新課改高中物理選修二同步專題講義：09 B交變電流 中檔版（學生版）

交變電流知識點一：交變電流一、交變電流1．交變電流：大小和方向隨時間做周期性變化的電流叫作交變電流，簡稱交流．2．直流：方向不隨時間變化的電流稱為直流．二、交變電流的產(chǎn)生交流發(fā)電機的線圈在磁場中轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)軸與磁場方向垂直，用右手定則判斷線圈切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向．三、交變電流的變化規(guī)律1．中性面(1)中性面：與磁感線垂直的平面．(2)當線圈平面位于中性面時，線圈中的磁通量最大，線圈中的電流為零．2．從中性面開始計時，線圈中產(chǎn)生的電動勢的瞬時值表達式：e＝Emsinωt，Em叫作電動勢的峰值，Em＝NωBS.3．正弦式交變電流：按正弦規(guī)律變化的交變電流叫作正弦式交變電流，簡稱正弦式電流．4．正弦式交變電流和電壓電流表達式i＝Imsin_ωt，電壓表達式u＝Umsin_ωt.其中Im、Um分別是電流和電壓的最大值，也叫峰值．四、交流發(fā)電機1．主要構(gòu)造：電樞和磁體．2．分類(1)旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機：電樞轉(zhuǎn)動，磁極不動．(2)旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機：磁極轉(zhuǎn)動，電樞不動．技巧點撥一、交變電流與直流1．交變電流大小和方向隨時間做周期性變化的電流叫作交變電流，簡稱交流．2．常見的交變電流的波形圖實際應(yīng)用中，交變電流有著不同的變化規(guī)律，常見的有以下幾種，如下圖所示．3．直流方向不隨時間變化的電流叫作直流，大小和方向都不隨時間變化的電流叫作恒定電流．二、兩個特殊位置假定線圈繞OO′軸沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，如下圖所示：1．中性面位置(S⊥B，如圖中的甲、丙)線圈平面與磁場垂直的位置，此時Φ最大，eq\f(ΔΦ,Δt)為0，e為0，i為0.線圈經(jīng)過中性面時，電流方向發(fā)生改變，線圈轉(zhuǎn)一圈電流方向改變兩次．2．垂直中性面位置(S∥B，如圖中的乙、丁)此時Φ為0，eq\f(ΔΦ,Δt)最大，e最大，i最大．三、交變電流的變化規(guī)律1．正弦交變電流的瞬時值表達式(1)從中性面位置開始計時e＝Emsinωt，i＝Imsinωt，u＝Umsinωt(2)從與中性面垂直的位置開始計時e＝Emcosωt，i＝Imcosωt，u＝Umcosωt.2．交變電流的峰值Em＝NωBS，Im＝eq\f(NωBS,R＋r)，Um＝eq\f(NωBSR,R＋r).四、交變電流的圖像如圖甲、乙所示，從圖像中可以得到以下信息：(1)交變電流的峰值Em、Im.(2)兩個特殊值對應(yīng)的位置：①e＝0(或i＝0)時：線圈位于中性面上，此時eq\f(ΔΦ,Δt)＝0，Φ最大．②e最大(或i最大)時：線圈平行于磁感線，此時eq\f(ΔΦ,Δt)最大，Φ＝0.(3)e、i大小和方向隨時間的變化規(guī)律．例題精練1．（2021春?倉山區(qū)校級期中）一閉合矩形線圈繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應(yīng)電流如圖所示，由圖可知（）A．該交流電電流的有效值是5A B．該交流電的頻率是20Hz C．t＝0時刻線圈平面位于中性面 D．t＝5s時刻線圈平面位于中性面2．（2021春?黃埔區(qū)校級期中）單匝矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生交流電，穿過線圈的磁通量變化如圖所示，則下列說法正確的是（）A．t0時刻線圈電動勢最大 B．2t0時刻線圈處在中性面位置 C．線圈電動勢峰值為 D．若線圈匝數(shù)變?yōu)樵瓉淼?倍，則感應(yīng)電流也變?yōu)樵瓉淼?倍隨堂練習1．（2021?永州模擬）交流發(fā)電機發(fā)電的示意圖如圖所示，矩形線圈ABCD面積為S、匝數(shù)為N、整個線圈的電阻為r。在磁感應(yīng)強度為B的磁場中，線圈繞OO′軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，外電阻為R，線圈的AB邊連在金屬滑環(huán)K上，CD邊連在金屬滑環(huán)L上，線圈在轉(zhuǎn)動時可以通過滑環(huán)和電刷保持與外電路相連。