第1講　交變電流的產(chǎn)生和描述 練習(xí)

1、.配餐作業(yè)交變電流的產(chǎn)生和描繪見(jiàn)學(xué)生用書(shū)P375A組根底穩(wěn)固題1電吉他是利用電磁感應(yīng)原理工作的一種樂(lè)器。如圖甲所示為電吉他的拾音器的原理圖，在金屬弦的下方放置有一個(gè)連接到放大器的螺線管。一條形磁鐵固定在管內(nèi)，當(dāng)撥動(dòng)金屬弦后，螺線管內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，經(jīng)一系列轉(zhuǎn)化后可將電信號(hào)轉(zhuǎn)為聲音信號(hào)。假設(shè)由于金屬弦的振動(dòng)，螺線管內(nèi)的磁通量隨時(shí)間t的變化如圖乙所示，那么螺線管內(nèi)感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化的圖象為甲乙A.B.C.D.解析由感應(yīng)電流公式In，感應(yīng)電流大小與磁通量的變化率有關(guān)，在t圖線上各點(diǎn)切線的斜率的絕對(duì)值反映感應(yīng)電流的大小，斜率的正、負(fù)號(hào)反映電流的方向；根據(jù)題圖乙，在0t0時(shí)間內(nèi)，感應(yīng)電流I的大小先

2、減小到零，然后再逐漸增大，電流的方向改變一次，同理分析t02t0時(shí)間內(nèi)，只有B項(xiàng)符合要求。答案B2如下圖，一交流發(fā)電機(jī)的矩形線圈共有10匝，其電阻r2 ，面積是0.2 m2，在磁感應(yīng)強(qiáng)度BT的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，假設(shè)線圈從中性面位置開(kāi)場(chǎng)繞垂直于磁場(chǎng)方向的對(duì)稱(chēng)軸OO以10 rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，向R18 的電阻供電。那么以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是A該線圈產(chǎn)生的是余弦式交變電流B線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為40 VC線圈開(kāi)場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng) s時(shí)流過(guò)電阻R的瞬時(shí)電流大小為 AD電阻R上消耗的電功率為9 W解析由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，其產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電流將按照正弦規(guī)律變化，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由于OO為線圈的

3、對(duì)稱(chēng)軸，所以線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值應(yīng)為EmnBS20 V，B項(xiàng)錯(cuò)誤；線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e20sin10t V，所以其感應(yīng)電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為isin10t A，故當(dāng)t s時(shí)，流經(jīng)電阻R的瞬時(shí)電流大小為isin10 A A，C項(xiàng)錯(cuò)誤；流經(jīng)R的電流的有效值為I A，所以電阻R上消耗的電功率為PI2R9 W，D項(xiàng)正確。答案D3如下圖，矩形線圈abcd與可變電容器C、理想電流表組成閉合電路。線圈在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的bc邊勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度100 rad/s。線圈的匝數(shù)N100 匝，邊長(zhǎng)ab0.2 m、ad0.4 m，電阻不計(jì)。磁場(chǎng)只分布在bc邊的左側(cè)，

4、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B T。電容器放電時(shí)間不計(jì)。以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是A該線圈產(chǎn)生的交流電動(dòng)勢(shì)峰值為50 VB該線圈產(chǎn)生的交流電動(dòng)勢(shì)有效值為25 VC電容器的耐壓值至少為50 VD電容器的電容C變大時(shí)，電流表的示數(shù)變小解析該線圈產(chǎn)生的交流電動(dòng)勢(shì)峰值EmNBS50 V，A項(xiàng)錯(cuò)誤；因?yàn)樵摼€圈產(chǎn)生的交流電不是完好的正弦式交流電，只有一半，所以根據(jù)有效值的定義得T，E，聯(lián)立解得電動(dòng)勢(shì)有效值E25 V，B項(xiàng)正確；電容器的耐壓值至少為50 V，C項(xiàng)錯(cuò)誤；電容器的電容C變大時(shí)，容抗變小，電容器的充放電電流增大，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案B4多項(xiàng)選擇如下圖，處在垂直于紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的單匝矩形閉合線框MNPQ

5、，以恒定的角速度繞對(duì)角線NQ轉(zhuǎn)動(dòng)。MN長(zhǎng)為l1，NP長(zhǎng)為l2，線框電阻為R。t0時(shí)刻線框平面與紙面重合，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是A矩形線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值為Bl1l2B矩形線框轉(zhuǎn)過(guò)時(shí)的電流為零C矩形線框轉(zhuǎn)動(dòng)一周，通過(guò)線框任意橫截面的電荷量為D矩形線框轉(zhuǎn)過(guò)過(guò)程中產(chǎn)生的熱量為解析矩形線框轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生正弦式交變電流，最大值為Bl1l2，所以有效值EBl1l2，A項(xiàng)正確；轉(zhuǎn)過(guò)時(shí)，線框平面與磁場(chǎng)垂直，磁通量最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，電流為零，B項(xiàng)正確；轉(zhuǎn)過(guò)一周，為零，通過(guò)橫截面的電荷量為零，C項(xiàng)錯(cuò)誤；轉(zhuǎn)過(guò)過(guò)程中產(chǎn)生的熱量Qt，D項(xiàng)正確。答案ABD5A、B是兩個(gè)完全一樣的電熱器，A通以圖甲所示的方波交變電流，

