1、【 精品教育资源文库 】 练案 31 交变电流的产生及描述 一、选择题 (本题共 10 小题， 1 6 题为单选， 7 10 题为多选 ) 1 (2018 福建省宁德市高三上学期期末 )阻值为 R 的电炉丝通以大小为 I 的恒定电流时其电功率为 P，当把它接在某正弦交流电源两端时其电功率也为 P。则该交流电源电压的最大值为 导学号 21993264 ( B ) A 22 IR B 2IR C IR D 2IR 解析 电炉丝通以大小为 I 的恒定电流时，经 t 时间内产生的热量为 Q，则有： QPt I2Rt；电炉丝接在某正弦交流电源两端时，经 t 时间内产生的热量为 Q ，则有： Q Pt
2、I2有 Rt，根据热效应有： Q Q ，即 I2Rt I2有 Rt，解得： I 有 I，则电压的有效值为 U 有 I 有 R IR，故该交流电源电压的最大值为 Um 2U 有 2IR，选 B。 2 (2018 河北省巨鹿县高三上学期期中试题 )如图甲所示是一台交流发电机构造示意图，产生交变电流的感应电动势随时间变化的正弦规律如图乙。发电机线圈电阻为 1 ，外接电阻 为 4 ，则 导学号 21993265 ( C ) A线圈转速为 50r/s B电压表的示数是 4V C负载电阻的电功率为 2W D线圈转速加倍，电压表读数变为原来的 4 倍 解析 由图象可知，周期为 0.04s，则转速为 n 10
3、.04r/s 25r/s，故 A 错误；由图象可知，正弦式交流电的电动势的最大值为 5V，则电动势的有效值为 U 52V 2.5 2V，那么电压表的示数为 U Er RR 2.5 21 4 4V 2 2V，故 B 错误； R 消耗的功率 P U2R2 24 W 2W，故 C 正确；线圈转速加倍，则角速度加倍，最大值 Em NBs ，故最大值变为原来的 2 倍，有效值也变为原来的 2 倍，故电压表示数变为原来 2 倍，故 D 错误。故选【 精品教育资源文库 】 C。 3 (2018 河北张家口质检 )如图甲为风力发电的简易模型，在风力的作用下，风叶带动与其固定在一起的永磁铁转动，转速与风速成正
4、比。某一风速时，线圈中产生的正弦式电流如图乙所示，则 导学号 21993266 ( A ) A电流的表达式为 i 0.6sin10 t(A) B磁铁的转速为 10r/s C风速加倍时电流的表达式为 i 1.2sin10 t(A) D风速加倍时线圈中电流的有效值为 1.2A 解析 通过乙图可知电流的最大值为 0.6A，周期 T 0.2s，故 2T 10rad/s，故电流的表达式为 i 0.6sin10 t(A)，故 A 正确；电流的周期为 T 0.2s，故磁体的转速为 n 1T 5r/s，故 B 错误；风速加倍时，角速度加倍，根据 Em nBS ，可知产生的感应电动势加倍，形成的感应电流加倍，故
5、风速加倍时电流的表达式为 i 1.2sin20 t(A)，故 C错误；根据 C 得分析，形成的感应电流 Im 1.2A，故有效值为 I Im2 0.6 2A，故 D 错误。 4 (2018 福建厦门检测 )如图所示， N 匝矩形导线框以角速度 绕对称轴 OO 匀速转动，线框面积为 S，线框电阻、电感均不计，在 OO 左侧有磁感应强度为 B 的匀强磁场，外电路接有电阻 R 和理想电流表 ，那么可以确定的是 导学号 21993267 ( B ) A从图示时刻起，线框产生的瞬时电动势为 e NBS sint B电流表的示数 I 24R NBS C R 两端电压有效值 U 2NBS 【 精品教育资源
6、文库 】 D一个周期内 R 的发热量 Q NBS2R 解析 线框始终只有一半面积在磁场中，故瞬时电动势为 e NBS2 sint ，电压有效值为 U 2 2NBS， A、 C 错误， B 正确。 Q U2RT NBS 24R ， D 错误。 5 (2018 陕西渭南检测 )在图示电路中，电阻 R1与电阻 R2的阻值均为 R，和 R1并联的D 为理想二极管 (正向电阻可看成零，反向电阻可看成无穷大 )，在 A、 B 间加一正弦交流电 u 20sin 100 t(V)，则 R1两端的电压有效值为 导学号 21993268 ( A ) A 5V B 5 2V C 15V D 5 10V 解析 该交流
7、电的角速度 100 2 f，解得 f 50Hz，当 A 点电势高时，二极管 D 把 R1短路， R1两端的 电压为零，当 B 点电势高时， R1两端有电压，其最大值为 10V，一个周期内，只有半个周期的时间内 R1两端有电压，根据有效值的定义，设 R1两端电压的有效值为 U，有 U2R T?102V2R T2，解得 U 5V， A 正确。 6 (2018 河南安阳期中 )如图甲所示，标有 “220V 40W” 的灯泡和标有 “20F 300V” 的电容器并联到交流电源上， 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 导学号 21993269 ( B ) A t T