關(guān)于發(fā)電過程中的四個狀態(tài)，下列說法正確的是（）A．線圈轉(zhuǎn)到圖甲位置時，通過線圈的磁通量為NBS B．線圈轉(zhuǎn)到圖乙位置時，通過線圈的磁通量的變化率為NBSω C．線圈轉(zhuǎn)到圖丙位置時，外電路中交流電流表的示數(shù)為 D．線圈轉(zhuǎn)到圖丁位置時，AB邊感應(yīng)電流方向為A→B→C→D2．（2021春?榕城區(qū)校級月考）如圖（a），在同一平面內(nèi)固定有一長直導(dǎo)線PQ和一導(dǎo)線框R，R在PQ的右側(cè)。導(dǎo)線PQ中通有正弦交流電i，i的變化如圖（b）所示，規(guī)定從Q到P為電流正方向。導(dǎo)線框R中的感應(yīng)電動勢（）A．在t＝時為零 B．在t＝時改變方向 C．在t＝時最大，且沿逆時針方向 D．在t＝T時最大，且沿順時針方向3．（2021?武漢模擬）一矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生正弦式交變電流，電動勢隨時間的變化規(guī)律如圖線a所示。僅調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速，電動勢隨時間的變化規(guī)律如圖線b所示，則圖線b電動勢瞬時值的表達式是（）A．e＝100sin5πt（V） B．e＝100sin（V） C．e＝120sin5πt（V） D．e＝120sin（V）知識點二：交變電流的描述一、周期和頻率1．周期(T)：交變電流完成一次周期性變化所需的時間．2．頻率(f)：周期的倒數(shù)叫作頻率，數(shù)值等于交變電流在單位時間內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)．3．周期和頻率的關(guān)系：T＝eq\f(1,f)或f＝eq\f(1,T).4．角速度與周期、頻率的關(guān)系：ω＝eq\f(2π,T)＝2πf.二、峰值和有效值1．峰值：交變電流的電壓、電流能達到的最大數(shù)值叫峰值．電容器所能承受的電壓要高于交流電壓的峰值，否則電容器就可能被擊穿．2．有效值：讓交變電流與恒定電流分別通過大小相同的電阻，如果在交變電流的一個周期內(nèi)它們產(chǎn)生的熱量相等，則此恒定電流的數(shù)值叫作交變電流的有效值．3．在正弦式交變電流中，最大值與有效值之間的關(guān)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、正弦式交變電流的公式和圖像1．正弦式交變電流的公式和圖像可以詳細描述交變電流的情況．若線圈通過中性面時開始計時，交變電流的圖像是正弦曲線．2．若已知電壓、電流最大值分別是Um、Im，周期為T，則正弦式交變電流電壓、電流表達式分別為u＝Umsineq\f(2π,Τ)t，i＝Imsineq\f(2π,T)t.技巧點撥一、周期和頻率1．周期：交變電流完成一次周期性變化所需的時間．在交變電流的圖像中，一個完整的正弦波形對應(yīng)的時間為一個周期T.2．頻率：周期的倒數(shù)叫作頻率，其數(shù)值等于單位時間內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)．3．周期和頻率的關(guān)系：f＝eq\f(1,T)，如圖3為我國照明電路的u－t圖像，則交流電的周期T＝二、峰值和有效值1．峰值：(1)交變電流的電壓、電流能達到的最大數(shù)值叫峰值，若將交流電接入純電阻電路中，則電路中的電流及外電阻兩端的電壓的最大值分別為Im＝eq\f(Em,R＋r)，Um＝ImR.(2)電容器耐壓值要高于交流電壓的峰值才不會被擊穿．2．有效值：確定交變電流有效值的依據(jù)是電流的熱效應(yīng)．讓交變電流與恒定電流分別通過大小相同的電阻，如果在交變電流的一個周期內(nèi)它們產(chǎn)生的熱量相等，則此恒定電流值叫作交流電的有效值．(1)在正弦式交變電流中，最大值與有效值之間的關(guān)系為：E＝eq\f(Em,\r(2))＝0.707Em，U＝eq\f(Um,\r(2))＝0.707Um，I＝eq\f(Im,\r(2))＝0.707Im.(2)當電流是非正弦式交變電流時，必須根據(jù)有效值的定義求解．先計算交變電流在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q，再將熱量Q用相應(yīng)的物理量的有效值表示，即Q＝I2RT或Q＝eq\f(U2,R)T，最后代入數(shù)據(jù)求解有效值．說明(1)E＝eq\f(Em,\r(2))、I＝eq\f(Im,\r(2))、U＝eq\f(Um,\r(2))只適用于正弦式交變電流，對于按其他規(guī)律變化的交變電流，上述關(guān)系式一般不再適用．