1、【 精品教育资源文库 】 配餐作业 交变电流的产生和描述 A 组 基础巩固题 1电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器。如图甲所示为电吉他的拾音器的原理图，在金属弦的下方放置有一个连接到放大器的螺线管。一条形磁铁固定在管内，当拨动金属弦后，螺线管内就会产生感应电流，经一系列转化后可将电信号转为声音信号。若由于金属弦的振动，螺线管内的磁通量 随时间 t 的变化如图乙所示，则螺线管内感应电流 i 随时间t 变化的图象为 ( ) 甲 乙 A. 【 精品教育资源文库 】 B. C. D. 解析 由感应电流公式 I ER n R t，感应电流大小与磁通量的变化率有关，在 t 图线上各点切线的斜率的绝
2、对值反映感应电流的大小，斜率的正、负号反映电流的方向；根据题图乙，在 0 t0时间内，感应电流 I 的大小先减小到零，然后再逐渐增大，电流的方向改变一次，同理分析 t0 2t0时间内，只有 B 项符合要求。 答案 B 2 如图所示，一交流发电机的矩形线圈共有 10 匝，其电阻 r 2 ，面积是 0.2 m2，在磁【 精品教育资源文库 】 感应强度 B 2 T 的匀强磁场中，若线圈从中性面位置开始绕垂直于磁场方向的对称轴 OO以 10 rad/s 的角速度匀速转动，向 R 18 的电阻供电。则以下说法中正确的是( ) A该线圈产生的是余弦式交变电流 B线圈在转动过程中产生的最大感应电动势为 4
3、0 V C线圈开始转动 160 s 时流过电阻 R 的瞬时电流大小为 22 A D电阻 R 上消耗的电功率为 9 W 解析 由法拉第电磁感应定律可知，其产生的感应电动势 (感应电流 )将按照正弦规律变化，A 项错误；由于 OO 为线圈的对称轴，所以线圈产生的感应电动势的最大值应为 Em 12nBS 20 V， B 项错误；线圈在转动过程中产生的感应电动势的瞬时值表达式为 e 20sin10 t V，所以其感应电流的瞬时值表达式为 i sin10 t A，故当 t 160 s 时，流经电阻 R 的瞬时电流大小为 i sin(10 160) A 12 A， C 项错误；流经 R 的电流的有效值为
4、I 22 A，所以电阻 R 上消耗的电功率为 P I2R 9 W， D 项正确。 答案 D 3 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【 精品教育资源文库 】 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 ( ) 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
5、V D电容器的电容 C 变大时，电流表的示数变小 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得 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。 答案 B 4 (多选 )如图所示，处在 垂直于纸面向外、磁感应强度为 B 的匀强磁场中的单匝矩形闭合线框 MNPQ，以恒定的角速度 绕对角线 NQ 转动。已知 MN 长为 l1
6、， NP 长为 l2，线框电阻为R。 t 0 时刻线框平面与纸面重合，下列说法正确的是 ( ) A矩形线框产生的感应电动势有效值为 22 Bl1l2 B矩形线框转过 时的电流为零 C矩形线框转动一周，通过线框任意横截面的电荷量为 Bl1l2R D矩形线框转过 过程中产生的热量为 B2l21l222R 解析 矩形线框转动时产生正弦式交变电流，最大值为 Bl1l2 ，所以有效值 E 22 Bl1l2 ，A 项正确；转过 时，线框平面与磁场垂直，磁通量最大，感应电动势为零，电流为零， B项正确；转过一周， 为零，通过横截面的电荷量为零， C 项错误；转过 过程中产生的热量 Q E2RtE2R B2l
7、21l222R ， D 项正确。 【 精品教育资源文库 】 答案 ABD 5 A、 B 是两个完全相 同的电热器， A 通以图甲所示的方波交变电流， B 通以图乙所示的正弦交变电流，则两电热器的电功率之比 PA PB等于 ( ) A 5 4 B 3 2 C. 2 1 D 2 1 解析 根据电流有效值的定义可知 I20RT2 ? ?I02 2RT2 I2甲 RT，解得有效值 I 甲 58I0，而 I 乙 I02，根据功率的计算公式 P I2R 可得 P甲 P 乙 I2甲 I2乙 5 4，故 A 项正确。 答案 A 6 (2017 江苏 )(多选 )某音响电路的简化电路图如图所示，输入信号既有高
