2025新課改-高中物理-選修第2冊(cè)（16講）09 A交變電流 基礎(chǔ)版

2025新課改-高中物理-選修第2冊(cè)（16講）09A交變電流基礎(chǔ)版交變電流知識(shí)點(diǎn)一：交變電流一、交變電流1．交變電流：大小和方向隨時(shí)間做周期性變化的電流叫作交變電流，簡(jiǎn)稱交流．2．直流：方向不隨時(shí)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(jī)的線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)軸與磁場(chǎng)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(dāng)線圈平面位于中性面時(shí)，線圈中的磁通量最大，線圈中的電流為零．2．從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，線圈中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式：e＝Emsinωt，Em叫作電動(dòng)勢(shì)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(jiǎn)稱正弦式電流．4．正弦式交變電流和電壓電流表達(dá)式i＝Imsin_ωt，電壓表達(dá)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(jī)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(jī)：電樞轉(zhuǎn)動(dòng)，磁極不動(dòng)．(2)旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)：磁極轉(zhuǎn)動(dòng)，電樞不動(dòng)．技巧點(diǎn)撥一、交變電流與直流1．交變電流大小和方向隨時(shí)間做周期性變化的電流叫作交變電流，簡(jiǎn)稱交流．2．常見(jiàn)的交變電流的波形圖實(shí)際應(yīng)用中，交變電流有著不同的變化規(guī)律，常見(jiàn)的有以下幾種，如下圖所示．3．直流方向不隨時(shí)間變化的電流叫作直流，大小和方向都不隨時(shí)間變化的電流叫作恒定電流．二、兩個(gè)特殊位置假定線圈繞OO′軸沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，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(chǎng)垂直的位置，此時(shí)Φ最大，eq\f(ΔΦ,Δt)為0，e為0，i為0.線圈經(jīng)過(guò)中性面時(shí)，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(shí)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(shí)值表達(dá)式(1)從中性面位置開(kāi)始計(jì)時(shí)e＝Emsinωt，i＝Imsinωt，u＝Umsinωt(2)從與中性面垂直的位置開(kāi)始計(jì)時(shí)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(gè)特殊值對(duì)應(yīng)的位置：①e＝0(或i＝0)時(shí)：線圈位于中性面上，此時(shí)eq\f(ΔΦ,Δt)＝0，Φ最大．②e最大(或i最大)時(shí)：線圈平行于磁感線，此時(shí)eq\f(ΔΦ,Δt)最大，Φ＝0.(3)e、i大小和方向隨時(shí)間的變化規(guī)律．例題精練1．（2021春?洛陽(yáng)月考）如圖甲所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(dòng)，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)圖象如圖乙中曲線a、b所示，則下列說(shuō)法正確的是（）A．曲線b表示的交變電動(dòng)勢(shì)有效值為5V B．曲線a、b對(duì)應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為2：3 C．曲線a表示的交變電動(dòng)勢(shì)頻率為50Hz D．t＝3×10﹣2s時(shí)曲線a對(duì)應(yīng)線框的磁通量最大2．（2021?天津二模）如圖所示，為交流發(fā)電機(jī)的示意圖，裝置中兩磁極之間產(chǎn)生的磁場(chǎng)可近似為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)通過(guò)滑環(huán)和電流保持與外電路的閉合。假設(shè)線圈沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，則下列說(shuō)法正確的是（）A．線圈通過(guò)圖中位置瞬間，AB邊的電流方向由A到B B．線圈通過(guò)圖中位置瞬間，穿過(guò)線圈的磁通量的變化率為零 C．線圈通過(guò)圖中位置瞬間，通過(guò)電阻的電流瞬時(shí)值最大 D．若使線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度增大一倍，那么通過(guò)電阻電流的有效值變?yōu)樵瓉?lái)的倍隨堂練習(xí)1．（2021春?海珠區(qū)校級(jí)月考）如圖甲所示，阻值為5Ω、匝數(shù)為10匝的閉合矩形線圈，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)如圖乙所示。則可以判斷（）A．t＝0時(shí)刻，通過(guò)線圈的磁通量為0 B．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的表達(dá)式為e＝5sin（50t）（v） C．穿過(guò)線圈的磁通量的最大值為Wb D．線圈轉(zhuǎn)一周所產(chǎn)生的熱量為5J2．（2021?