(2)對于非正弦式交變電流有效值的計算，時間一般選取一個周期．(3)凡涉及能量、電功以及電功率等物理量時均用有效值，在確定保險絲的熔斷電流時也用有效值．例題精練1．（2021春?永濟市校級期末）如圖甲所示，在勻強磁場中，一矩形金屬線圈兩次分別以不同的轉(zhuǎn)速，繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交變電動勢圖像如圖乙中曲線a、b所示，則（）A．兩次t＝0時刻穿過線圈的磁通量均為零 B．曲線a、b對應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為2：3 C．曲線a表示的交變電動勢瞬時值為e＝15sin25πt（V） D．曲線b表示的交變電動勢最大值為10V2．（2021春?永濟市校級期末）圖甲、乙分別表示兩種電流的波形，其中圖乙所示電流按正弦規(guī)律變化，一電阻分別接到兩種電流上，在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量分別為Q甲和Q乙，則Q甲：Q乙等于（）A．Q甲：Q乙＝2：1 B．Q甲：Q乙＝1：2 C．Q甲：Q乙＝1：2 D．Q甲：Q乙≈2：1隨堂練習1．（2021春?黎川縣校級期末）一交變電壓隨時間變化的圖像如圖所示，已知橫軸下方為正弦曲線的一半，則該交變電壓的有效值為（）A．5V B．2V C．10V D．10V2．（2021春?棗莊期末）如圖甲所示是小型交流發(fā)電機的示意圖，兩磁極N、S間的磁場可視為水平方向的勻強磁場，V為交流電壓表，電阻R＝1Ω.線圈繞垂直于磁場的水平軸OO'沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，從圖示位置開始計時，產(chǎn)生的交變電流隨時間變化的圖像如圖乙所示.以下判斷正確的是（）A．電壓表的示數(shù)為 B．線圈轉(zhuǎn)動的角速度為50πrad/s C．0.01s時線圈平面與磁場方向垂直 D．0.02s時電阻R中電流的方向為a→R→b3．（2021春?鼓樓區(qū)校級期中）單匝閉合炬形線框電阻為R，在勻強磁場中繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動，穿過線框的磁通量Φ與時間t的關(guān)系圖象如圖所示。下列說法正確的是（）A．時刻線框平面與中性面垂直 B．線框的感應(yīng)電動勢有效值為 C．線框轉(zhuǎn)一周外力所做的功為 D．從t＝0到t＝過程中線框的平均感應(yīng)電動勢為綜合練習一．選擇題（共20小題）1．（2021?湖北模擬）在勻強磁場中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)動軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，如圖甲所示，產(chǎn)生的交變電流i隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示。下列說法正確的是（）A．t＝0.02s時，穿過線框的磁通量最大 B．t＝0時，線框中磁通量的變化率為零 C．t＝s時，通過線框的瞬時電流為2.5A D．若線框的電阻為0.2Ω，則線框的熱功率為5W2．（2021春?南昌期中）一個矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動，穿過線圈的磁通量隨時間變化的Φ﹣t圖象如圖所示。下列說法中正確的是（）A．t＝0時刻，線圈在中性面位置，磁通量為零，磁通量的變化率為零 B．t＝0.01s時，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大 C．t＝0.02s時，線圈磁通量的變化率為零 D．t＝0.03s時，線圈中的電流方向發(fā)生改變3．（2021春?德州期中）如圖甲所示，一匝數(shù)為100（匝）、邊長為0.5m的正方形線圈在磁感應(yīng)強度為0.4T的勻強磁場中繞轉(zhuǎn)軸OO'以角速度311rad/s勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交變電流直接給圖乙的電路供電。圖乙中的變壓器為理想變壓器，原、副線圈的匝數(shù)比為10：1，副線圈接有定值電阻和電容器。所有電表均為理想電表，不計正方形線圈的電阻，下列說法正確的是（）A．當線圈平面與磁場垂直時，電壓表的示數(shù)為0 B．若電容器的擊穿電壓為350V，則電容器不會被擊穿 C．