高考物理考点一遍过 考点52 交变电流的产生及描述

这是一份高考物理考点一遍过 考点52 交变电流的产生及描述，共29页。试卷主要包含了听要结合写和思考等内容，欢迎下载使用。
高考物理一轮复习策略首先，要学会听课：1、有准备的去听，也就是说听课前要先预习，找出不懂的知识、发现问题，带着知识点和问题去听课会有解惑的快乐，也更听得进去，容易掌握;2、参与交流和互动，不要只是把自己摆在“听”的旁观者，而是“听”的参与者。3、听要结合写和思考。4、如果你因为种种原因，出现了那些似懂非懂、不懂的知识，课上或者课后一定要花时间去弄懂。其次，要学会记忆：1、要学会整合知识点。把需要学习的信息、掌握的知识分类，做成思维导图或知识点卡片，会让你的大脑、思维条理清醒，方便记忆、温习、掌握。2、合理用脑。3、借助高效工具。学习思维导图，思维导图是一种将放射性思考具体化的方法，也是高效整理，促进理解和记忆的方法。最后，要学会总结：一是要总结考试成绩，通过总结学会正确地看待分数。1.摸透主干知识       2.能力驾驭高考      3.科技领跑生活 一、交变电流的产生和变化规律1．交变电流大小和方向都随时间做周期性变化的电流。如图（a）、（b）、（c）、（d）所示都属于交变电流。其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流，简称正弦式电流，如图（a）所示。2．正弦交流电的产生和图象（1）产生：在匀强磁场里，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动；（2）中性面①定义：与磁场方向垂直的平面；②特点a．线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零；[来源:学科网ZXXK]b．线圈转动一周，两次经过中性面，线圈每经过中性面一次，电流的方向就改变一次。（3）图象：用以描述交流电随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置开始计时，其图象为正弦函数曲线。二、正弦交变电流的基本物理量1．周期和频率（1）周期（T）：交变电流完成一次周期性变化（线圈转一周）所需的时间，单位是秒（s），公式；（2）频率（f）：交变电流在1 s内完成周期性变化的次数。单位是赫兹（Hz）；（3）周期和频率的关系：。2．交变电流的瞬时值、峰值、有效值（1）瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数；（2）峰值：交变电流的电流或电压所能达到的最大值，也叫最大值；（3）有效值：跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值叫做交变电流的有效值，对正弦交流电，其有效值和峰值的关系为：、、；（4）平均值：是交变电流图象中波形与横轴所围面积跟时间的比值。三、交变电流的变化规律1．正弦式交变电流的变化规律（线圈在中性面位置开始计时）规律物理量函数图象磁通量Φ=Φmcos ωt=BScos ωt电动势e=Emsin ωt=nBSωsin ωt电压u=Umsin ωt=sin ωt电流i=Imsin ωt=sin ωt2．两个特殊位置的特点（1）线圈平面与中性面重合时，S⊥B，Φ最大，=0，e=0，i=0，电流方向将发生改变；（2）线圈平面与中性面垂直时，S∥B，Φ=0，最大，e最大，i最大，电流方向不改变。特别提醒：①只要线圈平面在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，就产生正弦式交流电，其变化规律与线圈的形状、转动轴处于线圈平面内的位置无关；②Φ-t图象与对应的e-t图象是互余的。四、交变电流的“四值”的比较与理解1．交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较物理量物理含义重要关系适用情况及说明瞬时值交变电流某一时刻的值e=Emsin ωti=Imsin ωt计算线圈某时刻的受力情况峰值最大的瞬时值Em=nBSω讨论电容器的击穿电压有效值跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值适用于正（余）弦式交变电流（1）计算与电流的热效应有关的量（如电功、电功率、电热等）（2）电气设备“铭牌”上所标的一般是有效值（3）保险丝的熔断电流为有效值平均值交变电流图象中图线与时间轴所夹的面积与时间的比值；计算通过电路截面的电荷量2．交变电流瞬时值表达式的求法（1）先求电动势的最大值Em=nBSω；（2）求出角速度ω，；（3）明确从哪一位置开始计时，从而确定是正弦函数还是余弦函数；（4）写出瞬时值的表达式。3．求交变电流有效值的方法（1）公式法利用、、计算，只适用于正余弦式交流电。