高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册2 交变电流的描述达标测试

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册2 交变电流的描述达标测试，共43页。试卷主要包含了3倍，2sin10πt，1cs100πtV，0Ω，外接灯泡阻值为95，8W，4J等内容，欢迎下载使用。

一：知识精讲归纳
考点一、周期和频率
1．周期(T)：交变电流完成一次周期性变化所需的时间．
2．频率(f)：周期的倒数叫作频率，数值等于交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数．
3．周期和频率的关系：T＝eq \f(1,f)或f＝eq \f(1,T).
4．角速度与周期、频率的关系：ω＝eq \f(2π,T)＝2πf.
二、峰值和有效值
1．峰值：交变电流的电压、电流能达到的最大数值叫峰值．电容器所能承受的电压要高于交流电压的峰值，否则电容器就可能被击穿．
2．有效值：让交变电流与恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交变电流的一个周期内它们产生的热量相等，则此恒定电流的数值叫作交变电流的有效值．
3．在正弦式交变电流中，最大值与有效值之间的关系
E＝eq \f(Em,\r(2))＝0.707Em，U＝eq \f(Um,\r(2))＝0.707Um，I＝eq \f(Im,\r(2))＝0.707Im
三、正弦式交变电流的公式和图像
1．正弦式交变电流的公式和图像可以详细描述交变电流的情况．若线圈通过中性面时开始计时，交变电流的图像是正弦曲线．
2．若已知电压、电流最大值分别是Um、Im，周期为T，则正弦式交变电流电压、电流表达式分别为u＝Umsin eq \f(2π,Τ)t，i＝Imsin eq \f(2π,T)t.
技巧归纳
有效值的理解计算
1．有效值的理解
(1)交变电流的有效值是根据电流的热效应定义的，与电流的方向无关．
(2)“等效”理解：相同电阻、相同时间，产生相同热量．交变电流与多大的直流电“效果”相同，有效值就是多大．
2．有效值的计算方法
(1)分段计算交变电流在一个周期内产生的热量Q.
(2)让直流电流(实际上是恒定电流)通过相同的电阻，在交变电流一个周期内产生的热量等于Q.如Q＝I2RT或Q＝eq \f(U2,R)T，相对应的I、U即为交变电流、电压的有效值．
3．几种常见交变电流的有效值
交变电流的“四值”对比
二：考点题型归纳
题型一：交变电流的频率和峰值
1．（2021·四川省内江市第六中学高二阶段练习）某交流发电机的示意图如图甲所示，单匝矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动。已知线圈面积S=0.01m2，线圈电阻r=2Ω，外接定值电阻的阻值R=8Ω，其他电阻不计，电路中的交流电压表、交流电流表均为理想电表，线圈产生的感应电动势随时间的变化规律如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．线圈产生的交变电流的频率为100HzB．电流表的示数为0.6A
C．电压表的示数为6VD．匀强磁场的磁感应强度大小为6T
2．（2021·河南南阳·高二阶段练习）如图所示，家庭电路上接有保险丝、交流电压表、“”的电饭锅及“”的抽油烟机，现接入的交流电，电饭锅和抽油烟机均正常工作，下列说法正确的是（ ）
A．交流电压表的示数为
B．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2.3倍
D．为保障电路正常工作，保险丝的额定电流不能小于
3．（2021·全国·高二）如图所示，一矩形线圈的面积为S，匝数为N，电阻为r，处于磁感应强度大小为B的水平匀强磁场中，绕垂直磁场的水平轴OO′以角速度ω匀速运动。线圈通过滑环与定值电阻R及理想电流表组成闭合回路。已知理想电压表的示数为U，从线圈平面与磁感线平行的位置开始计时，则（ ）
A．R两端电压瞬时值的表达式为
B．理想电流表的示数为
C．从到的时间内，穿过线圈平面磁通量的变化量为零
D．若ω=100π rad/s，通过R的电流每秒钟方向改变50次
题型二：交变电流的瞬时值
4．（2021·湖南·长沙县第九中学高二阶段练习）一正弦式交流电的电压随时间变化的规律如图所示，由图可确定该电压的（ ）
A．该交流电的电压峰值为V
B．该交流电的周期为2s
C．该交流电的电压的有效值为V
D．瞬时值表达式为
5．（2021·安徽·芜湖一中高二期中）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，转速与风速成正比。某一风速时，线圈中产生的正弦式电流如图乙所示，则（ ）
A．磁铁的转速为10r/s
B．每秒钟交变电流方向变化5次
C．风速加倍时电流的表达式为i＝1.2sin10πt（A）
D．风速加倍时线圈中电流的有效值加倍
