課時跟蹤檢測(三十六)　交變電流的產(chǎn)生及描述

1、第8頁 共8頁課時跟蹤檢測(三十六)交變電流的產(chǎn)生及描述1在正弦交流電的產(chǎn)生原理中，有個“中性面”的概念，下列關(guān)于它的說法中正確的是()A中性面，就是線圈所在的平面B中性面與磁場方向平行C線圈經(jīng)過中性面時，磁通量最大D線圈經(jīng)過中性面時，電動勢最大解析：選C中性面是指線圈平面與磁感線方向垂直的位置，則線圈在中性面時磁通量最大，故A、B錯誤，C正確；線圈經(jīng)過中性面時，磁通量最大，由于沒有任何一條邊切割磁感線，即磁通量的變化率為零，故產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為零，故D錯誤。2(多選)風(fēng)電是一種清潔、綠色的可再生能源，中國的風(fēng)電裝機(jī)容量目前處于世界領(lǐng)先地位。圖甲為風(fēng)力發(fā)電的簡易模型，在風(fēng)力作用下，風(fēng)葉帶動與桿

2、固連的永磁鐵轉(zhuǎn)動，磁鐵下方的線圈與電壓傳感器相連。在某一風(fēng)速時，傳感器顯示如圖乙所示，則()A.磁鐵的轉(zhuǎn)速為10 r/sB線圈兩端電壓的有效值為6 eq r(2) VC交變電流的電壓表達(dá)式為u12sin 5t(V)D該交變電流的頻率為50 Hz解析：選BC電壓的周期為T0.4 s，因此磁鐵的轉(zhuǎn)速為n2.5 r/s，f2.5 Hz，故A、D錯誤；通過題圖乙可知電壓的最大值為12 V，因此有效值U eq f(Um,r(2) eq f(12,r(2) V6 eq r(2) V，故B正確；周期T0.4 s，因此 eq f(2,T) eq f(2,0.4) rad/s5 rad/s，因此電壓的表達(dá)式為u

3、12sin 5t(V)，故C正確。3(多選)(2020廣州模擬)新能源電動汽車的無線充電原理圖如圖甲所示，M為匝數(shù)n50匝、電阻r1.0 的受電線圈，N為送電線圈。當(dāng)送電線圈N接交變電流后，在受電線圈內(nèi)產(chǎn)生了與線圈平面垂直的磁場，其磁通量隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示。下列說法正確的是()A受電線圈產(chǎn)生的電動勢的有效值為10 eq r(2) VB在t1時刻，受電線圈產(chǎn)生的電動勢為20 VC在t1t2內(nèi)，通過受電線圈的電荷量為4102D在t1t2內(nèi)，通過受電線圈的電荷量為2102解析：選AD由圖乙可知，T103s，受電線圈的最大磁通量為m2.0104 Wb，因此受電線圈產(chǎn)生的電動勢最大值為：Emn

4、m eq f(2,T) 502.0104 eq f(2,103) V20 V，因此受電線圈產(chǎn)生的電動勢的有效值為E eq f(Em,r(2) 10 eq r(2) V，故A正確；由圖乙可知，t1時刻磁通量變化率為0，由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，此時受電線圈產(chǎn)生的電動勢為0 V，故B錯誤；由公式q eq f(n,r) 代入數(shù)據(jù)解得q eq f(n,r) eq f(504.0104,1.0) C2.0102 C，故C錯誤，D正確。4.(多選)(2020衡水模擬)如圖所示，線圈ABCD匝數(shù)n10，面積S0.4 m2，邊界MN(與線圈的AB邊重合)右側(cè)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度B eq f(2,) T的勻強(qiáng)磁場。若

5、線圈從圖示位置開始繞AB邊以10 rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動，則以下說法正確的是()A線圈產(chǎn)生的是正弦交流電B線圈在轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動勢為80 VC線圈轉(zhuǎn)動 eq f(1,60) s時瞬時感應(yīng)電動勢為40 eq r(3) VD線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的有效值為40 V解析：選BD線圈在有界勻強(qiáng)磁場中將產(chǎn)生正弦半波脈動電流，故A錯誤；電動勢最大值EmnBS80 V，故B正確；線圈轉(zhuǎn)動 eq f(1,60) s、轉(zhuǎn)過角度 eq f(,6) ，瞬時感應(yīng)電動勢為eEmsin eq f(,6) 40 V，故C錯誤；在一個周期時間內(nèi)，只有半個周期產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，根據(jù)有效值的定義有 eq blc(rc

6、)(avs4alco1(f(Em,r(2)R) eq sup12(2) R eq f(T,2) eq blc(rc)(avs4alco1(f(E,R) eq sup12(2) RT，可得感應(yīng)電動勢有效值E eq f(Em,2) 40 V，故D正確。5.某一線圈交流電的電流時間關(guān)系圖象如圖所示，前半個周期為正弦波形的 eq f(1,2) ，則一個周期內(nèi)該電流的有效值為()A eq f(3,2) I0B eq f(r(5),2) I0C eq f(r(3),2) I0 D eq f(5,2) I0解析：選B根據(jù)有效值的定義有：I2RT eq blc(rc)(avs4alco1(f(r(2),2)I

