交變電流的產(chǎn)生和描述 練習

1、配餐作業(yè)交變電流的產(chǎn)生和描述見學生用書P375A組基礎鞏固題1電吉他是利用電磁感應原理工作的一種樂器。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連接到放大器的螺線管。一條形磁鐵固定在管內(nèi)，當撥動金屬弦后，螺線管內(nèi)就會產(chǎn)生感應電流，經(jīng)一系列轉(zhuǎn)化后可將電信號轉(zhuǎn)為聲音信號。若由于金屬弦的振動，螺線管內(nèi)的磁通量隨時間t的變化如圖乙所示，則螺線管內(nèi)感應電流i隨時間t變化的圖象為()甲乙A.B.C.D.解析由感應電流公式In，感應電流大小與磁通量的變化率有關，在t圖線上各點切線的斜率的絕對值反映感應電流的大小，斜率的正、負號反映電流的方向；根據(jù)題圖乙，在0t0時間內(nèi)，感應電流I的大小先減

2、小到零，然后再逐漸增大，電流的方向改變一次，同理分析t02t0時間內(nèi)，只有B項符合要求。答案B2如圖所示，一交流發(fā)電機的矩形線圈共有10匝，其電阻r2 ，面積是0.2 m2，在磁感應強度BT的勻強磁場中，若線圈從中性面位置開始繞垂直于磁場方向的對稱軸OO以10 rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動，向R18 的電阻供電。則以下說法中正確的是()A該線圈產(chǎn)生的是余弦式交變電流B線圈在轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生的最大感應電動勢為40 VC線圈開始轉(zhuǎn)動 s時流過電阻R的瞬時電流大小為 AD電阻R上消耗的電功率為9 W解析由法拉第電磁感應定律可知，其產(chǎn)生的感應電動勢(感應電流)將按照正弦規(guī)律變化，A項錯誤；由于OO為線圈的

3、對稱軸，所以線圈產(chǎn)生的感應電動勢的最大值應為EmnBS20 V，B項錯誤；線圈在轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生的感應電動勢的瞬時值表達式為e20sin10t V，所以其感應電流的瞬時值表達式為isin10t A，故當t s時，流經(jīng)電阻R的瞬時電流大小為isin(10) A A，C項錯誤；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項正確。答案D3如圖所示，矩形線圈abcd與可變電容器C、理想電流表組成閉合電路。線圈在有界勻強磁場中繞垂直于磁場的bc邊勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動的角速度100 rad/s。線圈的匝數(shù)N100 匝，邊長ab0.2 m、ad0.4 m，電阻不計。磁場只分布在bc邊的

4、左側(cè)，磁感應強度大小B T。電容器放電時間不計。下列說法正確的是()A該線圈產(chǎn)生的交流電動勢峰值為50 VB該線圈產(chǎn)生的交流電動勢有效值為25 VC電容器的耐壓值至少為50 VD電容器的電容C變大時，電流表的示數(shù)變小解析該線圈產(chǎn)生的交流電動勢峰值EmNBS50 V，A項錯誤；因為該線圈產(chǎn)生的交流電不是完整的正弦式交流電，只有一半，所以根據(jù)有效值的定義得T，E，聯(lián)立解得電動勢有效值E25 V，B項正確；電容器的耐壓值至少為50 V，C項錯誤；電容器的電容C變大時，容抗變小，電容器的充放電電流增大，D項錯誤。答案B4(多選)如圖所示，處在垂直于紙面向外、磁感應強度為B的勻強磁場中的單匝矩形閉合線框