晉江市模擬）在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)動(dòng)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖甲所示。產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示。則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．t＝0.01s時(shí)，線框平面與磁感線相互垂直 B．該線框產(chǎn)生的感應(yīng)電流每秒鐘電流方向改變100次 C．t＝0.005s時(shí)，線框磁通量最大 D．電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值22V時(shí)，線圈平面與中性面夾角為45°3．（2021春?臨沂期中）一臺(tái)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電流的u﹣t圖象如圖所示，該交變電流（）A．電動(dòng)勢(shì)有效值為220V B．周期是0.01s C．在t＝0.01s時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量變化率最大 D．發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的交變電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝220sin100πt知識(shí)點(diǎn)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(shí)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(shí)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(dá)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(guò)大小相同的電阻，如果在交變電流的一個(gè)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(xì)描述交變電流的情況．若線圈通過(guò)中性面時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，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(dá)式分別為u＝Umsineq\f(2π,Τ)t，i＝Imsineq\f(2π,T)t.技巧點(diǎn)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(shí)間．在交變電流的圖像中，一個(gè)完整的正弦波形對(duì)應(yīng)的時(shí)間為一個(gè)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(shí)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(guó)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(dá)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(huì)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(guò)大小相同的電阻，如果在交變電流的一個(gè)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(dāng)電流是非正弦式交變電流時(shí)，必須根據(jù)有效值的定義求解．先計(jì)算交變電流在一個(gè)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(shuō)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(duì)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(duì)于非正弦式交變電流有效值的計(jì)算，時(shí)間一般選取一個(gè)周期．(3)凡涉及能量、電功以及電功率等物理量時(shí)均用有效值，在確定保險(xiǎn)絲的熔斷電流時(shí)也用有效值．例題精練1．（2021?五華區(qū)校級(jí)模擬）如圖所示是交流發(fā)電機(jī)示意圖。矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，與外電路電阻R形成閉合電路時(shí)，流過(guò)電阻的交流電流的有效值為I?，F(xiàn)將一個(gè)二極管與電阻R串聯(lián)，線圈不變，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度也不變，則串聯(lián)二極管后流過(guò)電阻的交流電的有效值為（）A．I B． C． D．2．（2021?珠海二模）如圖所示，正方形線框abcd繞對(duì)稱軸OO′在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速ω＝100rad/s，線框邊長(zhǎng)L＝0.1m，匝數(shù)N＝100，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.1T，圖示位置線框平面與磁感線平行閉合回路中線框的電阻r＝2Ω，外接電阻R＝8Ω。則（）A．圖中所示的瞬間，線框處于中性面 B．轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，穿過(guò)線框的磁通量最大值為0.1Wb C．電壓表讀數(shù)為 D．通過(guò)電阻R電流的有效值為1A隨堂練習(xí)1．（2021?煙臺(tái)模擬）在如圖甲所示的電路中，R1、R2是兩個(gè)定值電阻且R2＝2R1，與R2并聯(lián)的理想二極管D，其正向電阻可視為零、反向電阻為無(wú)窮大。接線柱a、b之間加一個(gè)如圖乙所示的交變電壓，Uab＞0時(shí)電壓為正值。