8、2时刻， 的示数为零 B灯泡恰好正常发光 C电容器不可能被击穿 D 的示数保持 110 2V 不变 解析 的示数应是电压的有效值 220V，故 A、 D 错；电压的有效值恰好等于灯泡的额定电压，灯泡正常发光， B 正确；电压的峰值 Um 220 2V311V ，大于电容器的耐压值，故有可能被击穿。 C 错。 7 (2018 贵州贵阳月考 )如图所示，处在垂直于纸面向外 、磁感应强度为 B 的匀强磁【 精品教育资源文库 】 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， 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
9、确的是 导学号 21993270( ABD ) A矩形线框产生的感应电动势有效值 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 22Bl1l2 ， A 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 正确；转过一周， 为零，通过横截面的电荷量为零， C 错误；转过 过程中产生的热量 Q E2RtE2R B2l21l222R ， D 正确。 8 (2018 江苏苏
10、州期中 )如图所示的正方形线框 abcd 边长为 L，每边电阻均为 r，在磁感应强度为 B 的匀强磁场中绕 cd 轴以角速度 转动， c、 d 两点与外电路相连，外电路电阻也为 r，则下列说法中正确的是 导学号 21993271 ( BD ) A S 断开时，电压表读数为 22 BL 2 B S 断开时，电压表读数为 28 BL 2 C S 闭合时，电流表读数为 210rBL 2 D S 闭合时，线框从图示位置转过 2 过程中流过电流表的电荷量为 BL27r 【 精品教育资源文库 】 解析 电路中产生的感应电动势的最大值为 Emax BL2 ，有效值为 E Emax2 22 BL2 ；当 S
11、 断开时，电压表读数为 Ucd E4r r 28 BL 2， A 选项错误， B 选项正确； S 闭合时，电压表的读数为 Ucd I r2 E3r r2 r2 E7 214BL2 ，电流表读数为 2BL214r ， C 选项错误； S闭合时，线框从图示位置转过 2 过程中流过电流表的电荷量为 q I t 12 ER t 12t3r r2t 7r BL27r， D 选项正确。 9 (2018 广东清远清城区联考 )图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阻值为 R 10 的电阻连接，与
12、电阻 R 并联的交流电压表为理想电表，示数是 100 V。图乙是穿过矩形线圈的磁通量 随时间 t 变化的图象，线圈电阻忽略不计，则下列说法正确的是 导学号 21993272 ( AC ) A电阻 R 上的电功率为 1000W B 0.02s 时 R 两端的电压瞬时值为零 C R 两端的电压 u 随时间 t 变化的规律是 u 141.4 cos100 t(V) D通过 R 的电流 i 随时间 t 变化的规律是 i 10cos100 t(A) 解析 电阻 R 上的电功率为 PR U2R100210 W 1000W，选项 A 正确； 0.02s 时，穿过线圈的磁通量为零，此时磁通量的变化率最大，感应
13、电动势最大，则 R 两端的电压瞬时值最大，选项 B 错误；因 T 0.02s，故 2T 100rad/s ，交流电的最大值为 Um 100 2V141.4V，则 R 两端的电压 u 随时间 t 变化的规律是 u 141.1cos100t(V) ，选项 C 正确；Im UmR 14.14A，则通过 R 的电流 i 随时间 t 变化的规律是 i 14.14cos100t(A) ，选项 D错误；故选 AC。 【 精品教育资源文库 】 10 (2018 山东胶州月考 )如图甲所示是一种振动发电装置的示意图，一个半径 r0.10m、匝数 n 20 匝的线圈套在永久磁铁槽中，槽中磁场的磁感线均沿半径方向
14、均匀分布(其右侧视图如图乙所示 )，线圈所在位置磁感应强度 B 的大小均为 B 0.60 T，线圈的电阻R1 0.50 ，它的引出线接有 R2 9.50 的小灯泡 L， 为理想交流电流表。当线圈框架的 P 端 在外力作用下沿轴线做往复运动，便有电流通过灯泡。若线圈往复运动的规律如图丙所示 (v 取向右为正 )，则下列判断正确的是 导学号 21993273 ( CD ) A电流表的示数为 0.24A B 0.01s 时回路中的电流最大 C回路中交流电的频率为 50Hz D 0.015s 时灯泡 L 中电流的方向为从 CL D 解析 由 E BLv及 v t图象可知，线圈往复运动所产生的感应电流为
15、正弦式交流电，则 Em nB2 rvm 2.4V，电流的有效值 I Em2 R1 R2 0.242 A， A错；由图象可知 T 0.02s，f 50Hz， C 正确； t 0.01s 时， v 0，所以 I 0， B 错； t 0.015s 时，由右手定则可知，电流方向为 CL D 正确。 二、非选择题 11 (2018 辽宁葫庐岛质检 )如图所示，一个小型旋转电枢式交流发电机，其矩形线圈的长度为 a，宽度为 b，共有 n 匝，总电阻为 r，与线圈两端相接触的集流环上接有一个阻值为 R 的定值电阻，线圈以角速度 在磁感应强度为 B 的匀强磁场中绕与磁场方向垂直的对称轴 OO 匀速转动，沿转轴 OO 方向看去，线圈转动沿逆 时针方向， t 0 时刻线圈平面与磁感线垂直。 导学号 21993274 【 www.163wen
