1、【 精品教育资源文库 】 1 交变电流的产生和描述 一、选择题 (1 6 题为单项选择题， 7 11 题为多项选择题 ) 1某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴 匀速转动，产生的交变电流的图象如图 1 所示，由图中信息可以判断 ( ) 图 1 A在 A、 C 时刻线圈处于中性面位置 B在 B、 D 时刻穿过线圈的磁通量为零 C从 A D 线圈转过的角度为 2 D若从 O D 历时 0.02 s，则在 1 s 内交变电流的方向改变了 100 次 解析 由题中交变电流的图象可知，在 A、 C 时刻产生的感应电 流最大，对应的感应电动势最大，线圈处于垂直中性面的位置 ，选项 A 错误；在 B、 D
2、时刻感应电流为零，对应的感应电动势为零，即磁通量的变化率为零，此时磁通量最大，选项 B 错误；从 A D，经历的时间为 34周期，线圈转过的角度为 32 ，选项 C 错误；若从 O D 历时 0.02 s，则交变电流的周期为 0.02 s，而一个周期内电流的方向改变两次，所以 1 s 内交变电流的方向改变了 100 次，选项 D 正确。 答案 D 2 (2017 山东潍坊市联考 )现在的调光灯、调速电风扇是用可控硅电子元件来实现调控的。如图 2 所示为经过一个双向可控硅调节后加在电灯 上的电压，即在正弦交流电的每一个二分之一周期中，前面四分之一周期被截去。调节台灯上的旋钮可以控制截去的多少，从
3、而改变电灯上的电压，那么现在电灯上的电压为 ( ) 【 精品教育资源文库 】 图 2 A Um B.Um2 C. 2Um2 D. 2Um 解析 由有效值的概念可得（ Um2） 2R T2U2RT，解得 UUm2，选项 B 正确。 答案 B 3图 3 甲为小型旋转电枢 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，线圈的两端经集流环和电刷与电阻 R 10 连接，与电阻 R 并联的交流电压表为理想电表，示数是 10 V。图乙是穿过矩形线圈磁通量 随时间 t 变化的图象。则下列说法正确的是 ( ) 图 3 A电阻 R 上的电功率为 2
4、0 W B 0.02 s 时 R 两端的电压瞬时值为零 C R 两端的电压随时间变化的规律是 u 14.1 cos 100 t(V) D通过 R 的电流随时间变化的规律是 i cos 50 t(A) 解析 电阻 R 上的电功率为 P U2R 10 W，选项 A 错误； 0.02 s 时穿过线圈的磁通量变化率最大， R 两端的电压瞬时值最大，选项 B 错误； R 两端的电压 u 随时间 t 变化的规律是 u 14.1cos 100 t(V)，通过 R 的电流随时间变化的规律 i 1.41 cos 100 t(A)，选项 C 正确， D 错误。 答案 C 4 (2018 福建福州质检 )某交流电源
5、电动势随时间变化的规律如图 4 所示，现用该电源对标称值为 “5 V 10 W” 的电动机供电，电源内阻不计，下列说法正确的是 ( ) 图 4 【 精品教育资源文库 】 A电动 机的内阻 为 2.5 B电动机的发热功率为 10 W C通过电动机的电流为 2 A D通过电动机的电流为 2 2 A 解析 由图知该电源电动势最大值为 Em 5 2 V，则有效值 E 5 V，通过电动机的电流I 105 A 2 A，电动机是非纯电阻元件，电动机内阻 r52 2.5 ，电动机的发热功率 P 热 I2r P 总 10 W，故 A、 B、 D 错误， C 正确。 答案 C 5如图 5 所示，一半径为 L 的
6、导体圆环位于纸面内， O 为圆心。环 内两个圆心角为 90 且关于 O 中心对称的扇形区域内分布有匀强磁场，两磁场的磁感应强度大小均为 B、方向相反且均与纸面垂面。导体杆 OM 可绕 O 转动， M 端通过滑动触点与圆环良好接触，在圆心和圆环间连有电阻 R，不计圆环和导体杆的电阻，当杆 OM 以恒定角速度 逆时针转动时，理想电流表 A 的示数为 ( ) 图 5 A. 2BL24R B.BL24R C.2BL22R D.BL22R 解析 OM 切割磁感线产生的电动势 E BL22 ， OM 切割磁感线时产生的感应电流 IER，设电流的有效值为 I 有效 ，则 I2有效 RT 2I2R 14T，解
7、得 I 有效 2BL24R ，选项 A 正确。 答案 A 6如图 6 甲所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴 OO 匀速转动，从图示位置开始计时，产生的感应电动势 e 随时间 t 的变化曲线如图乙所示。若线圈的转速变为原来的 2 倍，而其他条件保持不变，从图示位置转过 90 开始计时，则能正确 反映线圈中产生的电动势 e 随时间 t 的变化规律的图象是 ( ) 【 精品教育资源文库 】 图 6 解析 由题图乙知，周期 T 4 s，感应电动势的最大值 Em 1 V，而感应电动势的最大值的表达式 Em NBS NBS 2T 。若仅把线圈的转速变为原来的 2 倍，则周期 T 变为原来的