若線圈的轉(zhuǎn)速增加一倍，其他條件均不變，則電流表A1的示數(shù)不變 D．若線圈的轉(zhuǎn)速增加一倍，其他條件均不變，則電流表A1的示數(shù)也增加一倍4．（2021春?菏澤期中）如圖所示，在水平向右的勻強磁場中，一線框繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動，線框通過電刷、圓環(huán)、導(dǎo)線等與定值電阻組成閉合回路。t1、t2時刻線框分別轉(zhuǎn)到圖甲、乙所示的位置，下列說法正確的是（）A．t1時刻，穿過線框的磁通量最大 B．t1時刻，電阻中的電流最大，方向從右向左 C．t2時刻，穿過線框的磁通量變化最快 D．t2時刻，電阻中的電流最大，方向從右向左5．（2021春?靜海區(qū)校級月考）一矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場軸線勻速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的正弦式交變電流，其電動勢的變化規(guī)律如圖線a所示。當調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，電動勢的變化規(guī)律如圖線b所示。以下關(guān)于這兩個正弦式電流的說法正確的是（）A．圖線a電動勢的有效值為75V B．線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為2：3 C．在圖中t＝0時刻穿過線圈的磁通量均為零 D．圖線b電動勢的瞬時值表達式為e＝100sinπt（V）6．（2021春?天河區(qū)校級月考）一只閉合的矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動，穿過線圈的磁通量隨時間的變化圖像如圖所示，則下列說法正確的是（）A．t＝0時刻，穿過線圈平面的磁通量的變化率最大 B．t＝0時刻，線圈平面與中性面重合 C．t＝0.1s，線圈中電流方向改變 D．t＝0.2s時刻，線圈中感應(yīng)電動勢最大7．（2021?天津模擬）2020年3月28日消息，隨著復(fù)產(chǎn)復(fù)工有序推進，全國發(fā)電量、用電量出現(xiàn)明顯回升，如圖所示，甲為一臺小型發(fā)電機構(gòu)造示意圖，單匝線圈逆時針勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交變電流隨時間變化，其圖像如圖乙所示，下列說法正確的是（）A．線圈轉(zhuǎn)動一周，電流的方向改變1次 B．電流隨時間變化的規(guī)律為i＝10sin10πt（A） C．在t＝0.05s到t＝0.1s時間內(nèi)，穿過線圈的磁通量逐漸增大 D．若只將線圈轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼?倍，則小燈泡的功率變?yōu)樵瓉淼?倍8．（2021?3月份模擬）一個匝數(shù)為N＝100匝的矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，穿過線圈的磁通量隨時間變化的圖像如圖所示，則下列說法中正確的是（）A．t＝0時刻，線圈位于與中性面垂直的位置 B．t＝0.01s時刻，線圈磁通量的變化率最大 C．t＝0.02s時刻，線圈瞬時電流達到最大 D．感應(yīng)電動勢的峰值為2000π（V）9．（2021?豐臺區(qū)一模）由交流發(fā)電機、定值電阻R、交流電流表組成的閉合回路如圖所示。線圈ABCD逆時針方向轉(zhuǎn)動，下列說法正確的是（）A．線圈轉(zhuǎn)動過程中AD、BC邊產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 B．線圈轉(zhuǎn)動到圖中位置時，感應(yīng)電流方向為ADCBA C．線圈勻速轉(zhuǎn)動時，交流電流表指針左右擺動 D．線圈轉(zhuǎn)動到中性面的瞬間，電路中的電流最大10．（2021?朝陽區(qū)一模）如圖所示，（甲）→（乙）→（丙）→（?。祝┻^程是交流發(fā)電機發(fā)電的示意圖，線圈的ab邊連在金屬滑環(huán)K上，cd邊連在金屬滑環(huán)L上，用導(dǎo)體制成的兩個電刷分別壓在兩個滑環(huán)上，線圈在勻速轉(zhuǎn)動時可以通過滑環(huán)和電刷保持與外電路連接。已知線圈轉(zhuǎn)動的角速度為ω，轉(zhuǎn)動過程中電路中的最大電流為Im。下列選項正確的是（）A．在如圖（甲）位置時，線圈中的磁通量最大，感應(yīng)電流為零 B．