6、B通以圖乙所示的正弦交變電流，那么兩電熱器的電功率之比PAPB等于A54 B32C.1 D21 解析根據(jù)電流有效值的定義可知IR2RIRT，解得有效值I甲I0，而I乙，根據(jù)功率的計(jì)算公式PI2R可得P甲P乙II54，故A項(xiàng)正確。答案A62019江蘇多項(xiàng)選擇某音響電路的簡(jiǎn)化電路圖如下圖，輸入信號(hào)既有高頻成分，也有低頻成分，那么A電感L1的作用是通高頻B電容C2的作用是通高頻C揚(yáng)聲器甲用于輸出高頻成分D揚(yáng)聲器乙用于輸出高頻成分解析電感線圈對(duì)交流電的阻礙作用由感抗描繪，XL2fL，頻率越高阻礙作用越大，對(duì)輸入端的高頻和低頻交流信號(hào)的作用是通低頻阻高頻，所以A項(xiàng)錯(cuò)誤；電容對(duì)交流電的阻礙作用XC，頻率越

7、高阻礙作用越小，所以是通高頻阻低頻，故BD正確；C項(xiàng)錯(cuò)誤。答案BD72019浙江多項(xiàng)選擇在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)100匝的閉合矩形金屬線圈，繞與磁感線垂直的固定軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過(guò)該線圈的磁通量隨時(shí)間按圖示正弦規(guī)律變化。設(shè)線圈總電阻為2 ，那么At0時(shí)，線圈平面平行于磁感線Bt1 s時(shí)，線圈中的電流改變方向Ct1.5 s時(shí)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大D一個(gè)周期內(nèi)，線圈產(chǎn)生的熱量為82 J解析t0時(shí)，磁通量為0，此時(shí)線圈平面平行于磁感線，故A項(xiàng)正確；t1 s時(shí)，在1 s前后，磁通量的變化率不變，所以線圈中的電流方向不變，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；t1.5 s時(shí)，磁通量的變化率為0，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；感應(yīng)電

8、動(dòng)勢(shì)e1004costV，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值E V，一個(gè)周期內(nèi)，線圈產(chǎn)生的熱量Qt82 J，故D項(xiàng)正確。答案AD8如圖xOy平面為光滑程度面，現(xiàn)有一長(zhǎng)為d、寬為L(zhǎng)的線框MNPQ在外力F作用下，沿x軸正方向以速度v做勻速直線運(yùn)動(dòng)，空間存在豎直方向的磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B2B0cosx式中B0為量，規(guī)定豎直向下為磁感應(yīng)強(qiáng)度正方向，線框電阻為R，t0時(shí)刻MN邊恰好在y軸處，那么以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是A外力F為恒力Bt0時(shí)，外力大小F16BL2C通過(guò)線框的瞬時(shí)電流ID經(jīng)過(guò)t，線框中產(chǎn)生的電熱Q解析由于磁場(chǎng)是變化的，故切割產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也為變值，安培力也會(huì)變化，故要保持其勻速運(yùn)動(dòng)，外力F不能為恒力，故A項(xiàng)

9、錯(cuò)誤；t0時(shí)，左右兩邊處的磁感應(yīng)強(qiáng)度均為2B0，方向相反，那么感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E4B0Lv，拉力等于安培力，即F2B0IL，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；由于兩邊正好相隔半個(gè)周期，故產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)方向一樣，經(jīng)過(guò)的位移為vt，瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)E4B0Lvcos，瞬時(shí)電流I，故C項(xiàng)正確；由于瞬時(shí)電流成余弦規(guī)律變化，故可知感應(yīng)電流的有效值I，故產(chǎn)生的電熱QI2Rt，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案CB組才能提升題9一只電阻分別通過(guò)四種不同形式的電源，電流隨時(shí)間變化的情況如以下圖所示，在一樣時(shí)間內(nèi)電阻產(chǎn)生熱量最大的是A.B.C.D.解析A、B項(xiàng)中交變電流的頻率不同但有效值一樣，均為 A，C項(xiàng)為恒定電流，電流為1.5 A，D項(xiàng)為交流，其有效值為2 A