6．（2021·重庆市朝阳中学高二阶段练习）如图图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，其在同一磁场中匀速转动过程中所产生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正确的是（ ）
A．在图中t=0时刻穿过线圈的磁通量均最大
B．线圈先后两次转速之比为2:3
C．交流电a的瞬时值为
D．交流电b电压的最大值为
题型三：交变电流的有效值
7．（2021·辽宁·大石桥市第三高级中学高二阶段练习）如图所示，表示一交流电的电流随时间而变化的图像，此交流电的有效值是（ ）
A．5 AB．3.5 AC．3.5 AD．5 A
8．（2021·全国·高二）电阻R1、R2与交流电源按照图甲所示的电路连接，R1=10 Ω，R2=20 Ω。闭合开关S后，通过电阻R2的正弦式交变电流i随时间t变化的图像如图乙所示。则（ ）
A．通过R1的电流有效值是1.2 A
B．R1两端的电压有效值是6 V
C．通过R2的电流最大值是1.2A
D．R2两端的电压最大值是6V
9．（2021·全国·高二）如图单匝矩形闭合导线框abcd一半处于磁感应强度为B的水平有界匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R。线框绕与其中心线重合的竖直固定转轴OO′以角速度ω匀速转动，固定转轴恰好位于匀强磁场的右边界。则线框中感应电流的有效值为（ ）
A．B．C．D．
题型四：交变电流的平均值和电量
10．（2021·山东·莒县第一中学高二期末）电阻的单匝金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势随时间按正弦规律变化，如图所示。此线圈与一个的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻，下列说法正确的是（ ）
A．电阻上消耗的电功率为
B．内，通过电阻的电荷量为
C．时穿过线圈的磁通量的变化率最大，最大值为
D．时穿过线圈的磁通量最大，最大值为
11．（2021·山东滨州·高二期末）如图所示，单匝矩形线圈ABCD。边长LAB = 0.2m，LAD = 0.1m，总电阻R = 1，AB和CD中点的连线OO'恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度为B = 1T。若线圈以角速度ω = 2rad/s绕轴OO'匀速转动，从图示位置开始计时，下列说法正确的是（ ）
A．图示时刻，穿过线圈的磁通量变化最快
B．闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为
C．从t = 0时刻到时刻，通过导线截面的电荷量为q = 0.02C
D．从t = 0时刻到t = πs时刻，线圈ABCD上产生的热量为
12．（2021·山东潍坊·高二期末）如图所示，半径为r的半圆形单匝线圈，以角速度绕直径匀速转动，的左侧有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B.M为导电环，负载电阻为R，其它电阻不计，在线圈转动一周过程中（ ）
A．线圈内电流方向不变B．感应电动势的最大值是
C．R上产生的热量为D．通过R的电荷量为
题型五：交变电流的图像问题
13．（2021·江苏·泰州中学高二阶段练习）如图甲所示，不计电阻的矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴在匀强磁场中匀速转动，输出交流电的电动势图像如图乙所示，经原、副线圈匝数比为1∶10的理想变压器给一灯泡供电，灯泡上标有“220V22W”字样，如图丙所示，则（ ）
A．灯泡中的电流方向每秒钟改变100次
B．t=0.01s时刻穿过线框回路的磁通量为零
C．灯泡不能正常发光
D．电流表示数为1.4A
14．（2021·河南南阳·高二阶段练习）在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示。产生的电动势的图像如图乙所示，则（ ）
A．线框产生的电动势的有效值为B．时线框平面与中性面重合
C．线框产生的电动势的频率为D．时穿过线框的磁通量变化率为零
15．（2021·全国·高二专题练习）如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的正弦式交变电流的图像，当调整线圈转速后，所产生的正弦式交变电流的图像如图线b所示，以下关于这两个正弦式交变电流的说法中正确的是（ ）
A．线圈先后两次转速之比为1:2
B．交变电流a的电压瞬时值u＝100sin0.4t（V）
C．交变电流b的电压最大值为V
D．在图中t＝0时刻穿过线圈的磁通量为零
三：课堂过关精练
一、单选题