從如圖（乙）位置開始計時，線圈中電流i隨時間t變化的關(guān)系式為i＝Imsinωt C．在如圖（丙）位置時，線圈中的磁通量最大，磁通量的變化率也最大 D．在如圖（?。┪恢脮r，感應(yīng)電動勢最大，cd邊電流方向為c→d11．（2021?福田區(qū)校級模擬）有一種自動溫控加熱裝置，電阻絲接如圖所示的正弦交流電后開始加熱，當溫度達到某一數(shù)值時，自動控制裝置啟動，使得負半周波形的電流不能通過電阻絲，從而進入保溫狀態(tài)。下列說法正確的是（）A．溫控裝置啟動前，電阻絲兩端的電壓為V B．溫控裝置啟動前，通過電阻絲的交流電頻率為0.5Hz C．溫控裝置啟動后，電阻絲兩端的電壓為110V D．溫控裝置啟動后，電阻絲兩端的電壓為V12．（2021?歷下區(qū)校級模擬）在勻強磁場中，有一10匝的閉合金屬線框繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動，線框電阻為0.5Ω，線框磁通量Φ隨時間t的變化關(guān)系如圖所示，下列說法正確的是（）A．t＝0.5s時，線框平面與中性面平行 B．線框產(chǎn)生的電動勢最大值為20V C．線框轉(zhuǎn)動一周產(chǎn)生的焦耳熱約為80J D．從到的過程中，線框的平均感應(yīng)電動勢為4V13．（2021?青秀區(qū)校級模擬）在圖（a）所示的交流電路中，電源電壓的有效值為200V，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10：1，R1、R2、R3均為固定電阻，R2＝10Ω，R3＝20Ω，各電表均為理想電表。已知電阻R2中電流i2隨時間t變化的正弦曲線如圖（b）所示。下列說法正確的是（）A．所用交流電的頻率為100Hz B．電壓表的示數(shù)為100V C．電流表的示數(shù)為1.0A D．R1的阻值可求得為20Ω14．（2021?常熟市校級三模）圖甲是某發(fā)電機的示意圖，正方形金屬線框邊長為L，其兩端與兩個半圓環(huán)相連，在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中以恒定角速度繞OO′軸轉(zhuǎn)動。阻值為R的電阻兩端的電壓如圖乙所示，Um為已知，其它電阻不計，則金屬框轉(zhuǎn)動一周（）A．框內(nèi)電流方向不變 B．電動勢的有效值大于 C．流過電阻的電荷量為 D．電阻產(chǎn)生的焦耳熱為15．（2021?浙江模擬）如圖甲所示，手搖式發(fā)電機是我們教學中常用的演示工具，它的簡化圖如圖乙所示．該手搖式交流發(fā)電機的矩形線圈在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中繞中軸線OO′以恒定角速度ω轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交流電通過M、N與外電路連接，已知矩形線圈的面積為S，匝數(shù)為n，線圈總電阻為r，外電路電燈的電阻為R，電壓表為理想交流電表．線圈平面由平行于磁場方向的位置轉(zhuǎn)過90°的過程中（）A．電壓表V的示數(shù)為nBSω B．通過燈泡的電荷量為 C．電燈中產(chǎn)生的焦耳熱為 D．位于中性面位置時線圈中的電流為16．（2021春?沙坪壩區(qū)校級月考）圖甲是小型交流發(fā)電機的示意圖，在勻強磁場中，一矩形金屬線圈繞與磁場方向垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖象如圖乙所示，發(fā)電機線圈內(nèi)阻為10Ω，外接一只電阻為100Ω的燈泡，不計電路的其他電阻。則（）A．甲圖中線圈位于中性面 B．該交流電的頻率為100Hz C．電壓的示數(shù)為22V D．ls內(nèi)發(fā)電機線圈產(chǎn)生的焦耳熱為0.4J17．（2021春?越秀區(qū)校級期中）如圖所示為一交流發(fā)電機的原理示意圖，其中矩形線圈abcd的邊長ab＝cd＝50cm，bc＝ad＝20cm，匝數(shù)n＝100，線圈的總電阻r＝0.20Ω，線圈在磁感應(yīng)強度B＝0.050T的勻強磁場中繞垂直于磁場的轉(zhuǎn)軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，角速度ω＝100πrad/s。線圈兩端通過電刷E、F與阻值R＝4.8Ω的定值電阻連接。計算時π取3，則（）A．圖中時刻穿過線圈的磁通量為0.5Wb B．若從線圈經(jīng)過中性面開始計時，則線圈中感應(yīng)電動勢隨時間變化的函數(shù)表達式為e＝150cos300t（V） C．此發(fā)電機在上述工作狀態(tài)下的輸出功率為2160W D．