則R1兩端電壓的有效值為（）A．10V B．10V C．20V D．20V2．（2021?南海區(qū)校級(jí)模擬）如圖甲所示為科技小制作的風(fēng)力發(fā)電機(jī)簡(jiǎn)易模型，在風(fēng)力的作用下，風(fēng)葉帶動(dòng)與其固定在一起的永磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速與風(fēng)速成正比。某一風(fēng)速時(shí)，線圈中產(chǎn)生的正弦式交變電流如圖乙所示，則（）A．t＝0.1s時(shí)穿過(guò)線圈的磁通量為零 B．磁鐵的角速度為20πrad/s C．風(fēng)速減半時(shí)電流的表達(dá)式為i＝0.6sin（20πt）A D．風(fēng)速減半時(shí)線圈中電流的有效值為0.6A3．（2021春?仁壽縣校級(jí)月考）如圖所示的交流電壓加在一阻值為22Ω的電阻兩端，下列說(shuō)法正確的是（）A．流過(guò)電阻的電流方向每秒改變50次 B．該交流電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式u＝110sin100πt（V） C．并聯(lián)在該電阻兩端的交流電壓表的示數(shù)為110V D．該電阻消耗的功率為1100W綜合練習(xí)一．選擇題（共20小題）1．（2021春?朝陽(yáng)區(qū)校級(jí)月考）如圖所示的幾種電流隨時(shí)間變化的圖線中，不屬于交變電流的是（）A． B． C． D．2．（2021春?薛城區(qū)期中）線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生交變電流的圖象如圖所示，由圖可知（）A．在A、C時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量為零 B．在B、D時(shí)刻線圈處于與中性面垂直的位置 C．從A時(shí)刻到D時(shí)刻線圈轉(zhuǎn)過(guò)的角度為π D．若從O時(shí)刻到D時(shí)刻經(jīng)過(guò)0.02s，則在1s內(nèi)交變電流的方向改變50次3．（2021春?船山區(qū)校級(jí)期中）一只矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過(guò)線圈的磁通量隨時(shí)間變化的圖像如圖所示，則下列說(shuō)法中正確的是（）A．t1時(shí)刻，線圈平面感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)達(dá)最大 B．t2時(shí)刻，線圈平面位于中性面 C．t3時(shí)刻，線圈平面磁通量變化率為零 D．t2時(shí)刻，線圈平面產(chǎn)生的感應(yīng)電流改變方向4．（2021春?沭陽(yáng)縣期中）一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)為e＝10sin（20πt）V，則下列說(shuō)法正確的是（）A．t＝0時(shí)，線圈位于中性面 B．t＝0時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量為零 C．t＝0時(shí)，線圈切割磁感線的有效速度最大 D．t＝0.4s時(shí)，電動(dòng)勢(shì)第一次出現(xiàn)最大值5．（2021春?濱州期中）交流發(fā)電機(jī)工作時(shí)的電動(dòng)勢(shì)的變化規(guī)律為e＝Em0sinωt，如果轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速提高一倍，其它條件不變，則（）A．電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式將變?yōu)閑＝Em0sin2ωt B．發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)有效值為Em0 C．交流電的周期將變?yōu)樵瓉?lái)的2倍 D．交流電的頻率變?yōu)樵瓉?lái)的6．（2021?福州三模）如圖所示為交流發(fā)電機(jī)模型，矩形金屬線固在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞與磁感線垂直的固定軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)電機(jī)的負(fù)載為定值電阻。已知線圈的內(nèi)阻r＝2Ω，定值電阻R＝6Ω，交流電流表為理想電表，線圈中產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值隨時(shí)間的變化規(guī)律為e＝8sin10πt（V），則下列說(shuō)法正確的是（）A．電流表的示數(shù)為1.4A B．該線圈轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為10rad/s C．線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)有效值為8V D．t＝0.25s時(shí)，線圈平面與中性面重合7．（2021春?煙臺(tái)期中）下列所給圖像中，能表示交流電的電流i隨時(shí)間t變化的是（）A． B． C． D．8．（2021?江蘇模擬）兩人在赤道上站立，各自手握金屬繩OPO′的一端，繞東西方向的水平軸沿順時(shí)針?lè)较騽蛩贀u動(dòng)，周期為T，將金屬繩連入電路，閉合回路如圖所示，取金屬繩在圖示的最高位置時(shí)為t＝0時(shí)刻，則下列說(shuō)法正確的是（）A．電路中存在周期為T的變化電流 B．t＝0時(shí)刻，回路磁通量最大，電路中電流最大 C．t＝時(shí)刻，電流向左通過(guò)靈敏電流計(jì) D．t＝時(shí)刻，回路磁通量最大，電路中電流最大9．（2021春?湖北期中）如圖所示，單匝線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，周期為T，轉(zhuǎn)軸O1O2垂直于磁場(chǎng)方向，線框電阻為2Ω。