16．（2023·全国·高三专题练习）如图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其单匝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R=10Ω的电阻连接，与电阻R并联的交流电压表为理想电压表，示数是10V。图乙是矩形线圈中磁通量Φ随时间t变化的图象，则（ ）
A．电阻R上的电功率为20W
B．t=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=14.1cs100πtV
D．通过R的电流i随时间t变化的规律是i=14.1cs50πtA
17．（2021·江苏省高邮市教育局高三阶段练习）2021年2月份，美国许多地方遭到了暴风雪的袭击，暴风雪造成了德州全州大停电。某同学居安思危，利用所学知识自制交流发电机，模型如图所示。若该同学用此发电机使“220V、20W”的灯泡正常发光5分钟，下列说法正确的是（ ）
A．图示位置感应电流为零
B．图示位置感应电流方向发生改变
C．电压表的示数为
D．5分钟内该同学消耗的能量至少为6000J
18．（2021·河南·开封高中模拟预测）如图（a），在水平方向的匀强磁场中，有一正方形闭合线框绕竖直轴逆时针匀速转动，已知线框的匝数为100匝，通过线圈的磁通量随时间t变化的关系如图（b）所示。下列说法正确的是（ ）
A．线框转动的角速度为
B．内线圈的平均感应电动势为
C．时线圈的瞬时感应电动势为
D．一个周期内线圈中感应电动势的有效值为
19．（2021·山东淄博·高三阶段练习）现在市场上的调光台灯是用可控硅电子元件来实现调节的。如图为一个经过元件调节后加在电灯上的电压，在正弦交流电的每半个周期中都截去了前面的四分之一周期部分。已知交流电电压的最大值为UM，则现在加在电灯上的电压有效值是（ ）
A．B．C．D．
20．（2021·湖北·高二阶段练习）一个10匝、总电阻为2Ω的闭合矩形金属线框位于匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动，穿过该线框的磁通量随时间按如图所示的正弦规律变化。下列说法正确的是（ ）
A．t=0时，线框平面与中性面重合B．线框产生的感应电动势的最大值为20πV
C．线框产生的交变电动势的频率为0.5HzD．线框的发热功率为400π2W
21．（2021·河南·洛宁县第一高级中学高二阶段练习）某电路两端的电压随时间变化的关系如图所示，该电压的有效值为（ ）
A．B．C．D．
22．（2021·浙江·高三阶段练习）如图所示为一电流通过一电子元件后的波形图（曲线部分为正弦交流电的一部分），则下列说法正确的是（ ）
A．这是一种交变电流B．电流的变化周期为
C．电流通过电阻时，电功率为D．电流通过的电阻时，一个周期内流经电阻的电荷量大于
四：高分突破精练
一：选择题
23．（2021·重庆市江津第五中学校高二期中）一交流电流的图象如图所示，由图可知（ ）
A．用电流表测该电流其示数为14.1 A
B．该交流电流的频率为50Hz
C．该交流电流通过10Ω电阻时，电阻消耗的电功率为1000 W
D．该交流电流瞬时值表达式为i=14.1sin314t A
24．（2021·全国·高二专题练习）如图所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴OO′以角速度ω逆时针匀速转动。若以线圈平面与磁场夹角θ＝45°时为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正，则下列四幅图像中可能正确的是（ ）
A．B．
C．D．
25．（2021·浙江省春晖中学高三阶段练习）如图所示，N匝正方形闭合金属线圈abcd边长为L，总电阻为R，线圈处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，绕着与磁场垂直且与线圈共面的轴以角速度匀速转动，ab边距转轴。下列说法正确的是（ ）
A．线圈中感应电动势有效值为
B．如图转过过程中，通过线圈的电量为
C．如图转过时，此时磁通量最大，线圈中感应电流也最大
D．如图开始转动一周的过程中，线圈的发热量是
26．（2021·江苏·盐城市实验高级中学高二期中）一只低压教学电源输出的交变电压为U＝10 sin 314t （V），以下说法正确的是（ ）
A．这只电源可以使“10 V 2 W”的灯泡正常发光
B．这只电源的交变电压的周期是314 s
C．这只电源在t＝0.01 s时电压达到最大值
D．“10 V 2 μF”电容器可以接在这只电源上
27．（2023·全国·高三专题练习）图甲为一交流发电机的示意图，匀强磁场磁感应强度为B，匝数为n，面积为S，总电阻为r的矩形线圈绕轴做角速度为ω的匀速转动，矩形线圈在转动中始终保持和外电路电阻R形成闭合电路，回路中接有一理想交流电流表。图乙是线圈转动过程中产生的感应电动势e随时间t变化的图像，下列说法中正确的是（ ）
A．电流表的示数值为
B．时刻穿过线圈的磁通量变化率为
C．从到这段时间通过电阻R的电荷量为
D．从到这段时间穿过线圈磁通量的变化量为
