (V)，故选项 B 错误；由电动势的最大值 Em NBS ，知两个电压最大值之比 Uma Umb a b 3 2，则交流电 b 电压的最大值为 203 V，故选项 C 正确； t 0 时刻 u 0，根据法拉第电磁感应定【 精品教育资源文库 】 律，磁通量变化率为零，而磁通量最大，故选项 D 错误 10 (多选 )图甲为一台小型发电机构造示意图，内阻 r 5.0 ，外电路电阻 R 95 ，电路中其余电阻不计发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度 绕垂直于磁场方向的固 定轴转动，线圈匝数 N 100.转动过程中穿过每匝线圈的磁通量 随时间
11、t 按正弦规律变化，如图乙所示，则 ( BC ) A t 3.1410 2 s 时，该小型发电机的电动势为零 B该小型发电机的电动势的最大值为 200 V C电路中电流最大值为 2 A D串联在外电路中的交流电流表的读数为 2 A 解析 t 3.1410 2 s 时，磁通量 的变化率最大，该小型发电机的电动势有最大值，选项 A 错误；从 t 图线可以看出， max 1.010 2 Wb， T 3.1410 2 s， 2T ，感应电动势的最大值 Emax N max 200 V，选项 B 正确；电路中电流最大值 Imax EmaxR r 2 A，选项 C 正确；交流电流表读数是交变电流的有效值，
12、即 I Imax2 1.4 A，选项 D 错误 11如图甲， R0为定值电阻，两金属圆环固定在同一绝缘平面内左端连接在一周期为T0的正弦交流电源上，经二极管整流后，通过 R0的电流 i 始终向左，其大小按图乙所示规律变化规定内圆环 a 端电势高于 b 端时， a、 b 间的电压为 uab为正，下列 uab t 图 象可能正确的是 ( C ) 解析 由题知通过外圆环的电流方向始终是顺时针方向，大小做周期性变化分析 0.5T0时间内，前 0.25T0电流增加，由楞次定律可以判断出通过内圆环电流逆时针，此时 a 端电【 精品教育资源文库 】 势高于 b 端，后 0.25T0电流减少，由楞次定律可以判断出通过内圆环电流顺时针，此时 a端电势低于 b 端每个 0.5T0时间内都是同样的变化规律，故选项 C 正确