（2）利用有效值的定义计算（非正弦式交流电）在计算有效值时，“相同时间”至少取一个周期或周期的整数倍。（3）利用能量关系当有电能和其他形式的能转化时，可利用能的转化和守恒定律来求有效值。注意非正弦式交流电有效值的求解根据电流的热效应进行计算，其中，交变电流的有效值是根据电流通过电阻时产生的热效应定义的，即让交变电流和直流电流通过相同的电阻，在相同的时间里若产生的热量相同，则交变电流（电压）的有效值就等于这个直流电流（电压）的值，即求解交变电流有效值问题必须在相同电阻、相同时间、相同热量的“三同”原则下求解。（2018·四川省成都市高中毕业班摸底测试）如图，匀强磁场中，一单匝矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，线框中产生的交变电动势瞬时值随时间变化的规律为e＝20sinl00πt V。下列说法正确的是A．该线框转动的频率是100 HzB．该线框产生的交变电动势最大值是20 VC．t＝0.005 s时刻，线框平面与中性面重合D．t＝0.05 s时刻，穿过线圈的磁通量变化率为0【参考答案】D【详细解析】该线框转动的频率是，选项A错误；该线框产生的交变电动势最大值是20V，选项B错误；t＝0.005 s时刻，线框转过的角度为l00π×0.005=，此时平面与中性面垂直，选项C错误；t＝0.05 s时刻，电动势的瞬时值为0，此时穿过线圈的磁通量变化率为0，选项D正确；故选D。 1．如图是某交流发电机产生的交变电流的图象，根据图象可以判定A．此交变电流的频率为5 HzB．此交变电流的周期为0.1 sC．将标有“12 V、3 W”的灯泡接在此交变电流上，灯泡可以正常发光D．图象上对应的0.1 s时刻，发电机中的线圈刚好转至中性面【答案】AD【解析】由图读出，周期为T=0.2 s，频率为，故A正确，B错误；此交变电压的最大值为Um=12 V，有效值，灯泡的额定电压有效值为12 V，所以灯泡不能正常发光，故C错误；图象上对应的0.1 s时刻，u=0，所以发电机中的线圈在中性面，故D正确；故选AD。【名师点睛】此题中由交变电压的图象读出周期和电压的最大值。要知道线圈经过中性面的电动势为零，经过与中性面垂直位置时电动势最大。2．（2018·山东省淄博实验中学高三开学效果检测）有一交流发电机模型，矩形金属线圈在匀强磁场中绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，发电机负载为白炽小灯泡，若线圈匝数为100匝，回路总电阻为2 Ω，线圈转动过程中穿过该线圈的磁通量Φ随时间t的变化规律为Φ＝0.04sinπt（Wb），设π2＝10，回路中电阻值恒定不变，则A．t＝0时，回路瞬时电流为零B．t＝10 s时，回路电流改变方向C．t＝1.5 s时，回路瞬时电流最大D．从t＝0到t＝10 s时间内，回路产生的焦耳热为400 J【答案】D【解析】t=0时，根据穿过线圈的磁通量随时间的变化规律Φ=0.04sinπt（Wb），穿过回路的磁通量为零，感应电动势最大，感应电流最大，故A错误；t=10 s时，根据穿过线圈的磁通量随时间的变化规律Φ=0.04sinπt（Wb），穿过回路的磁通量为零，回路中的电流方向不改变，故B错误；t=1.5 s时，根据穿过线圈的磁通量随时间的变化规律Φ=0.04sinπt（Wb），穿过回路的磁通量最大，磁通量的变化率为零，回路中的瞬时电流最小，故C错误；磁通量的变化率，故磁通量的变化率最大为0.04π，故产生的感应电动势的最大值Em＝n＝4π V，故产生的感应电动势的有效值，回路中产生的焦耳热Q=t＝400 J，故D正确；故选D。【名师点睛】本题主要考查了线圈在磁场中转动产生感应电动势，明确中性面的特点，知道求产生的焦耳热用交流电的有效值。一个按正弦规律变化的交流电的图象如图所示，由图象可知①该交变电流的频率为0.2 Hz②该交变电流的有效值为14.1 A③该交变电流的瞬时值表达式为i=20sin0.02t (A)④t=时刻，该交变电流的大小与其有效值相等A．①②             B．②④             C．③④             D．①③【参考答案】B【详细解析】由图可知，交变电流的周期为0.02 s，频率为50 Hz，则①错误；该交变电流的有效值为，②正确；该交变电流的瞬时值表达式为i=20sin100πt (A)，③错误；时刻，该交变电流的大小为i=20sin 100πt (A)=20sin(A)=14.1 A，即与其有效值相等，④正确，选项B正确。1．（2018·湖南省六校联盟高二（上）月考）如图所示电路，电阻R1=2 Ω，R2=1 Ω，和R2并联的D为理想二极管（正向电阻可看作零，反向电阻可看作无穷大），在A、B间加一正弦交流电u=60sin100πt（V），则下列说法正确的是A．