28．（2021·重庆市江津第五中学校高二期中）一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示。电路组成如图乙所示，已知发电机线圈内阻为5.0Ω，外接灯泡阻值为95.0Ω，灯泡正常发光，则（ ）
A．电压表V的示数为220V
B．电路中的电流方向每秒钟改变50次
C．灯泡消耗的功率为459.8W
D．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为48.4J
29．（2021·全国·高二课时练习）如图所示，矩形线圈abcd与可变电容器C、理想电流表A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＝100πrad/s。线圈的匝数N＝100，边长ab＝0.2m、ad＝0.4m，电阻不计。磁场只分布在bc边的左侧，磁感应强度大小，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50V
B．该线圈产生的交流电动势有效值为25V
C．电容器的耐压值至少为50V
D．以上说法均错误
30．（2021·全国·高二专题练习）矩形线框在匀强磁场内匀速转动过程中，线框输出的交流电压随时间变化的图像如图所示，下列说法中正确的是（ ）
A．交流电压的有效值为36V
B．交流电压的最大值为36V，频率为50Hz
C．2s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量最大
D．1s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量变化得最快
31．（2021·全国·高二课时练习）小型手摇发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO′，线圈绕OO′匀速转动，如图所示，单匝矩形线圈的ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压（ ）
A．峰值是e0B．峰值是2e0
C．有效值是e0D．有效值是Ne0
32．（2021·全国·高二课时练习）传统的自行车发电机内部电路如图甲所示，驱动轴一端与自行车车轮相连，另一端连接条形永久磁铁，车轮转动过程中，驱动轴带动永久磁铁在形软铁芯之间匀速转动，发电机线圈两端产生的交变电压波形如图乙所示。已知波形图中正、负尖峰电压分别为和，两个相邻正、负尖峰电压所对应的时间差为，发电机线圈匝数为。下列判断正确的是（ ）
A．驱动轴转动的角速度
B．线圈电压的有效值
C．穿过线圈磁通量变化率的最大值
D．相邻两个向上尖峰时间内，线圈电压的平均值
二、多选题
33．（2021·广东北江实验学校高二阶段练习）发电机的示意图如图甲所示，边长为L的正方形金属框，在磁感应强度为B的匀强磁场中以恒定角速度绕OO′轴转动，阻值为R的电阻两端的电压如图乙所示。其它电阻不计，图乙中的Um为已知量。则金属框转动一周（ ）
A．框内电流方向呈周期性变化B．电动势的最大值为Um
C．流过电阻的电荷量D．电阻产生的焦耳热
34．（2021·河北邢台·高二阶段练习）如图所示，一个面积为S的单匝矩形线框在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴顺时针（从上往下看）匀速转动，转动周期为T，从图示位置开始计时，电流方向以为正，下列说法正确的是（ ）
A．时刻穿过线框的磁通量最大
B．线框中产生的电动势的有效值为
C．时刻线框内产生的感应电流方向为
D．线框中产生的电动势的瞬时值
35．（2021·全国·高二专题练习）如图所示，矩形线圈abcd放在匀强磁场中，ad=bc=l1，ab=cd=l2。从图示位置起该线圈以角速度ω绕不同转轴匀速转动，则（ ）
A．以OO′为转轴时，感应电动势e=Bl1l2ωsinωt
B．以O1O1′为转轴时，感应电动势e=Bl1l2ωsinωt
C．以OO′为转轴时，感应电动势e=Bl1l2ωcsωt
D．以OO′为转轴跟以ab为转轴一样，感应电动势e=Bl1l2ωcsωt
36．（2021·全国·高二专题练习）如图所示，一半径为r的半圆形单匝线圈放在具有理想边界的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B.线圈以直径ab为轴匀速转动，转速为n，ab的左侧有垂直于纸面向里（与ab垂直）的匀强磁场，M和N是两个滑环，负载电阻为R.线圈、电流表和连接导线的电阻都不计，下列说法正确的是（ ）
A．转动过程中电流表的示数为
B．从图示位置起转过 圈的时间内产生的平均感应电动势为2πnBr2
C．从图示位置起转过圈的时间内通过负载电阻R的电荷量为
D．转动过程中交变电流的最大值为
37．（2021·全国·高二专题练习）如图所示，交流发电机的矩形线圈边长ab＝cd＝0.4 m，ad＝bc＝0.2 m，线圈匝数N＝100 匝，线圈电阻r＝1 Ω，线圈在磁感应强度B＝0.2 T的匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以ω＝100π rad/s的角速度匀速转动，外接电阻R＝9 Ω，从图示时刻开始计时，则（ ）
