高中物理一輪復習選擇題專項練習：交變電流的產(chǎn)生和描述

交變電流的產(chǎn)生和描述練習一、選擇題1.某交流發(fā)電機產(chǎn)生交變電流的裝置如圖甲所示，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與時間的關(guān)系如圖乙所示，下列說法正確的是()A．t＝0時，線圈平面處于中性面位置，磁通量變化率最大B．線圈通過中性面時，交變電流改變方向。C．線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢e＝100sin(50t)VD．如果僅使線圈的轉(zhuǎn)速加倍，則電動勢的最大值和周期分別變?yōu)?00V、0.08s2.在以下四種情景中，從上圖所示位置開始計時，則上圖線圈中產(chǎn)生的電流與其正下方所示的i-t圖線相對應(yīng)的是()A．圖甲B．圖乙C．圖丙D．圖丁3．圖甲為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機的原理圖，其單匝矩形線圈在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中繞垂直于磁場方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)和電刷與R＝10Ω的電阻連接，發(fā)電機內(nèi)總電阻r＝2Ω，與電阻R并聯(lián)的交流電壓表為理想電壓表，示數(shù)是10V。取eq\r(2)＝1.41。圖乙是矩形線圈中磁通量Φ隨時間t變化的圖像，則()A．該電動勢的瞬時值e＝12sin(100πt)VB．R兩端的電壓瞬時值u＝14.1cos(100πt)VC．t＝0.02s時，R兩端的電壓瞬時值為零D．通過R的電流i隨時間t變化的規(guī)律是i＝14.1cos(50πt)A4.一電阻R接到如圖甲所示的正弦式交流電源上，兩端電壓的有效值為U1，消耗的電功率為P1；若該電阻接到如圖乙所示的方波交流電源上，兩端電壓的有效值為U2，消耗的電功率為P2。若甲、乙兩圖中的U0、T所表示的電壓值、周期值是相同的，則下列說法正確的是()A．U1＝eq\f(1,2)U0 B．U2＝eq\r(2)U0C．P1＝eq\f(Ueq\o\al(2,0),2R) D．P1∶P2＝1∶25.在如圖乙所示的電路中，通入如圖甲所示的交變電流，橫軸上、下方的圖線均屬于正弦曲線的一部分，電阻R的阻值為20Ω，兩電表均為理想交流電表，下列說法正確的是()A．電壓表的示數(shù)為10VB．交流電的頻率為50HzC．電流表的示數(shù)為2AD．電阻R在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為0.3J6.如圖所示為一個經(jīng)雙向可控硅調(diào)節(jié)后加在電燈上的電壓，正弦式交流電的每一個二分之一周期中，前面四分之一周期被截去。現(xiàn)在電燈上電壓的有效值為()A．UmB．eq\f(Um,\r(2))C．eq\f(Um,3)D．eq\f(Um,2)7.如圖是某一線圈通過的交流電的電流—時間關(guān)系圖像(前半個周期為正弦式波形的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)I0D．eq\f(5,2)I08.如圖為交流發(fā)電機的示意圖，線圈在轉(zhuǎn)動時可以通過滑環(huán)和電刷保持與外電路的連接。兩磁極之間的磁場視為勻強磁場且磁感應(yīng)強度大小為B，單匝線圈ABCD的面積為S、電阻為r，定值電阻的阻值為R，其余電阻不計，交流電壓表為理想電表。線圈以角速度ω繞OO′軸逆時針勻速轉(zhuǎn)動，如果以圖示位置為計時起點，則()A．圖示時刻電壓表示數(shù)為BSωB．通過電阻R的電流瞬時值表達式為i＝eq\f(BSω,R＋r)sinωtC．線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中，通過電阻R的電流平均值為eq\f(2BSω,π\(zhòng)b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(R＋r)))D．線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中，電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為eq\f(πRB2S2ω,2（R＋r）2)9.如圖是簡化的某種旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機原理圖。定子是僅匝數(shù)n不同的兩線圈，n1＞n2，二者軸線在同一平面內(nèi)且相互垂直，兩線圈到其軸線交點O的距離相等，且均連接阻值為R的電阻，轉(zhuǎn)子是中心在O點的條形磁鐵，繞O點在該平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動時，兩線圈輸出正弦式交變電流。不計線圈電阻、自感及兩線圈間的相互影響，下列說法正確的是()A．