加在R1上电压的有效值为10VB．加在R1上电压的有效值为5VC．加在R2上电压的有效值为10 VD．加在R2上电压的有效值为10V【答案】AC【解析】因为是交流电所以应该分两种情况考虑：当电源在正半轴时B点电位高于A点电位二极管导通即R2被短路，R1电压为电源电压，U2=0；当电源在负半轴时A点电位高于B点电位二极管截止R1，R2串联分压，则，，根据Q=Q1+Q2，对R1上的电压可知，解得：；对R2：，解得U′=10 V，故AC正确，BD错误。2．（2018·四川省成都市高中毕业班摸底测试）如图所示，甲为一台小型发电机构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图乙所示。发电机线圈内阻为1 Ω，外接灯泡的电阻为9 Ω，则A．电压表的示数为6 VB．灯泡消耗的电功率是6.48 WC．线圈转动的角速度为l00π rad/sD．在t=l×10-2s时刻，穿过线圈的磁通量为零【答案】C【解析】由图象可知，电动机电压的最大值为6V，那么有效电压就是6 V，电压表测量的是灯泡的电压，所以电压为×9 V=5.4 V，所以A错误。由P=U2/R知，P==3.24 W，所以B错误。由ω==l00π rad/s，所以C正确。在t=l×10-2s时刻，由图象可知此时的电动势为零，那么此时的磁通量应该是最大的，所以D错误。故选C。【名师点睛】应用正弦式交变电流最大值和有效值间的关系，判断出电压，其他的由公式都可以求出，就是看对交变电流的理解。1．（2018·山东省济宁市高二下学期期末考试）交流发电机发电的示意图如图所示，线圈的AB边连在金属滑环K上，CD边连在金属滑环L上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路相连。线圈转动过程中，下列说法中正确的是A．转到图甲位置时，通过线圈的磁通量变化率最大B．转到图乙位置时，线圈中产生的感应电动势为零C．转到图丙位置时，线圈中产生的感应电流最大D．转到图丁位置时，AB边感应电流方向为2．如图所示，下列图象属于交流电的有      A                    B                   C                 D3．（2018·云南省峨山县大龙潭中学高二下学期期末考试）如图甲所示，电阻为1 Ω的矩形线圈绕垂直匀强磁场的转轴OO′匀速旋转产生交流电，现将此电流给阻值为R＝10 Ω的小灯泡L供电，通过电流传感器得到灯泡中电流的图象如图乙，不考虑温度对灯泡阻值的影响，下列说法中正确的是A．在t＝5×10－3 s时，线圈处于中性面位置B．在t＝10×10－3 s时，穿过线圈的磁通量最大C．交变电流的瞬时值表达式为i＝5cos 50πt(A)D．线圈产生的交流电的电动势为 V4．一矩形线圈绕垂直于匀强磁场且位于线圈平面内的固定轴转动。线圈中的感应电动势e随时间t的变化关系如图所示。下列说法中正确的是A．t1时刻穿过线圈的磁通量为零B．t2时刻穿过线圈的磁通量最大C．t3时刻穿过线圈的磁通量的变化率最大D．每当e变换方向时，穿过线圈的磁通量都为最大5．（2018·广东省揭阳市高二下学期期末考试）图甲为交流发电机的原理图，正方形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO′匀速转动，电流表为理想交流电表，线圈中产生的交变电流随时间的变化如图乙所示，则A．线圈转动的角速度为50 rad/sB．电流表的示数为10 AC．0.01 s时线圈平面和磁场平行D．0.01 s时线圈的磁通量变化率为06．矩形线圈匝数50匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量Φ随时间t的变化规律如图所示，则A．在t=0.1 s和t=0.3 s时，电动势最大B．在t=0.1 s和t=0.3 s时，线圈与中性面垂直C．在t=0.2 s和t=0.4 s时，磁通量变化率最大D．在t=0.2 s和t=0.4 s时，电动势改变方向7．（2018·河北省承德二中高二上学期第四次月考）正弦交变电源与电阻R、交流电压表按照图甲所示的方式连接，R＝10 Ω，交流电压表的示数是10 V。图乙是交变电源输出电压u随时间t变化的图象。则A．通过R的电流iR随时间t变化的规律是iR＝cos(100πt) AB．通过R的电流iR随时间t变化的规律是iR＝cos(50πt) AC．R两端的电压uR随时间t变化的规律是uR＝10cos(100πt) VD．R两端的电压uR随时间t变化的规律是uR＝5cos(50πt) V8．线圈在磁场中匀速转动产生的交流电的瞬时电动势为e=10sin20πt（V），则下列说法正确的是A．t=0时，线圈平面位于中性面B．t=0时，穿过线圈的磁通量最大C．t=0时，导线切割磁感线的有效速度最大D．