A．该发电机产生的电动势瞬时值为e＝160πsin （100πt）V
B．从图示位置转过30°的过程中，通过电阻R的电荷量为0.08 C
C．t＝s时线圈中感应电动势最大
D．交变电流的有效值是8π A
38．（2021·江西·九江市同文中学高二阶段练习）如图所示，单匝线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边以角速度ω匀速转动，其线圈中感应电动势的峰值为Em，闭合回路中两只灯泡均能正常发光。则（ ）
A．从图中位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为e＝Emsinωt
B．增大线圈转动角速度ω时，感应电动势的峰值Em不变
C．减小电容器C两极板间的距离时，灯泡A1变暗
D．抽去电感器L的铁芯时，灯泡A2变亮
三、解答题
39．（2021·重庆市江津第五中学校高二期中）如图所示，正方形线圈abcd谢绕对称轴OO′在匀强磁场中匀速转动，转速为 r/s，已知ab=ad=20cm，匝数N=100，磁感应强度B=1T，图示位置线圈平面与磁感线平行．闭合回路中线圈的电阻r=4Ω，外电阻R=12Ω．求：
（1）线圈转动过程中感应电动势的最大值；
（2）从图示位置开始计时，写出感应电流的瞬时表达式；
（3）交流电压表的示数；
（4）从图示位置转过90°过程中的平均电动势；
（5）从图示位置转过90°过程中的通过线圈截面的电荷量q。
40．（2021·河南南阳·高二阶段练习）如图所示，一小型发电机内有匝矩形线圈，线圈面积，线圈总电阻．线圈绕垂直于磁感线的对称轴匀速转动，角速度，匀强磁场的磁感应强度大小，外电路的电阻，求：
（1）线圈转动时产生感应电动势的最大值；（计算结果保留至整数位）
（2）理想交流电压表的示数。（计算结果保留至整数位）
41．（2021·全国·高二专题练习）如图所示，匀强磁场的磁感应强度B＝T，边长L＝10cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈总电阻r＝1Ω，线圈绕垂直于磁感线的轴OO′匀速转动，角速度ω＝2π rad/s，外电路电阻R＝4Ω。求：
（1）转动过程中线圈中感应电动势的最大值；
（2）从图示位置（线圈平面与磁感线平行）开始感应电动势的瞬时值表达式；
（3）由图示位置转过30°角时电路中电流的瞬时值；
（4）线圈从开始计时经s时线圈中的感应电流的瞬时值；
（5）外电路R两端电压的瞬时值表达式。
交变电流名称
交变电流图象
有效值
正弦式交变电流
eq \a\vs4\al()
U＝eq \f(1,\r(2))Um
正弦半波交变电流
eq \a\vs4\al()
U＝eq \f(1,2)Um
正弦单向脉冲电流
eq \a\vs4\al()
U＝eq \f(Um,\r(2))
矩形脉冲电流
eq \a\vs4\al()
U＝eq \r(\f(t,T))Um
非对称性交变电流
eq \a\vs4\al()
U＝
物理含义
重要关系
适用情况
瞬时值
交变电流某一时刻的值
e＝Emsinωt
i＝Imsinωt
计算线圈某一时刻的受力情况
最大值
最大的瞬时值
Em＝NBSω
Im＝eq \f(Em,R＋r)
确定用电器的耐压值
有效值
跟交变电流的热效应等效的恒定电流值
E＝eq \f(Em,\r(2))
U＝eq \f(Um,\r(2))
I＝eq \f(Im,\r(2))
(1)计算与电流热效应相关的量(如功率、热量)
(2)交流电表的测量值
(3)电气设备标注的额定电压、额定电流
(4)保险丝的熔断电流
平均值
交变电流图象中图线与时间轴所夹面积与时间的比值
E＝neq \f(ΔΦ,Δt)
I＝eq \f(E,R＋r)
计算通过电路截面的电荷量
[参考答案]
1．B
【详解】
A．线圈产生的交变电流的周期为
T=0.02s
则频率为
选项A错误；
BC．交流电动势的有效值为
则
则电流表的示数为0.6A；电压表的示数为
U=IR=4.8V
选项B正确，C错误。
D．根据
匀强磁场的磁感应强度大小为
选项D错误。
故选B。
2．B
【详解】
A．由
知电压最大值
电压有效值为
而交流电压表示数为有效电压，故A错误；
B．由
可知
一个周期内电流方向变化两次，所以1s内电流方向改变100次，故B正确；
C．电饭锅的功率为抽油烟机功率的倍，但抽油烟机不是纯电阻元件，其热功率小于200W，故C错误；
D．电路正常工作时的总功率
有
为保障电路正常工作，保险丝的额定电流不能小于3A，故D错误。
故选B。
3．B
【详解】
A．R两端电压的最大值为
t=0时R两端的电压为最大值，所以瞬时值的表达式为
故A错误；
B．线圈产生感应电动势的最大值为
有效值为
根据闭合电路欧姆定律可知理想电流表的示数为
故B正确；
C．从到的时间内，线框平面从与磁感线垂直旋转半个周期再次与磁感线垂直，穿过线圈平面磁通量的变化量为2BS，故C错误；