7、0) eq sup12(2) R eq f(T,2) (2I0)2R eq f(T,4) 解得I eq f(r(5),2) I0，故選B。6已知某電阻元件在正常工作時，通過它的電流按如圖所示的規(guī)律變化，其中0 eq f(T,4) 時間內(nèi)為正弦交流電的一部分，將一個多用電表(已調(diào)至交變電流電流擋)與這個電阻元件串聯(lián)，則多用電表的讀數(shù)為( )A4 AB eq r(17) AC eq r(19) A D5 eq r(2) A解析：選B在0 eq f(T,4) 時間內(nèi)，正弦交流電的有效值為 eq f(8,r(2) A；在 eq f(T,4) eq f(T,2) 時間內(nèi)，電流為0；在 eq f(T,2)

8、 T時間內(nèi)，直流電的電流為3 eq r(2) A。根據(jù)交流電有效值的定義，可得此交變電流的有效值I產(chǎn)生的焦耳熱與各段時間產(chǎn)生焦耳熱的關(guān)系為I2RT eq blc(rc)(avs4alco1(f(8,r(2) eq sup12(2) R eq f(T,4) (3 eq r(2) )2R eq f(T,2) ，解得I eq r(17) A，選項B正確。7圖甲所示電壓按正弦規(guī)律變化，圖乙所示電壓是正弦交流電的一部分，則下列說法正確的是()A圖乙所示的電壓也是正弦交流電壓B圖甲所示電壓的瞬時值表達(dá)式為u10sin (50t)VC圖乙所示電壓的周期與圖甲所示電壓周期相同D圖甲所示電壓的有效值比圖乙所示電

9、壓的有效值小解析：選D圖乙所示電壓只有一部分按正弦交流電壓變化，整個圖象所描述的電壓不能稱為正弦交流電壓，選項A錯誤；圖甲所示電壓的瞬時值表達(dá)式為u10sin (100t)V，選項B錯誤；圖乙所示電壓的周期為圖甲所示電壓周期的2倍，選項C錯誤；圖甲所示電壓的有效值為5 eq r(2) V，對圖乙由 eq f(blc(rc)(avs4alco1(f(Um,r(2)sup12(2),R) eq f(T,2) eq f(U2,R) T，得圖乙所示電壓的有效值為U10 V，選項D正確。8(多選)如圖甲所示，標(biāo)有“220 V40 W”的燈泡和標(biāo)有“20 F320 V”的電容器并聯(lián)接到交流電源上， eq

10、oac(,V)為交流電壓表，交流電源的輸出電壓如圖乙所示。當(dāng)閉合開關(guān)時，下列判斷正確的是()At eq f(T,2) 時刻， eq oac(,V)的示數(shù)為零B燈泡恰好正常發(fā)光C電容器不可能被擊穿D eq oac(,V)的示數(shù)保持110 eq r(2) V不變解析：選BC eq oac(,V)的示數(shù)應(yīng)是電壓的有效值220 V，選項A、D錯誤；電壓的有效值恰好等于燈泡的額定電壓，燈泡正常發(fā)光，選項B正確；電壓的峰值Um220 eq r(2) V311 V，小于電容器的耐壓值，故電容器不可能被擊穿，選項C正確。9如圖所示，一半徑為L的導(dǎo)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(guān)于O中心對稱

11、的扇形區(qū)域內(nèi)分布有勻強(qiáng)磁場，兩磁場的磁感應(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，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(dǎo)體桿的電阻。當(dāng)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 eq f(r(2)BL2,4R) B eq f(BL2,4R) C eq f(r(2)BL2,2R) D eq f(BL2,2R) 解析：選AOM切割磁感線產(chǎn)生的電動勢E eq f(BL2,2) ，OM切割磁感線時產(chǎn)生的感應(yīng)電流I eq f(E,R) ，設(shè)電流的有效值為I有效，則I有效2RT2I2R eq f(1,4) T，解得I有效 eq f(r(

12、2)BL2,4R) ，選項A正確。10.如圖所示，在電阻兩端并聯(lián)二極管的電路中，電阻R1與電阻R2阻值都為R，和R1并聯(lián)的D為理想二極管(正向電阻可看為零，反向電阻可看為無窮大)，在A、B間加一正弦交流電u20 eq r(2) sin (100t)V，則加在R2上的電壓有效值為()A10 V B20 VC15 V D5 eq r(10) V解析：選D電壓值取正值時，即在前半個周期內(nèi)，二極管電阻為零，R2上的電壓等于輸入電壓值；電壓值取負(fù)值時，即在后半個周期內(nèi)，二極管電阻無窮大可稱為斷路，R2上的電壓等于輸入電壓值的一半。據(jù)此可設(shè)加在R2的電壓有效值為U，根據(jù)電流的熱效應(yīng)，在一個周期內(nèi)滿足 eq