t=0.4 s时，e达到峰值10 V9．如图所示，N匝矩形导线框在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴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、理想电流表A和二极管D。电流表的示数为I，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。下列说法中正确的是A．导线框转动的角速度为B．导线框转动的角速度为及C．导线框转到图示位置时，线框中的磁通量最大，瞬时电动势为零D．导线框转到图示位置时，线框中的磁通量最大，瞬时电动势也最大10．一闭合矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，产生的感应电流如图，由图可知A．该交流电电流的有效值是5 AB．该交流电的频率是20 HzC．t=0时刻线圈平面位于中性面D．该交流电电流的瞬时表达式为i=5cos100πt（A）11．（2018·江西省上饶县中学高二下学期第一次月考）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，如图所示，产生的交变电动势的图象如图2所示，则A．t=0.01 s时线框平面与中性面重合B．t=0.005 s时线框的磁通量变化率为零C．线框产生的交变电动势有效值为220 VD．线框产生的交变电动势的频率为50 Hz12．图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为交流电流表，线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示，以下判断正确的是A．电流表的示数为10 AB．线圈转动的角速度为50π rad/sC．0.01 s时线圈平面与磁场方向平行D．0.02 s时电阻R中电流的方向自右向左13．通过某电流表的电流按如图所示的规律变化，则该电流表的读数为A．4 A            B．4 A              C．5 A                     D．5 A14．（2018·湖北省武汉市第六中学高二第六次（3月）月考）如图甲所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴O′以恒定的角速度ω转动，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈中产生的交变电流按照图乙所示的余弦规律变化，在t=π/2ω时刻A．线圈中的电流最大B．穿过线圈的磁通量为零C．线圈所受的安培力为零D．穿过线圈磁通量的变化率最大15．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1所示。产生的交变电动势的图象如图2所示，则A．t=0.005 s时线框的磁通量变化率为零B．t=0.01 s时线框平面与中性面重合C．线框产生的交变电动势有效值为311 VD．线框产生的交变电动势频率为100 HZ16．一闭合矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，产生的感应电流如图所示，由图可知A．该交流电电流的有效值是5 AB．该交流电的频率是20 HzC．t=0时刻线圈平面位于中性面D．该交流电电流的瞬时表达式为i=5cos 100πt（A）17．（2018·福建省南安市华侨中学期中考试）如图所示，一正方形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动。沿着OO′观察，线圈沿逆时针方向转动。已知匀强磁场的磁感应强度为B，线圈匝数为n，边长为l，电阻为R，转动的角速度为ω。则当线圈转至图示位置时A．线圈中的感应电流的方向为abcdaB．线圈中的感应电流为C．穿过线圈的磁通量为BlD．穿过线圈的磁通量的变化率为018．如图电阻为r的矩形线圈面积为S，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以角速度ω匀速转动。t=0时刻线圈平面与磁场垂直，各电表均为理想交流电表。则A．滑片P下滑时，电压表的读数不变B．图示位置线圈中的感应电动势最大C．线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R的电荷量为D．1 s内流过R的电流方向改变次19．实验室里的交流发电机可简化为如图所示的模型，单匝正方形线圈在水平匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴匀速转动。