D．若ω=100π rad/s，则产生交流电的周期为
通过R的电流每0.02秒方向改变2次，所以每秒钟方向改变100次，故D错误。
故选B。
4．C
【详解】
A．该交流电的电压峰值为100V，A错误；
B．该交流电的周期为0.04s，B错误；
C．该交流电的电压的有效值为
V
C正确；
D．瞬时值表达式为
D错误。
故选C。
5．D
【详解】
A．通过乙图可知周期
转速度为
A错误；
B．在一个周期内电流方向改变2次，故1s内电流方向改变的次数为
B错误；
CD．通过乙图可知电流的最大值为0.6A，周期
根据
故电流的表达式为
风速加倍时，角速度加倍，根据
可知产生的感应电动势最大值加倍，形成的感应电流加倍，线圈中电流的有效值加倍，故风速加倍时电流的表达式为
C错误D正确。
故选D。
6．A
【详解】
A．由图可知，t=0时刻线圈均在中性面，穿过线圈的磁通量最大，故A正确；
B．由图象可知
故
故B错误；
C．由图象可知，交流电a的最大值为10V，角速度为
所以交流电a的瞬时值为
故C错误；
D．交流电最大值
故
故D错误。
故选A。
7．D
【详解】
交流电的有效值是根据其热效应定义的，它是从电流产生焦耳热相等的角度出发，使交流电与恒定电流等效。设交流电的有效值为I，令该交变电流通过一阻值为R的纯电阻，在一个周期内有
I2RT=I12R＋I22R
所以该交流电的有效值为
I= =5 A
故选D。
8．B
【详解】
AC．从题图可以看出，通过电阻R2的电流最大值为0.6 A，又R1与R2串联，则通过R1的电流有效值为
I1==0.6 A
故AC均错误；
BD．R1两端电压有效值为
U1=I1R1=6 V
R2两端的电压最大值为
U2m=ImR2=0.6×20 V＝12V
故B正确，D错误。
故选B。
9．A
【详解】
线圈中产生感应电动势最大值
设感应电动势有效值为E，则
电流
解得
故A正确，BCD错误。
故选A。
10．B
【详解】
A．电动势的有效值为
电阻上消耗的电功率为
A错误；
B．感应电动势的最大值为
解得
内，通过电阻的电荷量为
B正确；
CD．时，感应电动势最大，磁通量为零，磁通量的变化率最大，有
CD错误。
故选B。
11．D
【详解】
A．此时磁场穿过线圈的磁通量最大，但此时磁通量随时间变化最小，感应电动势最小，A错误；
B．感应电动势的最大值为
Emax = nBSω = 0.02V，S = LOB × LBC
则闭合电路中感应电动势的瞬时表达式为
e = Emaxsin(ωt) = 0.02sin(2t)（V）
B错误；
C．从t = 0时刻到时刻，磁通量的变化量为
Φ = 0.01cs(0) = 0.01Wb，Φ′ = 0.01cs(2 × ) = 0，Φ = Φ′ - Φ = - 0.01Wb
则通过导线截面的电荷量为
q = n = 0.01C
C错误；
D．由B选项可知，感应电动势的有效值为
E = = 0.01V
则产生的热量为
Q = t = 2π × 10 - 4J
D正确。
故选D。
12．C
【详解】
A．线圈进入磁场时，穿过线圈的磁通量先向里增加后向里减小，则感应电流的方向要变化，选项A错误；
B．最大电动势
选项B错误；
C．R上产生的热量为
选项C正确；
D．通过R的电荷量为
选项D错误。
故选C。
13．A
【详解】
A．由图可知，交流电的周期为0.02s，频率为
所以灯泡中的电流方向每秒钟改变100次，A正确；
B．由图乙可知，当0.01s时，感应电动势为零，则此时穿过线框回路的磁通量最大，B错误；
C．由于交变电流电压的有交值为
由公式
解得
所以灯泡正常发光，C错误；
D．原线圈输入电压为有效值为22V，则副线圈的电压为
22×10=220V
由
P=UI
可知，副线圈电流为
则由公式
解得
I1=1A
D错误。
故选A。
14．B
【详解】
A．由图乙可知
根据正弦式交变电流有效值和峰值的关系可得，该交变电流的有效值为
故A错误；
B．当，感应电动势为零，由法拉第电磁感应定律
可知，磁通量的变化率是零，线框平面与中性面重合，故B正确；
C．据周期和频率的关系可得，该交变电流的频率为
故C错误；
D．当，感应电动势最大，则此时穿过线框回路的磁通量变化率最大，故D错误。
故选B。
15．C
【详解】
A．由图可知，周期
Ta＝0.4s，Tb＝0.6s
则线圈先后两次转速之比
na:nb＝Tb:Ta＝3:2
故A错误；
B．交流电a的电压最大值为10V，角速度为
ωa＝＝5πrad/s
故电压的瞬时值表达式为
u＝10sin5πt（V）
故B错误；
C．电动势的最大值为Em＝NBSω，则所形成交变电流a和b的电压的最大值之比
Uma:Umb＝Ema:Emb＝ωa:ωb＝:＝3:2
则交变电流b的电压最大值为V，故C正确；
D．t＝0时刻u＝0，根据法拉第电磁感应定律，可知此时刻穿过线圈的磁通量的变化率为零，而磁通量最大，故D错误。
故选C。
16．C
【详解】
A．电阻R上的电功率为
选项A错误；
B．由题图乙知t=0.02s时磁通量变化率最大，R两端的电压瞬时值最大，选项B错误；
C．R两端的电压u随时间t变化的规律是