若線框從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)60°時(shí)感應(yīng)電流的瞬時(shí)值為1A。則下列說(shuō)法正確的是（）A．線框勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中消耗的電功率為8W B．線框中感應(yīng)電流的有效值為2A C．線框在圖示的位置磁通量變化率為零 D．從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，在任意時(shí)刻穿過(guò)線框磁通量的表達(dá)式為Φ＝sin（Wb）10．（2021?蚌埠三模）在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，匝數(shù)N＝100的矩形線圈繞垂直磁感線的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化規(guī)律如圖所示，則下列說(shuō)法正確的是（）A．t＝0.5×10﹣2s時(shí)，線圈平面與中性面重合 B．t＝1×10﹣2s時(shí)，線圈中磁通量變化率最大 C．穿過(guò)每一匝線圈的最大磁通量為1×10﹣3Wb D．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為50πrad/s11．（2021?南崗區(qū)校級(jí)三模）今年2、3月份，美國(guó)許多地方遭到了暴風(fēng)雪的襲擊，暴風(fēng)雪造成了德州全州大停電。居安思危，某同學(xué)利用所學(xué)知識(shí)自制發(fā)電機(jī)，交流發(fā)電機(jī)的模型示意圖如圖所示。磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5T，自制線圈匝數(shù)N＝500匝，面積S＝0.04m2，不計(jì)線圈內(nèi)阻，額定電壓為220V、20W的燈泡正常發(fā)光了1分鐘，下列說(shuō)法正確的是（）A．圖示位置感應(yīng)電流為零 B．線圈的轉(zhuǎn)速n＝r/s C．電壓表的示數(shù)為220V D．1分鐘內(nèi)該同學(xué)消耗的能量至少為1200J12．（2021春?盱眙縣校級(jí)月考）某交變電壓為u＝6sin100πtV，則（）A．用此交變電流作打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源時(shí)，打點(diǎn)周期為2s B．把額定電壓為6V的小燈泡接在此電源上，小燈泡正常發(fā)光 C．把額定電壓為6V的小燈泡接在此電源上，小燈泡將燒毀 D．耐壓6V的電容器可以直接用在此電源上13．（2021?歷城區(qū)校級(jí)模擬）如圖所示為四種電流的i﹣t圖象，其中圖②③中每段曲線均為余弦或正弦曲線的一部分，電流的最大值均為I0，下列說(shuō)法正確的是（）A．圖①②電流的有效值相等 B．圖②③電流變化周期相等 C．圖①電流的有效值是圖③的2倍 D．圖④電流的有效值等于圖③電流的有效值14．（2021春?順慶區(qū)校級(jí)月考）通過(guò)某電阻R的電流i與時(shí)間t的關(guān)系如圖所示，R＝10Ω，則從t＝0開(kāi)始到t＝1s的時(shí)間內(nèi)，電阻R上產(chǎn)生的熱量為（）A．125J B．250J C．375J D．500J15．（2021?金華模擬）如圖所示，電動(dòng)牙刷充電時(shí)將牙刷插入充電座內(nèi)，充電座中的線圈接入220V交流電，牙刷內(nèi)的線圈兩端獲得4.5V的電壓，再通過(guò)控制電路對(duì)牙刷內(nèi)部的直流充電電池充電，電池的電動(dòng)勢(shì)為2.4V，內(nèi)阻為0.1Ω，容量為800mA?h，10小時(shí)即可充滿。充滿電后用戶平均每天使用4分鐘，可以連續(xù)使用60天。關(guān)于此電動(dòng)牙刷的說(shuō)法正確的是（）A．充電座和牙刷內(nèi)線圈的匝數(shù)比為110：9 B．充電時(shí)，直流充電電池中的平均電流是800mA C．使用時(shí)電池的平均輸出功率為0.48W D．電池最多能提供的電能為6912J16．（2021春?雙峰縣校級(jí)月考）如圖所示的正方形線框abcd邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，每邊電阻均為r，在垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞cd軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，c、d兩點(diǎn)與一阻值為r的電阻相連，各表均可視為理想電表，導(dǎo)線電阻不計(jì)，則下列說(shuō)法中正確的是（）A．圖示時(shí)刻產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 B．當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，電壓表的示數(shù)為零 C．當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，電壓表的示數(shù)為BωL2 D．當(dāng)S閉合時(shí)，電流表的示數(shù)為17．（2021春?郫都區(qū)期中）通過(guò)一阻值R＝100Ω的電阻的交變電流如圖所示，其周期為1s。電阻兩端電壓的有效值為（）A．12V B．4V C．15V D．8V18．（2020秋?金臺(tái)區(qū)期末）“人工肺ecomo”呼吸機(jī)是治療新冠肺炎重癥的重要設(shè)備。一呼吸機(jī)接在電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律為μ＝311sin100πt（v）的交流電源上，正常工作時(shí)電流為2.5A，則（）A．該交流電的周期為50Hz B．該交流電每秒內(nèi)電流方向變化50次 C．該交流電的最大值為220V D．該呼吸機(jī)正常工作時(shí)的功率為550W19．（2020秋?鄭州期末）教學(xué)用發(fā)電機(jī)能夠產(chǎn)生正弦式交變電流，原理如圖所示。