兩線圈產(chǎn)生的電動勢的有效值相等B．兩線圈產(chǎn)生的交變電流的頻率相等C．兩線圈產(chǎn)生的電動勢同時達到最大值D．兩電阻消耗的電功率相等10.(多選)如圖所示，面積為S、電阻為R的單匝矩形閉合導線框abcd處于磁感應(yīng)強度為B的垂直紙面向里的勻強磁場中(cd邊右側(cè)沒有磁場)。若線框從圖示位置開始繞與cd邊重合的豎直固定軸以角速度ω開始勻速轉(zhuǎn)動，則線框旋轉(zhuǎn)一周的過程中，下列說法正確的是()A．線框中感應(yīng)電動勢的最大值為eq\f(BSω,2)B．線框中感應(yīng)電動勢的有效值為eq\f(BSω,2)C．線框中感應(yīng)電流的有效值為eq\f(BSω,\r(2)R)D．從圖示位置開始轉(zhuǎn)過eq\f(π,6)的過程中，通過導線某橫截面的電荷量為eq\f(BS,2R)11．(多選)圖甲是小型交流發(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，為交流電流表。線圈繞垂直于磁場方向的水平軸OO′沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動。從圖甲所示位置開始計時，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．電流表的示數(shù)為10AB．線圈轉(zhuǎn)動的角速度為100πrad/sC．0.01s時線圈平面與磁場方向平行D．0.02s時電阻R中電流的方向自右向左12.如圖是一交變電流大小的平方隨時間的變化關(guān)系的圖像(i2-t圖像)，則該交變電流的有效值為()A．eq\f(2,3)I B．eq\f(\r(6),2)IC．eq\f(\r(6),3)I D．eq\f(3,2)I答案：1.B由e-t圖像可知，t＝0時，電動勢為零，此時線圈平面處于中性面位置，磁通量變化率最小，交變電流改變方向，A錯誤，B正確；線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值和周期分別為Em＝100V，T＝0.04s，根據(jù)e＝Emsineq\f(2π,T)t，可知感應(yīng)電動勢瞬時值為e＝100sin(50πt)V，C錯誤；根據(jù)Em＝NBSω，ω＝2πn，可知Em與n成正比，如果僅使線圈的轉(zhuǎn)速加倍，則電動勢的最大值為Em′＝200V，由周期為T＝eq\f(2π,ω)＝eq\f(1,n)可知，周期與n成反比，如果僅使線圈的轉(zhuǎn)速加倍，則周期減半為T′＝0.02s，D錯誤。選B。2.A題圖甲中線圈從垂直中性面開始轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交流電是余弦式，A正確；題圖乙中線圈轉(zhuǎn)動時仍產(chǎn)生不間斷的正弦交流電，B錯誤；題圖丙中線圈處于輻射狀的磁場中，線圈的兩邊所處位置的磁場大小不變，則產(chǎn)生恒定不變的電流，C錯誤；題圖丁中線圈轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生正弦式交流電，D錯誤。故選A。3．B由題圖乙可知，t＝0.02s時，磁通量變化率最大，R兩端的電壓瞬時值最大，故C錯誤；由Φ-t圖像可知T＝2×10－2s，t＝0時刻Φ＝0,根據(jù)Um＝eq\r(2)U可知，R兩端的電壓u隨時間t變化的規(guī)律是u＝14.1cos(100πt)V，故B正確；通過R的電流i隨時間t變化的規(guī)律是i＝1.41cos(100πt)A，故D錯誤；電動勢的最大值Em＝eq\f(R＋r,R)Um＝16.92V，則該電動勢的瞬時值e＝16.92cos(100πt)V，故A錯誤。4.C電阻接到正弦式交流電源上，兩端電壓的有效值為U1＝eq\f(\r(2)U0,2)，功率P1＝eq\f(Ueq\o\al(2,1),R)＝eq\f(Ueq\o\al(2,0),2R)，A錯誤，C正確；電阻接到方波交流電源上，設(shè)兩端電壓的有效值為U2，則有eq\f(（2U0）2,R)·eq\f(T,2)＋eq\f(Ueq\o\al(2,0),R)·eq\f(T,2)＝eq\f(Ueq\o\al(2,2),R)T，解得U2＝eq\r(\f(5,2))U0，功率P2＝eq\f(Ueq\o\al(2,2),R)＝eq\f(5Ueq\o\al(2,0),2R)，則P1∶P2＝1∶5，B、D錯誤。5.A令該交變電流的有效值為U，則電壓表的示數(shù)為該有效值，根據(jù)題圖甲可知eq\f(U2,R)T＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(10\r(2),\r(2))))\s\up8(2),R)·eq\f(T,3)＋eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(10\r(2),\r(2))))\s\up8(2),R)·eq\f(2T,3)，解得U＝10V，即電壓表的示數(shù)為10V，故A正確；根據(jù)題圖甲可知交流電的周期T＝3×10－2s，則頻率f＝eq\f(1,T)＝eq\f(1,3×10－2)Hz＝eq\f(100,3)Hz，故B錯誤；根據(jù)上述可知，通過定值電阻R的電流為I＝eq\f(U,R)＝0.5A，故C錯誤；電阻R在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q＝I2RT＝0.15J，故D錯誤。