今在发电机的输出端接一个电阻R和理想电压表，并让线圈每秒转25圈，读出电压表的示数为9 V，已知R=9 Ω，线圈电阻为1 Ω，下列说法正确的是A．流过电阻R的电流每秒钟方向改变25次B．线圈从如图所示的位置开始计时，线圈中感应电动势的瞬时值表达式为e=10cos 50πt (V)C．线圈转动一周电阻R产生的热量等于0.4 JD．线圈从图示的位置转过60°，通过负载电阻R的电荷量等于20．我国家庭照明所用交流电的电压瞬时值随时间变化的图象，如图所示。根据图象可知，以下结论中正确的是A．此交流电的频率为100 HzB．此交流电的周期为2.0 sC．交流电的电压峰值为D．此交流电的电压有效值为21．（2018·湖北省武汉市第六中学高二下学期4月月考）如图所示，某电子电路的输入端输入的电流既有直流成分，又有交流低频成分和交流高频成分，若通过该电路只把交流的低频成分输送到下一级，那么关于该电路中各元件的作用，下列说法中正确的是A．L在此的功能为通直流，阻交流，是高频扼流圈B．L在此的功能为通高频，阻低频，是低频扼流圈C．C1在此的功能为通交流，隔直流，叫隔直电容D．C2在此的功能为通低频，阻高频，叫高频旁路电容22．如图，实验室一台手摇交流发电机，内阻r=1.0 Ω，外接R=9.0 Ω的电阻。闭合开关S，当发动机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势（V），则A．该交变电流的频率为10 HzB．该电动势的有效值为VC．外接电阻R所消耗的电功率为10 WD．电路中理想交流电流表A的示数为1.0 A23．（2018·山东省东营市利津县第一中学高二12月检测）如图所示，当交流电源的电压为220 V，频率为时，三只灯泡，、、亮度相同，若保持交流电源的电压不变，只将其频率变为，则A．、、的亮度都比原来亮B．只有的亮度比原来亮C．只有的亮度比原来亮D．的亮度不变24．实验室里的交流发电机可简化为如图所示的模型，正方形线圈在水平匀强磁场中，绕垂直于磁感线的OO′轴匀速转动。今在发电机的输出端接一个电阻R和理想电压表，并让线圈每秒转25圈，读出电压表的示数为10 V。已知R=10 Ω，线圈电阻忽略不计，下列说法正确的是A．线圈位于图中位置时，线圈中的瞬时电流为零B．从线圈经过中性面开始计时，线圈中电压瞬时值表达式为U=10sin50πt（V）C．流过电阻R的电流每秒方向改变100次D．电阻R上的热功率等于10 W25．（2018·四川省攀枝花市高二下学期期末调研检测）A、B两个完全相同的金属线圈，在同一匀强磁场中分别以不同的转速，绕垂直于磁场的转轴匀速转动，产生的交变电动势的e–t图象如图中曲线a、b所示。则[来源:Zxxk.Com]A．t＝0时刻穿过两线圈的磁通量均为零B．A线圈产生交变电动势的频率为50 HzC．A、B两线圈转速之比为3:2D．B线圈的电动势最大值为1.0 V26．如图所示，单匝线圈在匀强磁场中绕OO′轴从图示位置开始匀速转动。已知从图示位置转过时，线圈中电动势大小为10 V，求：（1）交流电动势的峰值；（2）交流电动势的有效值；（3）设线圈电阻为R=1 Ω，角速度ω=100 rad/s，线圈由图示位置转过过程中通过导线截面的电荷量q。27．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，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n=50 r/s的转速匀速转动，外接电阻R=9 Ω，求：（1）线圈转动时感应电动势的最大值；（2）电压表的示数（计算结果可用和根号表示）28．如图甲所示，一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈匝数n=100，穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间按正弦规律变化，如图乙所示。发电机线圈电阻r=4.0 Ω，外电路中的电阻R=6 Ω，灯泡L电阻RL=12 Ω，不计其他电阻，交流电流表为理想电流表。求：（1）线圈转动的角速度ω；（2）交变电流表的读数；（3）在1 min内，电阻R产生的热量。29．如图为某交流发电机和外接负载的示意图，发电机电枢线圈abcd为n=500匝的矩形线圈，其中ad长为L1=10 cm，ab长为L2=5 cm。线圈绕垂直于磁场的轴OO'在磁感应强度为B=0.2 T的匀强磁场中以ω=200 rad/s的角速度匀速转动（不计一切摩擦），线圈总电阻为r=2.0 Ω，外电路负载电阻为R=8.0 Ω。试求：（1）由图示位置开始计时交变电动势的表达式；（2）由图示位置转过900角的过程中产生的平均感应电动势；（3）由图示位置转过1/6周期内通过R的电荷量为多少；（4）交流电压表的示数；（5）转动一周回路中产生总的焦耳热。30．