13、 f(U2,R) T eq f(202,R) eq f(T,2) eq f(102,R) eq f(T,2) ，可求出U5 eq r(10) V。故選項D正確。11.某研究小組成員設(shè)計了一個如圖所示的電路，已知純電阻R的阻值不隨溫度變化。與R并聯(lián)的是一個理想的交流電壓表，D是理想二極管(它的導(dǎo)電特點是正向電阻為零，反向電阻為無窮大)。在A、B間加一交流電壓，瞬時值的表達(dá)式為u20 eq r(2) sin 100t(V)，則交流電壓表示數(shù)為()A10 V B20 VC15 V D14.1 V解析：選D二極管具有單向?qū)щ娦?，使得半個周期內(nèi)R通路，另半個周期內(nèi)R斷路。在正半周內(nèi)，交流電的有效值為20

14、 V，故一個周期內(nèi)電阻產(chǎn)生的熱量為Q eq f(U2,R) T eq f(202,R) eq f(T,2) ，解得U10 eq r(2) V14.1 V，選項D正確。12(多選)如圖所示，處在垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中的矩形線框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(yīng)電動勢有效值為 eq f(r(2),2) Bl1l2B矩形線框轉(zhuǎn)過時的電流大小為零C矩形線框轉(zhuǎn)動一周，通過線框任意橫截面的電荷量為 eq f(Bl1l2,R) D矩形線框轉(zhuǎn)過過程中產(chǎn)生的熱量為 e

15、q f(B2l12l22,2R) 解析：選ABD矩形線框產(chǎn)生正弦式交變電流，感應(yīng)電動勢最大值為EmBl1l2，所以有效值E eq f(r(2)Bl1l2,2) ，故A正確；轉(zhuǎn)過時，線圈平面與磁場方向垂直，磁通量最大，感應(yīng)電動勢為零，電流為零，故B正確；線框轉(zhuǎn)過一周通過橫截面的電荷量為零，故C錯誤；根據(jù)焦耳定律可得轉(zhuǎn)過過程中產(chǎn)生的熱量QI2Rt eq f(E2,R) eq f(,) eq f(B2l12l22,2R) ，故D正確。13.(多選)(2020河南開封模擬)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)有垂直于紙面向里(與ab垂直)的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)

16、度為B。M和N是兩個集流環(huán)，負(fù)載電阻為R，線圈、電流表和連接導(dǎo)線的電阻不計。則下列描述正確的是()A感應(yīng)電動勢的最大值為22Bnr2B從圖示位置起轉(zhuǎn)過 eq f(1,4) 周期的時間內(nèi)負(fù)載電阻R上產(chǎn)生的熱量為 eq f(4B2nr4,8R) C從圖示位置起轉(zhuǎn)過 eq f(1,4) 周期的時間內(nèi)通過負(fù)載電阻R的電荷量為 eq f(Br2,2R) D電流表的示數(shù)為 eq f(2r2nB,2R) 解析：選BCD線圈繞軸轉(zhuǎn)動時，在電路中產(chǎn)生如圖所示的交變電流。此交變電流的最大值為EmBSB eq f(r2,2) 2n2Bnr2，故A錯誤 ；在轉(zhuǎn)過 eq f(1,4) 周期的時間內(nèi)，線圈一直切割磁感線，

17、則產(chǎn)生的熱量Q eq f(blc(rc)(avs4alco1(f(Em,r(2)sup12(2),R) eq f(T,4) eq f(4B2nr4,8R) ， 故B正確；在轉(zhuǎn)過 eq f(1,4) 周期的時間內(nèi)，電動勢的平均值 eq xto(E) eq f(,t) 。通過R的電荷量q eq xto(I) t eq f(xto(E),R) t eq f(,R) eq f(Br2,2R) ，故C正確；根據(jù)電流的熱效應(yīng)，在一個周期內(nèi)：QI2RT eq f(blc(rc)(avs4alco1(f(Em,r(2)sup12(2),R) eq f(T,2) ，解得電流表的示數(shù)為I eq f(2r2nB,2

18、R) ，故D正確。14.如圖所示，電阻為r、匝數(shù)為N、面積為S的矩形線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸以某一角速度勻速轉(zhuǎn)動，變阻器接入電路中的阻值為R。t0時，線圈平面與磁場垂直，各電表均為理想交流電表，則()At0時，線圈中的感應(yīng)電動勢ENBSB電壓表的示數(shù)為 eq f(NBS,Rr) RC滑片P向下滑動時，電流表的讀數(shù)變大D線圈勻速轉(zhuǎn)動的角速度變大時，電流表的讀數(shù)變大解析：選Dt0時，線圈位于中性面，此時感應(yīng)電動勢為零，故A錯誤；電壓表的示數(shù)為路端電壓的有效值，即U eq f(NBS,r(2)（Rr）) R，故B錯誤；滑片P向下滑動時，接入電路中的電阻增大，電流減小，所以電流表讀數(shù)變小，故C錯誤；線圈勻速轉(zhuǎn)動的角速度變大時，電動勢的最大值EmNBS增大，電動勢有效值增大，電流表的讀數(shù)變大，故D正確。15.(多選)如圖所示，面積