故選A。6.D從u-t圖像上看，每個eq\f(1,4)周期正弦式波形的有效值U1＝eq\f(Um,\r(2))，根據(jù)有效值的定義有eq\f(U2,R)T＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(Um,\r(2))))\s\up8(2),R)×eq\f(T,4)×2，解得U＝eq\f(Um,2)，故D正確。7.B設(shè)該電流的有效值為I，由I2RT＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(I0,\r(2))))eq\s\up8(2)R×eq\f(T,2)＋(2I0)2R×eq\f(T,4)，解得I＝eq\f(\r(5),2)I0，故B正確。8.C線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值為Em＝BSω，有效值E＝eq\f(Em,\r(2))＝eq\f(BSω,\r(2))，題圖示位置具有最大值，但電壓表示數(shù)應(yīng)為電阻R兩端的電壓有效值U＝IR＝eq\f(E,R＋r)·R＝eq\f(BSωR,\r(2)（R＋r）)，A錯誤；通過電阻R的電流有效值為I＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(BSω,\r(2)\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(R＋r)))，瞬時值表達式為i＝eq\r(2)Icosωt＝eq\f(BSω,R＋r)cosωt，B錯誤；線圈從題圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中所用時間Δt＝eq\f(\f(π,2),ω)＝eq\f(π,2ω)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢平均值為eq\x\to(E)＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(BS,Δt)＝eq\f(2BSω,π)，則通過電阻R的電流平均值為eq\x\to(I)＝eq\f(eq\x\to(E),R＋r)＝eq\f(2BSω,π\(zhòng)b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(R＋r)))，C正確；線圈從題圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為Q＝I2RΔt＝eq\f(πRB2S2ω,4（R＋r）2)，D錯誤。故選C。9.B根據(jù)E＝neq\f(ΔΦ,Δt)，兩線圈中磁通量的變化率相等，但是匝數(shù)不等，則產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大值不相等，有效值也不相等，根據(jù)P＝eq\f(U2,R)，可知兩電阻的電功率也不相等，故A、D錯誤；因兩線圈放在同一個旋轉(zhuǎn)磁鐵的旁邊，則兩線圈產(chǎn)生的交流電的頻率相等，故B正確；當磁鐵的磁極到達線圈附近時，磁通量變化率最大，感應(yīng)電動勢最大，可知兩線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢不可能同時達到最大值，故C錯誤。10.B線框中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的最大值為Em＝BSω，故A錯誤；由有效值的定義得eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(Em,\r(2))))2,R)×eq\f(T,2)＝eq\f(Eeq\o\al(2,有),R)T，可得E有＝eq\f(BSω,2)，I有＝eq\f(BSω,2R)，故B正確，C錯誤；線框轉(zhuǎn)過eq\f(π,6)后，此時線框的有效面積為S有＝Scoseq\f(π,6)，根據(jù)q＝eq\x\to(I)Δt＝eq\f(eq\x\to(E),R)Δt＝eq\f(ΔΦ,ΔtR)Δt＝eq\f(ΔΦ,R)，可得通過某橫截面的電荷量為q＝eq\f(B·\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1－\f(\r(3),2)))S,R)＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2－\r(3)))BS,2R)，故D錯誤。故選B。11．ABC由題圖乙可知交流電電流的最大值是Im＝10eq\r(2)A，交流電的周期T＝0.02s，電流表的示數(shù)為交流電的有效值I＝eq\f(Im,\r(2))