5、MNPQ，以恒定的角速度繞對角線NQ轉(zhuǎn)動。已知MN長為l1，NP長為l2，線框電阻為R。t0時刻線框平面與紙面重合，下列說法正確的是()A矩形線框產(chǎn)生的感應電動勢有效值為Bl1l2B矩形線框轉(zhuǎn)過時的電流為零C矩形線框轉(zhuǎn)動一周，通過線框任意橫截面的電荷量為D矩形線框轉(zhuǎn)過過程中產(chǎn)生的熱量為解析矩形線框轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生正弦式交變電流，最大值為Bl1l2，所以有效值EBl1l2，A項正確；轉(zhuǎn)過時，線框平面與磁場垂直，磁通量最大，感應電動勢為零，電流為零，B項正確；轉(zhuǎn)過一周，為零，通過橫截面的電荷量為零，C項錯誤；轉(zhuǎn)過過程中產(chǎn)生的熱量Qt，D項正確。答案ABD5A、B是兩個完全相同的電熱器，A通以圖甲所示的方

6、波交變電流，B通以圖乙所示的正弦交變電流，則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)功率的計算公式PI2R可得P甲P乙II54，故A項正確。答案A6(2019江蘇)(多選)某音響電路的簡化電路圖如圖所示，輸入信號既有高頻成分，也有低頻成分，則()A電感L1的作用是通高頻B電容C2的作用是通高頻C揚聲器甲用于輸出高頻成分D揚聲器乙用于輸出高頻成分解析電感線圈對交流電的阻礙作用由感抗描述，XL2fL，頻率越高阻礙作用越大，對輸入端的高頻和低頻交流信號的作用是通低頻阻高頻，所以A項錯誤；電容對交流電

7、的阻礙作用XC，頻率越高阻礙作用越小，所以是通高頻阻低頻，故BD正確；C項錯誤。答案BD7(2019浙江)(多選)在勻強磁場中，一個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，穿過該線圈的磁通量隨時間按圖示正弦規(guī)律變化。設線圈總電阻為2 ，則()At0時，線圈平面平行于磁感線Bt1 s時，線圈中的電流改變方向Ct1.5 s時，線圈中的感應電動勢最大D一個周期內(nèi)，線圈產(chǎn)生的熱量為82 J解析t0時，磁通量為0，此時線圈平面平行于磁感線，故A項正確；t1 s時，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項錯誤；t1.5 s時，磁通量的變化率為0，線圈中的感應電

8、動勢為0，故C項錯誤；感應電動勢e1004cost(V)，所以感應電動勢有效值E V，一個周期內(nèi)，線圈產(chǎn)生的熱量Qt82 J，故D項正確。答案AD8如圖xOy平面為光滑水平面，現(xiàn)有一長為d、寬為L的線框MNPQ在外力F作用下，沿x軸正方向以速度v做勻速直線運動，空間存在豎直方向的磁場，磁感應強度B2B0cosx(式中B0為已知量)，規(guī)定豎直向下為磁感應強度正方向，線框電阻為R，t0時刻MN邊恰好在y軸處，則下列說法正確的是()A外力F為恒力Bt0時，外力大小F16BL2C通過線框的瞬時電流ID經(jīng)過t，線框中產(chǎn)生的電熱Q解析由于磁場是變化的，故切割產(chǎn)生的感應電動勢也為變值，安培力也會變化，故要保

9、持其勻速運動，外力F不能為恒力，故A項錯誤；t0時，左右兩邊處的磁感應強度均為2B0，方向相反，則感應電動勢E4B0Lv，拉力等于安培力，即F2B0IL，故B項錯誤；由于兩邊正好相隔半個周期，故產(chǎn)生的電動勢方向相同，經(jīng)過的位移為vt，瞬時電動勢E4B0Lvcos，瞬時電流I，故C項正確；由于瞬時電流成余弦規(guī)律變化，故可知感應電流的有效值I，故產(chǎn)生的電熱QI2Rt，故D項錯誤。答案CB組能力提升題9一只電阻分別通過四種不同形式的電源，電流隨時間變化的情況如下圖所示，在相同時間內(nèi)電阻產(chǎn)生熱量最大的是()A.B.C.D.解析A、B項中交變電流的頻率不同但有效值相同，均為 A，C項為恒定電流，電流為1