10、，綜上所述，D項(xiàng)中的電流有效值最大，產(chǎn)熱功率最大，D項(xiàng)正確。答案D10如下圖，一半徑為L(zhǎng)的導(dǎo)體圓環(huán)位于紙面內(nèi)，O為圓心。環(huán)內(nèi)兩個(gè)圓心角為90且關(guān)于O中心對(duì)稱(chēng)的扇形區(qū)域內(nèi)分布有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B、方向相反且均與紙面垂直。導(dǎo)體桿OM可繞O轉(zhuǎn)動(dòng)，M端通過(guò)滑動(dòng)觸點(diǎn)與圓環(huán)良好接觸，在圓心和圓環(huán)間連有電阻R，不計(jì)圓環(huán)和導(dǎo)體桿的電阻，當(dāng)桿OM以恒定角速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，理想電流表A的示數(shù)為A.B.C.D.解析OM切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E，OM切割磁感線時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流I，設(shè)電流的有效值為I有效，那么IRT2I2RT，解得I有效，A項(xiàng)正確。答案A【解題技巧】電流表測(cè)量的是電流的有效值，求出感

11、應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，然后由歐姆定律求出感應(yīng)電流，最后根據(jù)有效值的概念求出電流表示數(shù)。11多項(xiàng)選擇如下圖，某電路上接有保險(xiǎn)絲、交流電壓表、“220 V，900 W的電飯鍋及“220 V,200 W的抽油煙機(jī)。現(xiàn)接入u311sin100t V的交流電，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是A交流電壓表的示數(shù)為311 VB1 s內(nèi)流過(guò)保險(xiǎn)絲的電流方向改變100次C電飯鍋的熱功率是抽油煙機(jī)的熱功率的4.5倍D為保證電路正常工作，保險(xiǎn)絲的額定電流不能小于5 A解析由u311sin100tV知，電壓最大值Um311 V，f Hz50 Hz,1 s內(nèi)電流方向改變100次，有效值為U220 V，故A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；電飯鍋的功率為抽油煙

12、機(jī)功率的4.5倍，但抽油煙機(jī)不是純電阻元件，其熱功率小于200 W，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；電路正常工作時(shí)的總功率P1 100 W，有I A5 A，故D項(xiàng)正確。答案BD12如下圖電路，電阻R1與電阻R2阻值一樣，都為R，和R1并聯(lián)的D為理想二極管正向電阻可看作零，反向電阻可看作無(wú)窮大，在A、B間加一正弦交流電u20sin100t V，那么加在R2上的電壓有效值為A10 VB20 VC15 V D5 V解析由有效值定義，T，解得U5 V，應(yīng)選D項(xiàng)。答案D13如下圖，一個(gè)半徑為r的半圓形線圈，以直徑ab為軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為n，ab的左側(cè)有垂直于紙面向里與ab垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。M和N是兩個(gè)集流環(huán)，

13、負(fù)載電阻為R，線圈、電流表和連接導(dǎo)線的電阻不計(jì)，求：1感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值。2從圖示位置起轉(zhuǎn)過(guò)轉(zhuǎn)的時(shí)間內(nèi)，負(fù)載電阻R上產(chǎn)生的熱量。3從圖示位置起轉(zhuǎn)過(guò)轉(zhuǎn)的時(shí)間內(nèi)，通過(guò)負(fù)載電阻R的電荷量。4電流表的示數(shù)。解析1線圈繞軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在電路中產(chǎn)生如下圖的交變電流。此交變電動(dòng)勢(shì)的最大值為EmBSB2n2Bnr2。2在線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)轉(zhuǎn)的時(shí)間內(nèi)，電動(dòng)勢(shì)的有效值為E。電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q2R。3在線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)轉(zhuǎn)的時(shí)間內(nèi)，電動(dòng)勢(shì)的平均值為，通過(guò)R的電荷量qt。4設(shè)此交變電動(dòng)勢(shì)在一個(gè)周期內(nèi)的有效值為E，由有效值的定義得T，解得E，故電流表的示數(shù)為I。答案12Bnr223414如圖甲所示是某同學(xué)設(shè)計(jì)的一種振動(dòng)發(fā)電裝置的示意圖，它的構(gòu)造是一個(gè)套在輻向形永久磁鐵槽中的半徑為r0.10 m、匝數(shù)n20匝的線圈，磁場(chǎng)的磁感線均沿半徑方向均勻分布其右視圖如圖乙所示。在線圈所在位置磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小均為B T，線圈的電阻為R10.50 ，它的引出線接有R29.5 的小燈泡。外力推動(dòng)線圈框架的P端，使線圈沿軸線做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，便有電流通過(guò)小燈泡。當(dāng)線圈運(yùn)動(dòng)速度v隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖丙所示時(shí)摩擦等損耗不計(jì)，求：1小燈泡中電流的最大值。2電壓表的示數(shù)。3t0.1 s時(shí)外力F的大小