（2018·新课标全国III卷）一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q方；若该电阻接到正弦交变电源上，在一个周期内产生的热量为Q正。该电阻上电压的峰值为u0，周期为T，如图所示。则Q方: Q正等于A．           B．            C．1:2                       D．2:131．（2018·新课标全国III卷）如图（a），在同一平面内固定有一长直导线PQ和一导线框R，R在PQ的右侧。导线PQ中通有正弦交流电流i，i的变化如图（b）所示，规定从Q到P为电流的正方向。导线框R中的感应电动势A．在时为零B．在时改变方向C．在时最大，且沿顺时针方向D．在时最大，且沿顺时针方向32．（2017·天津卷）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。设线圈总电阻为2 Ω，则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33．（2015·四川卷）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。矩形线圈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e0        B．峰值是2e0        C．有效值是        D．有效值是34．（2014·天津卷）如图1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2中曲线a、b所示，则[-学科-网A．两次t=0是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2:3C．曲线a表示的交变电动势频率为25 HzD．曲线b表示的交变电动势有效值为10 V[来源:学.科.网Z.X.X.K]【名师点睛】要解决此题，需要掌握发电机的工作原理，知道发电机是根据电磁感应原理制成的，感应电流的方向与磁场方向和导体棒切割磁感线的方向有关；根据中性面和最大值面的特点，结合法拉第电磁感应定律，可知磁通量变化率的情况。2．AC【解析】交流电是指电流的方向发生变化的电流，电流的大小是否变化对其没有影响，电流的方向变化的是AC，AC是交流电，BD是直流电，故选AC。3．AD【解析】由图可知t=0.005s时刻感应电流最小为零，此时线圈所在平面处于中性面位置，故A正确；t=10×10-3 s时，此刻感应电流最大，此时线圈所在平面与中性面位置垂直，所以穿过线框回路的磁通量最小，故B错误；周期T=0.02 s，角速度ω＝＝100π rad/s，故电流的瞬时表达式为i=5cos100πt（A），故C错误；线圈产生的交流电的电动势最大值为Em=Im（R+r）=55 V，有效值，故D正确；故选AD。【名师点睛】本题考查的是有关交变电流的产生和特征的基本知识，要具备从图象中获得有用信息的能力；知道正弦交流电的最大值是有效值的倍。4．D【解析】时刻，感应电动势为零，通过线圈的磁通量最大，故A错误；由图时刻，感应电动势最大，通过线圈的磁通量为零，故B错误，由图t3时刻，感应电动势为零，通过线圈的磁通量最大，穿过线圈的磁通量的变化率最小，C错误；每当e变换方向时，磁通量变化率最小，通过线圈的磁通量都最大，故D正确。【名师点睛】由题图乙可知交流电电流的最大值、周期，电流表的示数为有效值，感应电动势为零，则穿过线圈的磁通量变化为零，磁通量最大。6．C【解析】在0.1 s和0.3 s时磁通量最大，磁通量变化率为零，所以电动势为零，与中性面平行，AB错误；在0.2 s和0.4 s时磁通量为零，此时磁通量变化率最大，电动势最大，电动势不改变方向，C正确，D错误。学科~网7．AC【解析】由题可知流过电阻的电流：，所以电阻两端电压的最大值为，由图象得周期是0.02 s，所以，因此iR随时间t变化的规律是，故A正确，B错误；同理电阻两端的电压最大值为：，故R两端的电压uR随时间t变化的规律是，故C正确，D错误。【名师点睛】根据有效值求出该交流电的最大值，然后结合图象即可求出电阻的电流、电压随时间的变化规律。9．AC【解析】导线框产生的最大感应电动势；根据二极管的特点可知，在一个周期内有半个周期回路中有电流，根据交变电流的热效应可知，，解得，故A正确，B错误；导线框转到图示位置时，线框处于中性面处，导线框中的磁通量最大，瞬时电动势为零，故C正确，D错误。故选AC。10．D【解析】由图线知，交流电的最大值为5 A，A错误；该交流电的周期为0.02 s，频率为50 Hz，B错误；t=0时刻线圈平面垂直中性面，C错误；该交流电电流的瞬时表达式为i=5cos100πt（A），D正确。11．