8、频成分，也有低频成分，则 ( ) A电感 L1的作用是通高频 B电容 C2的作用是通高频 C扬声器甲用于输出高频成分 D扬声器乙用于输出高频成分 解析 电感线圈对交流电的阻碍作用由感抗描述， XL 2 fL，频率越高阻碍作用越大，对输入端的高频和低频交流信 号的作用是通低频阻高频，所以 A 项错误；电容对交流电的阻碍作用 XC 12 fC，频率越高阻碍作用越小，所以是通高频阻低频，故 BD 正确； C 项错误。 答案 BD 7 (2017 浙江 )(多选 )在匀强磁场中，一个 100 匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。设线圈总电阻
9、为 2 ，则 ( ) 【 精品教育资源文库 】 A t 0 时，线圈平面平行于磁感线 B t 1 s 时，线圈中的电流改变方向 C t 1.5 s 时，线圈中的感应电动势最大 D一个周期内，线圈产 生的热量为 8 2 J 解析 t 0 时，磁通量为 0，此时线圈平面平行于磁感线，故 A 项正确； t 1 s 时，在 1 s前后，磁通量的变化率不变，所以线圈中的电流方向不变，故 B 项错误； t 1.5 s 时，磁通量的变化率为 0，线圈中的感应电动势为 0，故 C 项错误；感应电动势 e 100 t 4cos t(V)， 所以感应电动势有效值 E 4 2 V，一个周期内，线圈产生的热量 Q
10、E2R t 82 J，故 D项正确。 答案 AD 8 如图 xOy 平面为光滑 水平面，现有一长为 d、宽为 L 的线框 MNPQ 在外力 F 作用下，沿 x轴正方向以速度 v 做匀速直线运动，空间存在竖直方向的磁场，磁感应强度 B 2B0cos dx(式中 B0为已知量 )，规定竖直向下为磁感应强度正方向，线框电阻为 R， t 0 时刻 MN 边恰好在 y 轴处，则下列说法正确的是 ( ) 【 精品教育资源文库 】 A外力 F 为恒力 B t 0 时，外力大小 F 16B20L2vR C通过线框的瞬时电流 I4B0Lvcos vtdR D经过 t dv，线框中产生的电热 Q 2B20L2v
11、dR 解析 由于磁场是变化的，故切割产生的感应电动势也为变值，安培力也会变化，故要保持其匀速运动，外力 F 不能为恒力，故 A 项错误； t 0 时，左右两边处的磁感应强度均为 2B0，方向相反，则感应电动势 E 4B0Lv，拉力等于安培力，即 F 2B0IL 8B20L2vR ，故 B 项错误；由于两边正好相隔半个周期，故产生的电动势方向相同，经过的位移为 vt，瞬时电动势 E 4B0Lvcos vtd ，瞬时电流 I4B0Lvcos vtdR ，故 C 项正确；由于瞬时电流成余弦规律变化，故可知感应电流的有效值 I 2 2B0LvR ，故产生的电热 Q I2Rt 8B20L2vdR ，故
12、D 项错误。 答案 C B 组 能力提升题 9一只电阻分别通过四种不同形式的电源，电流随时间变化的情况如下图所示，在相同时间内电阻产生热量最大的是 ( ) 【 精品教育资源文库 】 A. B. C. D. 解析 A、 B 项中交变电流的频 率不同但有效值相同，均为 2 A， C 项为恒定电流，电流为1.5 A， D 项为交流，其有效值为 2 A，综上所述， D 项中的电流有效值最大，产热功率最大，【 精品教育资源文库 】 D 项正确。 答案 D 10 如图所示，一半径为 L 的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
13、磁感应强度大小均为 B、方向相反且均与纸面垂直。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 ( ) 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，解得 I 有效 2BL24R ， A 项正确。 答案 A 【解题技巧】 电流表测量的是电流的有效值，求出感应电动势，然后由
14、欧姆定律求出感应电流，最后根据有效值的概念求出电流表示数。 11 (多选 )如图所示，某电路上接有保险丝、交流电压表、 “220 V ， 900 W” 的电饭锅及 “220 V,200 W” 的抽油烟机。现接入 u 311sin100 t (V)的交流电，下列说法正确的是 ( ) 【 精品教育资源文库 】 A交流电压表的示数为 311 V B 1 s 内流过保险丝的电流方向改变 100 次 C电饭锅的热功率是抽油烟机的热功率的 4.5 倍 D为保证电路正常工作，保险丝的额定电流不能小于 5 A 解析 由 u 311sin100 t(V)知，电压最大值 Um 311 V， f 1002 Hz 50 Hz,1 s 内电流方向改变 100 次，有效值为 U Um2 220 V，故 A 项错误， B 项正确；电饭锅的功率为抽油烟机功率的 4.5 倍，但抽油烟机不是纯电阻元件，其热功率小于 200 W，故 C 项错误；电路正常工作时的总功率 P 1 100 W，有 I PU 1 100220 A 5 A，故 D 项正确。 答案 BD 12 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 (正向电阻可看作零，反向电阻可