10、.5 A，D項為交流，其有效值為2 A，綜上所述，D項中的電流有效值最大，產(chǎn)熱功率最大，D項正確。答案D10如圖所示，一半徑為L的導體圓環(huán)位于紙面內(nèi)，O為圓心。環(huán)內(nèi)兩個圓心角為90且關于O中心對稱的扇形區(qū)域內(nèi)分布有勻強磁場，兩磁場的磁感應強度大小均為B、方向相反且均與紙面垂直。導體桿OM可繞O轉(zhuǎn)動，M端通過滑動觸點與圓環(huán)良好接觸，在圓心和圓環(huán)間連有電阻R，不計圓環(huán)和導體桿的電阻，當桿OM以恒定角速度逆時針轉(zhuǎn)動時，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)生的電動勢E，OM切割磁感線時產(chǎn)生的感應電流I，設電流的有效值為I有效，則IRT2I2RT，解得I有效，A項正確。答案A【解

11、題技巧】電流表測量的是電流的有效值，求出感應電動勢，然后由歐姆定律求出感應電流，最后根據(jù)有效值的概念求出電流表示數(shù)。11(多選)如圖所示，某電路上接有保險絲、交流電壓表、“220 V，900 W”的電飯鍋及“220 V,200 W”的抽油煙機?，F(xiàn)接入u311sin100t (V)的交流電，下列說法正確的是()A交流電壓表的示數(shù)為311 VB1 s內(nèi)流過保險絲的電流方向改變100次C電飯鍋的熱功率是抽油煙機的熱功率的4.5倍D為保證電路正常工作，保險絲的額定電流不能小于5 A解析由u311sin100t(V)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

12、U220 V，故A項錯誤，B項正確；電飯鍋的功率為抽油煙機功率的4.5倍，但抽油煙機不是純電阻元件，其熱功率小于200 W，故C項錯誤；電路正常工作時的總功率P1 100 W，有I A5 A，故D項正確。答案BD12如圖所示電路，電阻R1與電阻R2阻值相同，都為R，和R1并聯(lián)的D為理想二極管(正向電阻可看作零，反向電阻可看作無窮大)，在A、B間加一正弦交流電u20sin100t V，則加在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，故選D項。答案D13如圖所示，一個半徑為r的半圓形線圈，以直徑ab為軸勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速為n，ab的左側(cè)有垂直于

13、紙面向里(與ab垂直)的勻強磁場，磁感應強度為B。M和N是兩個集流環(huán)，負載電阻為R，線圈、電流表和連接導線的電阻不計，求：(1)感應電動勢的最大值。(2)從圖示位置起轉(zhuǎn)過轉(zhuǎn)的時間內(nèi)，負載電阻R上產(chǎn)生的熱量。(3)從圖示位置起轉(zhuǎn)過轉(zhuǎn)的時間內(nèi)，通過負載電阻R的電荷量。(4)電流表的示數(shù)。解析(1)線圈繞軸勻速轉(zhuǎn)動時，在電路中產(chǎn)生如圖所示的交變電流。此交變電動勢的最大值為EmBSB2n2Bnr2。(2)在線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過轉(zhuǎn)的時間內(nèi)，電動勢的有效值為E。電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q2R。(3)在線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過轉(zhuǎn)的時間內(nèi)，電動勢的平均值為，通過R的電荷量qt。(4)設此交變電動勢在一個周期內(nèi)的有效值為E

14、，由有效值的定義得T，解得E，故電流表的示數(shù)為I。答案(1)2Bnr2(2)(3)(4)14如圖甲所示是某同學設計的一種振動發(fā)電裝置的示意圖，它的結(jié)構(gòu)是一個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強度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。外力推動線圈框架的P端，使線圈沿軸線做往復運動，便有電流通過小燈泡。當線圈運動速度v隨時間t變化的規(guī)律如圖丙所示時(摩擦等損耗不計)，求：(1)小燈泡中電流的最大值。(2)電壓表的示數(shù)。(3)t0.1 s時外力F的大小。解析(1)由