1、【 精品教育资源 文库 】 第 1 讲 交变电流的产生和描述 板块三限时规范特训 时间： 45 分钟 满分： 100 分 一、选择题 (本题共 10 小题，每小题 7 分，共 70 分。其中 1 6 为单选， 7 10 为多选 ) 1.在磁感应强度 B 0.1 T 的匀强磁场中，一面积 S 0.06 m2，电阻值 r 0.2 的矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，产生频率为 50 Hz 的交变电流。 t 0 时，线圈平面与磁场垂直，如图所示。则 ( ) A t1 0.005 s 时线框的磁通量最大 B t2 0.055 s 时，电流的方向为 abcda C从 t 0 至 t1 0.00
2、5 s 内，流经线框截面的电荷量为 0.03 C D保持交变电流频率不变，增加磁感应强度可增大电动势的最大值，但有效值不变 答案 C 解析 交流电的频率为 50 Hz，周期为 0.02 s，在 t 0.005 s 时，线圈由图示位置转过 90 ，此时的磁通量为零， A 选项错误。 t 0.055 s 时，也就是线圈由图示位置转 270 时，由楞次定律可知，电流方向应为 adcba，B 选项错误。从 t 0 至 t1 0.005 s 内， q I t r BSr 0.03 C， C 选项正确。电动势的最大值 EmBS BS2 f，当磁感应强度增大，其他量不变时，电动势的最大值增大，产生的是正弦式
3、交流电，有效值E Em2也增大， D 选项错误。 2.如图所示为发电机结构示意图，其中 N、 S 是永久磁铁的两个磁极，其表面呈半圆柱面状。 M 是圆柱形铁芯，它与磁极柱面共轴，铁芯上绕有矩形线框，可绕与铁芯共轴的固定轴转动。磁极与铁芯间的磁场均匀辐向分布。从图示位置开始计时，当线框匀速转动时，下图中能正确反映线框感应电动势 e随时间 t的变化规律的是 ( ) 【 精品教育资源 文库 】 答案 D 解析 矩形线框在均匀辐向磁场中转动， v 始终与 B 垂直，由 E Blv 知 E 大小不变，方向周期性变化， D 正确。 3如图所示区域内存在匀强磁场，磁场的边界由 x 轴和 y 2sin 2x
4、 曲线围成 (x2 m) ，现把一边长为 2 m的正方形单匝线框以水平速度 v 10 m/s 匀速地拉过该磁场区，磁场区的磁感应强度为 0.4 T，线框电阻 R0.5 ，不计一切摩擦阻力，则 ( ) A 水平拉力 F 的最大值为 8 N B拉力 F 的最大功率为 12.8 W C拉力 F 要做 25.6 J 的功才能让线框通过此 磁场区 D拉力 F 要做 12.8 J 的功才能让线框通过此磁场区 答案 C 解析 线框匀速通过磁场区，产生的感应电流先增大后减小，形成正弦交流电，周期为 2lv 0.4 s，感应电动势最大值为 Em Blv 8 V，有效值为 4 2 V，感应电流最大值为 16 A，
5、有效值为 8 2 A，则水平拉力最大值为 Fm BIml 12.8 N， A 选项错误。拉力的最大功率为 Pm Fmv 128 W， B 选项错误；线框匀速通过，拉力做的功等于焦耳热， Q I2Rt 25.6 J， C 选项正 确， D 选项错误。 4.如图所示，矩形线圈 abcd 在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴 P1和 P2以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时 ( ) 【 精品教育资源 文库 】 A线圈绕 P1转动时的电流等于绕 P2转动时的电流 B线圈绕 P1转动时的电动势小于绕 P2转动时的电动势 C线圈绕 P1和 P2转动时电流的方向相同，都是 a b c
6、 d a D线圈绕 P1转动时 dc 边受到的安培力大于绕 P2转动时 dc 边受到的安培力 答案 A 解析 闭合线圈绕垂直磁感线的轴匀速转动就能产生正弦式交流电，产生的交流电与线圈的形状、轴的位 置无关，由图示位置开始计时，产生的交流电的电动势 e nBS cos t ，它只跟线圈的匝数 n、线圈的面积 S、转动的角速度 及磁感应强度有关，由题可知，不管绕 P1还是 P2轴转动，产生的交流电完全相同，所以 A 选项正确， B、 D 选项错误。由右手定则可知，电流方向都是 adcba， C 选项错误。 5小型交流发电机的矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间的关系是正弦函数。
7、将发电机与一个标有 “6 V,6 W” 的小灯泡连接形成闭合回路，不计电路的其他电阻。当线圈的转速为 n 5 r/s时，小灯泡恰好正常发光， 则电路中电流的瞬时值表达式为 ( ) A i sin5t(A) B i sin10 t(A) C i 1.41sin5t(A) D i 1.41sin10 t(A) 答案 D 解析 小灯泡正常发光，所以电流的有效值为 I PU 6 W6 V 1 A，由于金属线圈产生的是正弦交流电，所以电流的最大值 Im 2I 2 A 1.41 A，转速 n 5 r/s，所以角速度 2 n 10 rad/s ，由以上条件可知，电流的瞬时值表达式 i Imsint 1.41