若從線圈經(jīng)過中性面開始計時，經(jīng)過周期時間通過電阻R的電荷量為0.20C18．（2021?浙江）如圖所示，虛線是正弦交流電的圖像，實線是另一交流電的圖像，它們的周期T和最大值Um相同，則實線所對應(yīng)的交流電的有效值U滿足（）A．U＝Um B．U＝Um C．U＞Um D．U＜Um19．（2021春?南海區(qū)校級月考）甲交流發(fā)電機的電動勢e甲＝emsinωt。另一臺交流發(fā)電機乙，轉(zhuǎn)速是甲的2倍，線圈匝數(shù)也是甲的2倍，其他條件與甲相同，則乙的電動勢是（）A．e乙＝4emsinωt B．e乙＝2emsin4ωt C．e乙＝2emsin2ωt D．e乙＝4emsin2ωt20．（2021春?南海區(qū)校級月考）如圖是一個交變電流的電流強度i隨時間t變化的規(guī)律。電流表中的讀數(shù)是（）A．3A B．2.5A C．2.5A D．3.5A二．多選題（共10小題）21．（2021?湖北模擬）當通過自感系數(shù)為L的線圈中的電流i發(fā)生變化時，線圈中的自感電動勢e（理想線圈兩端的電壓u＝e）的計算式為e＝L，其中是電流的變化率（即電流對時間的導(dǎo)數(shù)）．現(xiàn)將一交變電流i＝Imsinωt通過一自感系數(shù)為L的理想線圈，并將線圈兩端的電壓的有效值U和通過線圈的電流的有效值I的比值定義為線圈的“感抗X：X＝，則下列說法中正確的是（）A．當通過線圈的電流瞬時值最大時，線圈兩端的電壓瞬時值也達到最大 B．設(shè)線圈兩端的電壓的峰值為Um，則線圈的感抗也可表示為X＝ C．通過線圈的交變電流頻率越高，線圈的感抗越大 D．相同有效值的交變電壓加在不同的線圈兩端，線圈的自感系數(shù)越大，通過線圈的電流有效值越大22．（2021春?荔灣區(qū)校級期中）圖甲是小型交流發(fā)電機的示意圖。在勻強磁場中，一矩形金屬線圈繞與磁場方向垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的電動勢隨時間交變化的正弦規(guī)律圖象如圖乙所示，發(fā)電機線圈內(nèi)阻為10Ω，外接一只電阻為90Ω的燈泡。不計電路的其他電阻。根據(jù)e﹣t圖象可知（）A．燈泡兩端的電壓為22V B．t＝0時刻線圈平面處于中性面 C．每秒鐘內(nèi)電流方向改變100次 D．0~0.01s時間內(nèi)通過燈泡的電量為023．（2021?曲靖模擬）如圖所示，交流發(fā)電機的矩形線圈邊長ab＝cd＝0.2m，ad＝bc＝0.4m，線圈匝數(shù)為50匝，線圈的總電阻r＝1Ω，線圈在磁感應(yīng)強度B＝0.2T的勻強磁場中繞垂直于磁場的軸以r/s的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動，外接電阻R＝9Ω，電壓表為理想交流電表，則（）A．圖中線圈位置為中性面 B．若以圖中位置開始計時，感應(yīng)電動勢的表達式為e＝160cos200t（V） C．圖甲中電壓表示數(shù)為160V D．圖乙中，外電路接原、副線圈匝數(shù)之比為1：3的理想變壓器時，電阻R上消耗的電功率為6400W24．（2021?紅橋區(qū)二模）如圖所示，面積為S的單匝閉合線框在磁感應(yīng)強度為B勻強磁場中，以恒定的角速度ω繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，下列說法中正確的是（）A．穿過線框磁通量為BS的時刻，線框中的感應(yīng)電動勢為零 B．穿過線框的磁通量為零時磁通量的變化率也最小 C．線框轉(zhuǎn)動一周的過程中，感應(yīng)電動勢的有效值為BωS D．線框由圖示位置轉(zhuǎn)動四分之一周過程中，感應(yīng)電動勢的平均值為25．（2021春?海淀區(qū)校級月考）一個矩形線圈繞垂直于勻強磁場并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動，線圈中的感應(yīng)電動勢e隨時間t變化的規(guī)律如圖所示，下列說法正確的是（）A．從線圈平面與磁場方向平行的時刻開始計時 B．t1和t3時刻，穿過線圈的磁通量為零 C．t1和t3時刻，穿過線圈的磁通量變化率的絕對值最大 D．每當電動勢e變換方向時，穿過線圈的磁通量的絕對值都為最大26．（2021?和平區(qū)一模）如圖所示，單匝矩形線圈在有界勻強磁場中繞垂直于磁場的dc邊勻速轉(zhuǎn)動，周期為0.2s，線圈電阻為5Ω。磁場只分布在dc邊的左側(cè)，若線圈從如圖所示開始計時，線圈轉(zhuǎn)過30°時的感應(yīng)電流為1A，那么（）A．