8、 12，即 T 2 s，而感应电动势的最大值 Em 变为原来的 2 倍，即 Em 2 V，所以选项 B、 C 错误；从图示位置转过 90 开始计时，也就是 t 0 时线圈中产生的感应电动势应为 0，所以选项 A 正确， D 错误。 答案 A 7 将电阻 R、理想电压表 V、开关 S 和交流电源按照图 7 所示的方式连接起来，其中 R 30 ，合上开关 S 后，交流电源输出的正弦交变电压 u 随时间 t 变化的关系如图 8 所示。则 ( ) 图 7 图 8 A电压表 V 的示数是 36 V B R 消耗的电功率是 21.6 W C通过 R 的电流瞬时值表达式为 i 1.2 sin 100 t A
9、 【 精品教育资源文库 】 D通过 R 的电流最大值为 1.2 A 解析 电压表的示数为有效值， U Um2 18 2 V， A 项错误； P U2R 21.6 W， B 项正确；i UmRsin 100 t A 1.2sin 100 t A， C 项正确； Im UmR 1.2 A， D 项正确。 答案 BCD 8如图 9 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 ( ) 图 9 A两次 t 0 时刻线圈平面均与中性面重合 B曲线 a、 b 对应的线圈转速之比为 23 C曲线 a 表示的交变电
10、动势频率为 25 Hz D曲线 b 表示 的交变电动势有效值为 10 V 解析 线圈经过中性面时不切割磁感线，此时感应电动势为零，选项 A 正确；由图可知曲线 a、 b 的周期之比为 23 ，则对应的线圈转速之比为 32 ，选项 B 错误；曲线 a 的周期为 Ta 410 2 s，其频率为 fa 1Ta 25 Hz，选项 C 正确；曲线 a、 b 表示的交变电流的峰值之比为 EmaEmb ab 32，又 Ema 15 V， Emb 10 V， Ub 22 Emb 5 2 V，选项 D 错误。 答案 AC 9如图 10 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 O
11、O 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 ( ) 【 精品教育资源文库 】 图 10 A交流电流表的示数 I 2RNBS B一个周期内通过 R 的电荷量 q 2NBSR C R 两端电压的有效值 U 2NBS D图示位 置电流表的示数为 0 解析 设回路中电流的有效值为 I，由电流的热效应可知， 12(NBS2R )2RT I2RT， I NBS2R ，A 正确， D 错误；电阻 R 两端电压的有效值 U IR NBS2 ， C 错误；一个周期内通过 R的
12、电荷量 q N R 2NBSR ， B 正确。 答案 AB 10 (2017 安徽屯溪模拟 )如图 11 所示，面积为 S、匝数为 N、电阻为 r 的正方形导线框与阻值为 R 的电阻构成闭合 回路，理想交流电压表并联在电阻 R 的两端。线框在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，以与电路连接的一边所在直线为轴垂直于磁场以角速度 匀速转动，不计其他电阻，则下列说法正确的是 ( ) 图 11 A若从图示位置开始计时，线框中感应电动势的瞬时值为 e NBS sin t B线框通过中性面前后，流过电阻 R 的电流方向将发生改变， 1 秒钟内流过电阻 R 的电流方向改变 次 C线框从图示位置转过 60 的过程
13、中，通过电阻 R 的电荷量为 NBS2（ R r） D电压表的示数跟线框转 动的角速度 大小无关 【 精品教育资源文库 】 解析 从图示位置开始计时，即从线框处于中性面位置开始计时，感应电动势瞬时值 e NBS sin t ，选项 A 正确；线框通过中性面前后，流过电阻 R 的电流方向发生改变，每转 1 周电流方向改变 2 次， 1 秒钟内线框转动圈数为 1T 2 ，故流过电阻 R 的电流方向改变 2 2 次，选项 B 正确；线框从图示位置转过 60 的过程中，通过电阻 R的电荷量 q I t ER r t N R r，而 B S 12BS，故 qNBS2（ R r） ，选项 C 正确；电压
14、表的示数 U RER r，而 E NBS2 ，故 U ，选项 D 错误。 答案 ABC 11如图 12 甲所示，将阻值为 R 5 的电阻接到内阻不计的正弦 交变电源上，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 ( ) 图 12 A电阻 R 两端电压变化规律的函数表达式为 u 2.5sin 200 t(V) B电阻 R 消耗的电功率为 1.25 W C如图丙所示，若此交变电流由一矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生，当线圈的转速提升一倍时，电流表的示数为 1 A D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 Im 0.5 A，周期为 T 0.01 s，其角速度为 2T 200 rad/s ，由欧姆定律得 Um ImR 2.5 V。所以 R两端电压瞬时值的表达式为 u 2.5sin 【 精品教育资源文库 】 200 t(V)，选项 A 正确；该电流的有效值为 I Im2，电阻 R 消耗的电功率为 P I2R，解得 P 0.625 W，选项 B 错误；电流表的示数为有效值，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 0.52 A1 A ，选项 C 错误；图乙中的