8、sin10 t(A)， D 选项正确。 6.如图所示，矩形线圈 abcd 与可变电容器 C、理想电流表 组成闭合电路。线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的 bc 边匀速转动，转动的角速度 100 rad/s 。线圈的匝数 N 100 匝，边长 ab 0.2 m、 ad 0.4 m，电阻不计。磁场只分布在 bc 边的左侧，磁感应强度大小 B 216 T。电容器放电时间不计。下列说法正确的是 ( ) 【 精品教育资源 文库 】 A该线圈产生的交流电动势峰值为 50 V B该线圈产生的交流电动势有效值为 25 2 V C电容器的耐压值至少为 50 V D电容器的电容 C 变大时，电流表的示数变小 答
9、案 B 解析 该线圈产生的交流电动势峰值 Em NBS 50 2 V， A 项错误；因为该线圈产生的交流电不是完整的正弦式交流电，只有一半，所以根据有效值的定义 E2RT2E 2R T， EEm2，联立解得电动势有效值 E 25 2 V，B 项正确；电容器的耐压值至少为 50 2 V， C 项错误。电容器的电容 C 变大时，容抗变小，电容器的充放电电流增大， D 项错误。 7一正弦交流电源的 ut 图象如图甲所示，将它接在图乙所示电路的 e、 f 两端，若电阻的阻值为 110 ，电源的内阻不计，交流电压表是量程为 250 V 的理想电表，则下列说法中正确的是 ( ) A 通过电阻的电流方向 1
10、 秒钟改变 50 次 B交流电压表示数为 220 V C产生该交流电的线圈在磁场中匀速转动的角速度为 100 rad/s D在 1 分钟内电阻 R 上产生的热量为 5.2810 4 J 答案 BC 解析 由图甲知交流电的周 期为 T 0.02 s，频率 f 1T 50 Hz，而一个周期内电流方向改变两次，即通过电阻的电流方向 1 秒钟改变 100 次， A 选项错。交流电压的峰值为 220 2 V，有效值为 220 V， B 选项对。由 2T 100 rad/s 可知， C 选项对。由 Q U2Rt 得，在 1 分钟内电阻 R 上产生的热量为 2.64104 J， D 选项错。 8.如图所示，
11、先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电。第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化，如下图甲所示；第二次 灯泡两端的电压变化规律如图乙所示。若图甲、乙中的 U0、 T 所表示的电压、周期值是相等【 精品教育资源 文库 】 的，则以下说法正确的是 ( ) A 第一次灯泡两端的电压有效值是 22 U0 B第二次灯泡两端的电压有效值是 32U0 C第一次和第二次灯泡的电功率之比是 2 9 D第一次和第二次灯泡的电功率之比是 1 5 答案 AD 解析 第一次所加正弦交流电压的有效值为 U1 22 U0， A 项正确。设第二次所加交流电压的有效值为 U2，则根据有效值的定义有 U22RTU0 2R T2U
12、20RT2，解得 U2102 U0， B 项错误。根据电功率的定义式 PU2R可知， P1P2 1 5， C 项错误， D 项正确。 9 如图所示， 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 OO 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 】 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 答案 A
13、B 解析 由图示位置开始计时，产生正弦交流电，电动势的瞬时值 e NBS sin t ，由于二极管具有单向导电性，则电阻 R 的电压随时间变化的图象如图所示，所以有效值 ? ?NBS2 2RT2U2RT， UNBS2 ， C 选项错误，由欧姆定律得 I UR NBS2R ， A 选项正确。电流表显示的是有效值，所以不为 0， D 选项错误。 q N R 2NBSR ，B 选项正确。 10.边长为 L 的正方形线框在匀强磁场 B 中以角速度 匀速转动，产生的感应电流的最大值为 Im，设灯泡的电阻为 R，其他电阻不计。从如图所示 位置开始计时，则 ( ) A电路中电流的最大值 Im BL2R B电
14、路中电流的瞬时值表达式为 i Imsint C电流表的读数为 Im2 D灯泡的电功率为 I2m2R 答案 AD 解析 感应电动势的最大值 Em BL2 ，则电流的最大值 Im EmR BL2R ，选项 A 正确。由线圈电流为最大值时【 精品教育资源 文库 】 开始计时，故电路中电流的瞬时值表达式应为 i Imcost ，选项 B 错误。电流表的读数为有效值，为 I 22Im，选项 C 错误。灯泡的电功率 P I2R 12I2mR，选项 D 正确。 二、非选择题 (本题共 2 小题，共 30 分 ) 11 (15 分 )如图所示，光滑平行的长金属导轨固定在水平面上，相距 L 1 m，左端连接
15、R 2 的电阻，一质量 m 0.5 kg、电阻 r 1 的导体棒 MN 垂直放置在两平行金属导轨上，彼此接触良好，导轨的电阻不计。在两导轨间有这样的磁场，磁场方向竖直向下，磁感应强度 B 大小随 x 变化关系是 B 0.6sin x2x0(T)， x0 0.5 m；两区域磁感应强度大小关于直线 x 0.5 m 对称。 (1)导体棒在水平向右的拉力 F 作用下，以速度 v0 1 m/s 匀速穿过磁场区，求此过程中感应电流的最大值 Im? (2)在 (1)的情况下，求棒穿过磁场过程中拉力做的功 W 以及电阻 R 上产生的热量 QR? 答案 (1)0.2 A (2)0.06 J 0.04 J 解析 (1)导体棒以不变的速度穿过磁场区， B 0.6sin x