ACD【解析】由图2可知T=0.02 s，Em=311 V；由图可知t=0.01 s时刻感应电动势等于零，线框平面与中性面重合，故A正确；t=0.005 s时感应电动势最大，线框的磁通量变化率最大，故B错误；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E==220 V，故C正确；T=0.02 s，线框产生的交变电动势的频率为f=50 Hz，故D正确；故选ACD。学科#网12．AC【解析】题图乙可知交流电电流的最大值是，则有效值为：；由于电流表的示数为有效值，故示数I=10 A，故A正确；角速度，故B错误；0.01 s时线圈中的感应电流达到最大，感应电动势最大，则穿过线圈的磁通量变化最快，磁通量为0，故线圈平面与磁场方向平行，故C正确；由楞次定律可判断出0.02 s时流过电阻的电流方向自左向右，故D错误。[来源:学科网]【名师点睛】由题图乙可知交流电电流的最大值、周期，电流表的示数为有效值，感应电动势最大，则穿过线圈的磁通量变化最快，由楞次定律可判断出0.02s时流过电阻的电流方向。要注意明确电流表示数、机器铭牌上所标的电流值、电压值等均为有效值。13．C【解析】根据有效值的定义可得：，解得：I=5 A，故选项C正确，ABD错误。15．B【解析】由图可知t=0.005 s时刻感应电动势最大，此时线圈所在平面与中性面垂直，所以穿过线框回路的磁通量的变化率最大，A错误；t=0.01 s时刻感应电动势等于零，穿过线框回路的磁通量最大，此时线框平面与中性面重合，B正确；产生的有效值为：，故C错误；周期为T=0.02 s，故频率为，故D错误。[来源:学科网]16．D【解析】由图象知正弦交变电流的最大值是5 A，所以该交流电电流的有效值是，故A错误；由图象知周期T=0.02 s，所以频率f=1/T=50 Hz，故B错误；t=0时感应电流最大，感应电动势最大，磁通量为零，所以线圈平面垂直于中性面，故C错误；由图象知周期T=0.02 s，所以ω=2π/T=100π rad/s，电流的最大值是5 A，所以交流电电流的瞬时表达式为i=5cos100 πt（A），故D正确。【名师点睛】从图象得出电流最大值、周期，从而算出频率、角速度；磁通量最大时电动势为零，磁通量为零时电动势最大。17．B【解析】图示时刻，ad速度方向向里，bc速度方向向外，根据右手定则判断出ad中感应电流方向为a→d，bc中电流方向为c→b，线圈中感应电流的方向为adcba，故A错误。线圈中的感应电动势为E=nBSω=nBl2ω，线圈中的感应电流为，故B正确。图示时刻ad、bc两边垂直切割磁感线，穿过线圈磁通量为0，由法拉第电磁感应定律分析得知，磁通量的变化率最大，故CD错误。故选B。【名师点睛】本题研究交变电流的产生规律，实质上是电磁感应知识的具体应用，是右手定则、法拉第电磁感应定律等知识的综合应用。18．D【解析】矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，线圈中产生正弦式交变电流，感应电动势最大值为，线圈在磁场中匀速转动时产生的感应电动势最大值不变，有效值不变，滑片P下滑时，R增大，据闭合电路欧姆定律可知，通过R的电流有效值减小，线圈的内电压减小，则R的电压有效值增大，电压表的读数增大，故A错误；图示位置线圈中没有任何一边切割磁感线，线圈中感应电动势为零，由法拉第电磁感应定律可知磁通量的变化率为零，产生的电动势等于0，故B错误；线圈从图示位置转过180°的过程中，磁通量的大小相等，而方向相反，所以电路中的平均电动势大小，平均电流，流过电阻R的电荷量为，故C错误；由题意得：线圈转动的周期为，线圈每经过中性一次，感应电流方向改变一次，一周电流方向改变，所以1 s内流过R的电流方向次数为，故D正确。动一圈所用的时间为，电阻R上的热量等于，C错误；线圈从图示的位置转过60°，通过负载电阻R的电荷量等于，因为，可得，代入解得，故D正确。20．D【解析】由图象知交流电的周期，频率，故AB错误；由图象知交流电的峰值，有效值，故C错误，D正确。学科%网21．C【解析】AB、L在此的功能为通直流、阻交流，通低频，阻高频，将低频的交流成份送到下一级，叫低频扼流圈，自感系数很大，故AB错误；C、C1在此的功能为通交流，隔直流，使直流不能到达下一级电路，叫隔直电容，所以C选项是正确的；D、C2与输出电路并联，起到通高频，阻低频，使高频成分能通过，低频成份到达下一级，C2又叫高频旁路电容，故D错；故选C。【名师点睛】电路的输入端输入的电流既有直流成份，又有交流低频成份和交流高频成份，要只把交流的低频成份输送到下一级，该电路要隔直流，通低频，阻高频，根据电感和电容的特性进行判断。22．D【解析】交流电的频率，A错误；该电动势的最大值为，B错误；电压有效值为10 V，电路中电流为，外接电阻R所消耗的电功率为，C错误，D正确。23．