u=14.1cs100πtV
选项C正确；
D．通过R的电流i随时间t变化的规律是
选项D错误。
故选C。
17．D
【详解】
A．图示位置为垂直于中性面，穿过线圈磁通量为零，磁通量变化率最大，则感应电流最大，故A错误；
B．感应电流方向改变是发生在中性面，故B错误；
C．电压表测量的是电压的有效值，由题知用此发电机使“220V、20W”的灯泡正常发光，则电压表的示数为220V，故C错误；
D．5分钟内该同学消耗的能量最小值为
20
故D正确。
故选D。
18．C
【详解】
A．由图（b）可知，线框中磁通量变化的周期为，角速度
故A错误；
B．根据法拉第电磁感应定律
故B错误；
C．时线圈的磁通量为零，磁通量变化率最大，此时的瞬时感应电动势为最大值
故C正确，
D．有效值为
故D错误。
故选C。
19．A
【详解】
设交流电的有效值为U，将交流电与直流电分别通过相同电阻R，分析一个周期内热量，利用有效值的定义
解得
故A正确，BCD错误。
故选A。
20．B
【详解】
A．t=0时，穿过该线框的磁通量为零，线框平面与中性面垂直，故A错误；
B．线框产生的感应电动势的最大值
故B正确；
C．线框产生的交变电动势的频率
故C错误；
D．线框的发热功率
故D错误。
故选B。
21．C
【详解】
根据有效值的定义可得
解得
ABD错误，C正确。
故选C。
22．D
【详解】
A．交变电流是指大小和方向随时间做周期变化的电流，图中电流方向未变，是直流，故A错误；
B．电流的变化周期为，故B错误；
C．电流通过电阻时，电功率为
故C错误；
D．根据i-t图像与t轴所围面积表示电荷量可知，电流通过的电阻时，一个周期内流经电阻的电荷量大于，故D正确。
故选D。
23．C
【详解】
A．电流表显示的是有效值，示数为
故A错误；
B．由图象知周期为0.01s，频率为
故B错误；
C．该交流电流通过10Ω电阻时，电阻消耗的电功率为
故C正确；
D．角速度
ω=2πf=200π=628rad/s
所以瞬时值表达式
i=14.1sin628t A
故D错误。
故选C。
24．C
【详解】
以线圈平面与磁场夹角θ＝45°时为计时起点，由楞次定律可判断，初始时刻电流方向为b到a，为负值，且线圈远离中性面，Φ减小，电流增大。
故选C。
25．D
【详解】
A．依题意，可判断知线圈在磁场中转动产生的交流电为正弦或余弦交流电，感应电动势的最大值为
则有效值为
故A错误。
B．线圈转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量
故B错误。
C．线圈转过90°时，此时磁通量最大，但磁通量变化率为0，由法拉第电磁感应定律知此时感应电动势最小，所以感应电流最小，故C错误。
D．在线圈转过一周的时间内电阻R上产生的热量
故D正确。
故选D。
26．A
【详解】
A．交流电的峰值
则有效值
所以电源可以使“10V、2W“的灯泡正常发光，故A正确；
B．根据瞬时值表达式可知
ω=100π
则
故B错误；
C．t=0.01s时，经过半个周期，电压为零，故C错误；
D．当电容器的耐压值小于峰值，电容器被击穿，10V小于，则“10V、2μF”电容器不能接在这只电源，故D错误。
故选A。
27．A
【详解】
A．产生的电动势最大值
Em=nBSω
电流表的示数为有效值，则有
故A正确；
B．t3时刻电动势
E=nBSω
则由法拉第电磁感应定律可知
则穿过线圈的磁通量变化率为BSω；故C错误；
C．从t3到t4这段时间磁通量的变化为BS，则平均电动势
因此通过电阻R的电荷量为
故C错误；
D．t1和t3两时刻平面与磁场方向平行，磁通量均为零，从t1到t3这段时间穿过线圈的磁通量变化量为零，故D错误。
故选A。
28．C
【详解】
A．发电机产生的电动势有效值为
根据闭合电路欧姆定律可得电压表V的示数为
故A错误；
B．由题图可知电路中的电流方向0.02s内变化2次，则每秒钟改变100次，故B错误；
C．灯泡消耗的功率为
故C正确；
D．根据焦耳定律，发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为
故D错误。
故选C。
29．B
【详解】
A．线圈产生的交流电动势峰值为
Em＝NBSω＝100××（0.2×0.4）×100πV＝50V
故A错误；
BD．线圈中产生正弦式交变电流，但只有半个周期有电流，根据电流的热效应有
2×R×＝T
解得交流电动势的有效值
E＝25V
故B正确，D错误；
C．电容器的耐压值至少为电动势的最大值，即至少为50V，故C错误。
故选B。
30．C
【详解】
A．根据图像可知，该交流电压的最大值为36V，有效值为
V＝36V
故A错误；
B．根据图像可知，该交流电压的周期为4s，故频率为
f＝＝0.25Hz
故B错误；
C．由图像可知，2s末该交变电流的电压为零，线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量最大，故C正确；
D．由图像可知，在1s末，该交变电流的电压最大，此时线框平面与磁场平行，通过线框的磁通量变化得最快，故D错误。