線圈中感應(yīng)電流的有效值為A B．線圈磁通量變化率的最大值為1/π（wb/s） C．線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過90°的整個過程中，流經(jīng)線圈導(dǎo)線橫截面的電量為q＝（C） D．線圈消耗的電功率為5W27．（2021?朝陽四模）在如圖甲所示的電路中，理想變壓器原線圈的輸入電壓按圖乙所示的規(guī)律變化，圖中曲線為正弦曲線的上半部分或下半部分，副線圈所接的、規(guī)格為“36V30W”的燈泡L恰好正常發(fā)光。則下列說法正確的是（）A．變壓器原線圈輸入電壓的有效值為220V B．變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為110：9 C．燈泡L兩端電壓的最大值為36V D．0～6s內(nèi)燈泡L電流方向改變的次數(shù)為20028．（2021春?仁壽縣校級月考）如圖所示，面積為0.2m2的正方形10匝線圈abcd，電阻為r＝2Ω，外電路的電阻為R＝8Ω，ab的中點和cd的中點的連線OO′恰好位于勻強磁場的邊界線上，磁場的磁感應(yīng)強度為B＝T。若線圈從圖示位置開始，以角速度ω＝10πrad/s繞OO′軸勻速轉(zhuǎn)動，則以下判斷正確的是（）A．圖示位置線圈中的感應(yīng)電動勢為2V B．從圖示位置開始轉(zhuǎn)過s時，閉合電路中感應(yīng)電動勢的瞬時值為e＝10V C．線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過180°的過程中，流過電阻R的電荷量為q＝×10﹣2C D．線圈轉(zhuǎn)動一周的過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q＝3.2J29．（2021春?煙臺期中）如圖甲所示，一豎直單匝矩形導(dǎo)線框在勻強磁場中繞某一豎直固定軸勻速轉(zhuǎn)動，若從導(dǎo)線框轉(zhuǎn)動到中性面開始計時，通過導(dǎo)線框的磁通量Φ隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示，則下列說法中正確的是（）A．t＝0.2s時，導(dǎo)線框中感應(yīng)電動勢最大 B．t＝0.3s與t＝0.5s時，導(dǎo)線框中的電流環(huán)繞方向相同 C．導(dǎo)線框中交變電流電動勢的有效值為5πV D．t＝s時，導(dǎo)線框中感應(yīng)電動勢的瞬時值為V30．（2021?鼓樓區(qū)校級模擬）如圖甲所示是一種振動發(fā)電裝置的示意圖，半徑為r＝0.1m、匝數(shù)n＝20的線圈位于輻向分布的磁場中，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），線圈所在位置的磁感應(yīng)強度的大小均為B＝T，線圈電阻為R1＝0.5Ω，它的引出線接有R2＝9.5Ω的小電珠L，外力推動線圈框架的P端，使線圈沿軸線做往復(fù)運動，線圈運動速度v隨時間t變化的規(guī)律如圖丙所示（摩擦等損耗不計），則（）A．小電珠中電流的峰值為0.16A B．小電珠中電流的有效值為0.16A C．電壓表的示數(shù)約為1.5V D．t＝0.1s時外力的大小為0.128N三．填空題（共10小題）31．（2021春?福州期中）如圖甲所示為一交變電壓隨時間變化圖像，每個周期內(nèi)，前二分之一周期電壓恒定，后二分之一周期電壓按正弦規(guī)律變化。若將此交流電連接成如圖乙所示的電路，電阻R阻值為10Ω，則（1）理想電壓表讀數(shù)為V。（2）電阻R在10秒內(nèi)產(chǎn)生的熱量為J。32．（2021春?宜秀區(qū)校級月考）一臺小型發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖象如圖甲所示。已知發(fā)電機線圈內(nèi)阻為5.0Ω，則外接一只電阻為95.0Ω的燈泡，如圖乙所示，求：（1）電壓表V的示數(shù)；（2）燈泡實際消耗的功率為；（3）發(fā)電機線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱。33．（2021春?平房區(qū)校級月考）如圖所示，單匝矩形閉合導(dǎo)線框abcd全部處于磁感應(yīng)強度為B的水平勻強磁場中，線框面積為S，電阻為R．線框繞與cd邊重合的豎直固定轉(zhuǎn)軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，線框從中性面開始轉(zhuǎn)過的過程中，通過導(dǎo)線橫截面的電荷量q＝．