BD【解析】三个支路电压相同，当交流电频率变大时，电感的感抗增大，电容的容抗减小，电阻所在支路对电流的阻碍作用不变，所以流过L1的电流变大，亮度比原来亮；流过L2的电流变小，亮度比原来暗；流过L3的电流不变，亮度不变，故BD正确，AC错误；故选BD。【名师点睛】关键知道当交流电频率变大时，电感的感抗增大，电容的容抗减小，电阻所在支路对电流的阻碍作用不变。25．CD【解析】A、t＝0时刻两线圈电动势均为零，故此时处在中性面上，故穿过两线圈的磁通量均为最大值，故A错误；B、曲线a周期为0.04 s，故其表示的交变电动势频率为25 Hz，故B错；C、由图可以知道，b的周期为0.06 s，转速之比与周期成反比，故转速之比为3:2，故C对；D、从图象可以看出a线圈的电动势为1.5 V，根据电动势，并结合a、b的转速之比为3:2，所以电动势之比也为3:2，则b得电动势为，故D对；故选CD。【名师点睛】根据图象可以知道交流电的最大值以及周期等物理量，然后进一步可求出其瞬时值的表达式以及有效值等。26．（1）20 V （2）10 V   （3）0.2 C【解析】（1）图示位置为中性面，从此时开始计时交流电动势的瞬时值为e=Emsinωt将ωt=，e=10 V代入上式，求得Em=20 V（2）此电流为正弦交变电流，所以交流电动势的有效值E==V=10 V（3）在线圈转过的过程中，穿过线圈平面的磁通量变化量ΔΦ=BS据Em=BSω得ΔΦ==0.2 Wb故q==0.2 C27．（1）（2）【名师点睛】本题要注意求电功率用的是有效值，求电荷量必须用电动势的平均值，电压表测量的是有效值。28．（1）200 rad/s  （2）A  （3）5×104 J【解析】（1）T=3.14×10－2 sω==200 rad/s（2）=＋Em=nΦmωI==A（3）U=IR外Q=t=5×104 J29．（1）e=100cos200t V  （2）63.69 V  （3）0.043 C  （4）  （5）15.7 J【解析】（1）电动势的最大值 Em=nBSω=nBL1L2ω=500×0.2×0.1×0.05×200 V=100 V由图示位置开始计时交变电动势的表达式：e=Emcosωt=100cos200t V（2）由图示位置转过900角的过程中产生的平均感应电动势（3）由图示位置转过1/6周期内通过R的电荷量为（4）电压表的示数（5）转动一周回路中产生总的焦耳热。【名师点睛】此题是对交流电的产生及计算问题的考查；解题时要根据题境明确感应电动势的瞬时值，知道电压表示数为有效值，与电路知识相结合是解题的关键；注意求解电荷量时要用平均值，求解电功和电热时要用有效值。【名师点睛】此题将正弦交变电流和方波 交变电流、有效值、焦耳定律有机融合。解答此题常见错误是：一是把方波交变电流视为正弦交变电流；二是认为在一个周期T内产生的热量与电压有效值，导致错选B；三是比值颠倒，导致错选C。31．AC【解析】由图（b）可知，导线PQ中电流在t=T/4时达到最大值，变化率为零，导线框R中磁通量变化率为零，根据法拉第电磁感应定律，在t=T/4时导线框中产生的感应电动势为零，选项A正确；在t=T/2时，导线PQ中电流图象斜率方向不变，导致导线框R中磁通量变化率的正负不变，根据楞次定律，所以在t=T/2时，导线框中产生的感应电动势方向不变，选项B错误；由于在t=T/2时，导线PQ中电流图象斜率最大，电流变化率最大，导致导线框R中磁通量变化率最大，根据法拉第电磁感应定律，在t=T/2时导线框中产生的感应电动势最大，由楞次定律可判断出感应电动势的方向为顺时针方向，选项C正确；由楞次定律可判断出在t=T时感应电动势的方向为逆时针方向，选项D错误。【名师点睛】此题以交变电流图象给出解题信息，考查电磁感应及其相关知识点。解答此题常见错误主要有四方面：一是由于题目以交变电流图象给出解题信息，导致一些同学看到题后，不知如何入手；二是不能正确运用法拉第电磁感应定律分析判断；三是不能正确运用楞次定律分析判断，陷入误区。32．AD【解析】t=0时，磁通量为零，线圈平面平行于磁感线，故A正确；每经过一次中性面（线圈平面垂直于磁感线，磁通量有最大值）电流的方向改变一次，t=1 s时，磁通量为零，线圈平面平行于磁感线，故B错误；t=1.5 s时，磁通量有最大值，但磁通量的变化率为零（），根据法拉第电磁感应定律可知线圈中的感应电动势为零，故C错误；感应电动势最大值，有效值，一个周期内线圈产生的热量，故D正确。34．AC【解析】线圈位于中性面时，磁通量最大、电动势为零，所以选项A正确；转速之比等于周期的反比，故该比值为3:2，故选项B错误；频率为周期的倒数，即，a的周期为0.04 s，频率为25 Hz，所以选项C正确；正弦交流电动势的有效值为，已知，且，故可知，所以选项D错误。【方法技巧】由电动势随时间变化的图象可知线圈在不同时刻的位置，以及转动的周期，结合有效值与最大值的关系。