故选C。
31．D
【详解】
矩形线圈的ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，所以发电机输出电压的峰值是
Um=2Ne0
根据正弦式交变电流最大值与有效值的关系，可得该发电机输出电压的有效值
U＝＝Ne0
D正确，ABC错误。
故选D。
32．C
【详解】
A．已知两相邻正、负尖峰电压对应时间差为，可得交变电流的周期，驱动轴转动的角速度
A错误；
B．交变电流不是按正弦规律变化的，电压最大值与有效值的关系不是，B错误；
C．由法拉第电磁感应定律得，感应电动势与磁通量变化率成正比，有
穿过线圈磁通量变化率的最大值
C正确；
D．相邻两个向上尖峰时间内，线圈电压的平均值为
线圈转过一个完整周期，磁通量变化量为0，电压平均值为0，D错误；
故选C。
33．ABD
【详解】
A．根据图甲可知，金属框转动时会产生交流电，框内电流方向会发生周期性变化，A正确；
B．根据图乙可知，电动势的最大值为Um，B正确；
C．根据
可知，金属框转动半周，磁通量的改变量为2BL2，通过电阻的电荷量为，转动一周流过电阻的电荷量为
C错误；
D．图乙等效为余弦式交流电，根据有效值
交流电最大值为
且
联立可知
D正确。
故选ABD。
34．AC
【详解】
AB．依题意，时刻线框与磁场完全垂直，线框位于中性面，此时穿过线框的磁通量最大，产生的交流电为正弦交流电，根据法拉第电磁感应定律及有效值定义可得：线框中产生的电动势的有效值为
故A正确，B错误；
C．依题意，可知时刻，线框边转向纸面外且水平向左切割磁感线，线框边转向纸面内且水平向右切割磁感线，根据右手定则，可判断知感应电流方向仍然为，故C正确；
D．依题意，可求得该正弦交流电瞬时值的表达式为
故D错误。
故选AC。
35．CD
【详解】
AC．以OO′为转轴时，感应电动势的最大值为
t=0时刻，线圈中感应电动势最大，所以e随t按余弦规律变化，即
e=Bl1l2ωcsωt
故A错误，C正确；
B．以O1O1′为转轴时，穿过线圈的磁通量不变，感应电动势始终为零，故B错误；
D．以ab为转轴时，只有cd边切割磁感线，但cd边的线速度变为以OO′为转轴时的2倍，因此以OO′为转轴跟以ab为转轴一样，感应电动势为
e=Bl1l2ωcsωt
故D正确。
故选CD。
36．ABD
【详解】
AD．转速为n，则
最大感应电动势
线圈转动过程中产生的交变电流的最大值为
因为只有一半区域存在磁场，由有效值的计算公式可得
解得
所以转动过程中电流表的示数为， AD正确；
B．从题图所示位置起转过 圈的时间内磁通量的变化量为
所用时间
所以线圈产生的平均感应电动势
B正确；
C．从题图所示位置起转过 圈的时间内通过负载电阻R的电荷量为
C错误。
故选ABD。
37．BCD
【详解】
A．该发电机产生的电动势的瞬时值
A错误；
B．从题图所示位置转过30°的过程中，通过电阻R的电荷量为
B正确；
C．由题意可知
则当 时，线圈恰好转过25圈，线圈处于平行于磁感线的位置，此时线圈产生的感应电动势最大，C正确；
D．交变电流的有效值是
D正确。
故选BCD。
38．AD
【详解】
A．从图中位置即中性面开始计时，感应电动势瞬时表达式为
e=Emsinωt
故A正确；
B．根据
Em=nBSω
增大线圈转动角速度ω时，感应电动势的峰值Em增大，故B错误。
C．减小电容器C两极板间的距离时，根据
电容增大，电容器对交变电流的阻碍作用减小，电流增大，灯泡A1变亮，故C错误；
D．抽去电感器L的铁芯时，自感系数变小，电感器对交变电流的阻碍作用减小，电流增大，灯泡A2变亮，故D正确。
故选AD。
39．(1)400V；(2) i=25cs（100t）A；(3)；(4)；(5)0.25C
【详解】
(1)角速度为
产生的感应电动势最大值为
(2)根据闭合电路欧姆定律得电流的最大值为
感应电流的瞬时表达式为
i=Imcsωt
所以电流的瞬时表达式为
i=25cs（100t）A
(3)电压表的示数为
(4)平均电动势为
(5)通过线框截面电量为
40．（1）314V；（2）200V
【详解】
（1）根据线圈转动时产生感应电动势的最大值
解得
（2）线圈转动时产生感应电动势的有效值
根据串联电路的分压原理可知，理想交流电压表的示数
解得
41．（1）2V；（2）e＝2cs 2πt （V）；（3）A；（4）A；（5）uR＝cs 2πt（V）
【详解】
（1）设转动过程中线圈中感应电动势的最大值为Em，则
Em＝nBL2ω＝100××0.12×2π V＝2V
（2）从题图所示位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为
e＝Emcs ωt＝2cs 2πt （V）
（3）从题图所示位置转过30°角时感应电动势的瞬时值
e′＝cs 30° V＝V
则电路中电流的瞬时值为
i＝＝A
（4）t＝s时，瞬时电动势为
e″＝Emcs ωt＝cs（）＝V
对应的电流的瞬时值
i′＝
（5）外电路R两端电压的最大值为
则外电路R两端电压的瞬时值表达式为