34．（2020春?綿陽期末）如圖所示是通過某用電器的電流圖象，該交流電的頻率是Hz，通過該用電器的電流的有效值是A。35．（2020春?武勝縣校級月考）如圖所示，一邊長為l的正方形線圈abcd繞對稱軸OO'在勻強磁場中轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速為n＝120轉(zhuǎn)/分，若已知邊長l＝20cm，匝數(shù)N＝20匝，磁感應(yīng)強度B＝0.2T，線圈電阻為r＝2Ω，引出線的兩端分別與相互絕緣的兩個半圓形銅環(huán)M和N相連。M和N又通過固定的電刷P和Q與電阻R＝8Ω相連。在線圈轉(zhuǎn)動過程中，則從圖示位置開始計時的電動勢的最大值Em＝；從圖所示位置轉(zhuǎn)過90°過程中的平均電流I＝；電阻R的熱功率P＝。（保留2位有效數(shù)字）36．（2021春?臺江區(qū)校級期中）圖（a）為一交流發(fā)電機示意圖，線圈abcd在勻強磁場中繞固定軸OO′沿順時針方向勻速轉(zhuǎn)動，圖（b）是該發(fā)電機的電動勢e隨時間t按余弦規(guī)律變化的圖像。已知線圈電阻為4Ω，定值電阻R＝6Ω，電表均為理想交流電表。由此可以得出電壓表讀數(shù)為V；t＝0.1s時刻，穿過線圈的磁通量為Wb；0～0.05s內(nèi)，通過電阻R的電荷量為C。（如果需要可以保留π）37．（2021春?明光市校級月考）某小型發(fā)電機產(chǎn)生的交變電動勢為e＝50sin100πt（V）。對此電動勢，請?zhí)顚憽＃?）峰值V；（2）有效值V；（3）周期s；（4）頻率Hz。38．（2020春?青白江區(qū)月考）若將一個標有“220V880W”的電爐接入u＝311sin314tV的交流電路中，則通過電爐的電流強度的瞬時值表達式為；與電路串聯(lián)的電流表的示數(shù)為A，與電爐并聯(lián)的電壓表的示數(shù)為V。39．（2020春?武勝縣校級月考）如圖所示，某一正弦交流電隨時間變化圖線，它的電壓的最大值EM＝V，電壓的有效值E＝V，交流電的周期T＝s，交流電流的瞬時值表達式e＝。40．（2019春?楚雄州期中）一電阻R＝10Ω，當在它兩端加上e＝5sin10πt（V）的交流電時，電阻中電流方向1s內(nèi)改變次，電流為A，1分鐘內(nèi)電阻產(chǎn)生的焦耳熱為J。四．計算題（共10小題）41．（2021春?福州期中）如圖所示，矩形線圈的匝數(shù)N為200匝，線圈為邊長L是0.1m的正方形，線圈電阻r為1Ω，在磁感應(yīng)強度B為4T的勻強磁場中繞OO′軸以角速度5rad/s勻速轉(zhuǎn)動，外電路電阻R為4Ω，（不計轉(zhuǎn)動中的一切摩擦），求：（1）感應(yīng)電動勢的最大值Em及從圖示位置開始計時e的瞬時值表達式；（2）在線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中通過電阻R的電荷量q；（3）線圈每轉(zhuǎn)一周電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q。42．（2021春?鼓樓區(qū)校級期中）如圖所示，線圈abcd的面積是0.05m2，共N＝100匝，線圈電阻為r＝1Ω，外接電阻R＝9Ω，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B＝T，當線圈以n＝300r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動時，求：（1）轉(zhuǎn)動中感應(yīng)電動勢的最大值；（2）寫出從圖中位置開始計時的交變電流的瞬時值表達式；（3）電路中交流電壓表和電流表的示數(shù)；（4）從圖示位置轉(zhuǎn)動60°過程中，感應(yīng)電動勢的平均值。43．（2021春?荔灣區(qū)校級期中）電動車現(xiàn)在成為了許多人常用的代步工具，其中的主要零件有車架、電動機、控制器、蓄電池和充電器。把電動車的電動機拆下來，使其中的線圈轉(zhuǎn)動，并外接上用電器R（可看作純電阻）。電動機就變成發(fā)電機能給R供電，其原理如圖。線圈abcd的面積是0.05m2，共100匝。線圈電阻為1Ω，外接電阻R＝9Ω，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B＝T，當線圈以ω＝10πrad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動時。求：（1）轉(zhuǎn)動中感應(yīng)電動勢的最大值Em和交流電壓表示數(shù)U。（結(jié)果中