矩形線圈abcd面積為S，匝數(shù)為N，電阻為r，線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直磁場(chǎng)方向的軸OO′以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，利用該發(fā)電機(jī)向定值電阻R供電，電壓表和電流表均可視為理想電表。下列說(shuō)法正確的是（）A．線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)周期電流方向改變1次 B．電壓表的讀數(shù)為 C．線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)30°時(shí)，線圈中的電流為 D．線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)30°的過(guò)程中，通過(guò)線圈磁通量的變化量為BS20．（2020秋?咸陽(yáng)期末）如圖所示為一閉合導(dǎo)線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的正弦式交流電壓的變化圖象，則由圖可知下列正確的是（）A．該交流電壓的頻率為0.04Hz B．該交流電壓的有效值為5V C．t＝1×10﹣2s時(shí)，導(dǎo)線框恰好與磁場(chǎng)方向平行，磁通量為零 D．若將線框轉(zhuǎn)速增大一倍，則交流電壓的有效值為10V二．多選題（共10小題）21．（2021春?江州區(qū)校級(jí)期中）圖甲是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖，兩磁極N、S間的磁場(chǎng)可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，A為交流電流表，線圈繞垂直于磁場(chǎng)的水平軸OO′沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的交變電流隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示，以下判斷正確的是（）A．0.01s時(shí)穿過(guò)線圈的磁通量為零 B．交流電的頻率是100Hz C．0.01s時(shí)穿過(guò)線圈的磁通量變化率最大 D．0.02s時(shí)線框平面與中性面重合22．（2021春?福建期中）下列圖象描述的電流屬于交變電流的是（）A． B． C． D．23．（2021春?海淀區(qū)校級(jí)月考）一個(gè)閉合矩形線圈繞垂直于磁場(chǎng)方向的中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過(guò)線圈的磁通量隨時(shí)間變化的圖象如圖所示，下列說(shuō)法正確的是（）A．t1時(shí)刻，線圈經(jīng)過(guò)中性面 B．t2時(shí)刻，線圈經(jīng)過(guò)中性面 C．t3時(shí)刻，線圈的磁通量變化率最大 D．若線圈轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為ω＝0.5rad/s，線圈有n＝100匝，電動(dòng)勢(shì)最大值為100V24．（2021春?日照期中）海洋中蘊(yùn)藏著巨大的能量，利用海洋的波浪可以發(fā)電。在我國(guó)南海上有一浮桶式波浪發(fā)電燈塔，其原理示意圖如圖甲所示。浮桶內(nèi)的磁體通過(guò)支柱固定在暗礁上，浮桶內(nèi)置的線圈隨波浪相對(duì)磁體沿豎直方向運(yùn)動(dòng)，且始終處于磁場(chǎng)中，該線圈與阻值R＝15Ω的燈泡相連。浮桶下部由內(nèi)、外兩密封圓筒構(gòu)成（圖中斜線陰影部分），如圖乙所示，其內(nèi)為產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁體，與浮桶內(nèi)側(cè)面的縫隙忽略不計(jì)。匝數(shù)N＝200線圈所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.2T，線圈直徑D＝0.4m，線圈電阻r＝1Ω。重力加速度g取10m/s2，π2≈10。若浮桶隨波浪上下運(yùn)動(dòng)的速度可表示為v＝0.4πsinπt（m/s）。則下列說(shuō)法正確的是（）A．波浪發(fā)電產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)e的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝0.32sinπt（V） B．燈泡中電流i的瞬時(shí)值表達(dá)式為i＝4sinπt（A） C．燈泡的電功率為120W D．1分鐘內(nèi)線圈消耗的電能為960J25．（2021?遼寧模擬）兩人在赤道上站立，各自手握金屬繩OPO′的一端，繞東西方向的水平軸沿順時(shí)針?lè)较騽蛩贀u動(dòng)，周期為T，將金屬繩連入電路，閉合回路如圖所示，取金屬繩在圖示的最高位置時(shí)為t＝0時(shí)刻，則下列說(shuō)法正確的是（）A．電路中存在周期為T的變化電流 B．t＝0時(shí)刻，回路磁通量最大，電路中電流最大 C．t＝時(shí)刻，電流向左通過(guò)靈敏電流計(jì) D．t＝時(shí)刻，回路磁通量最大，電路中電流最小26．（2021?天津模擬）如圖所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)、匝數(shù)為N、電阻不計(jì)的正方形線圈abcd，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞轉(zhuǎn)軸OO′以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，軸OO′垂直于磁感線，制成一臺(tái)交流發(fā)電機(jī)，它與理想變壓器的原線圈連接，變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為1：3，滑動(dòng)變阻器R和定值電阻R1并聯(lián)后接在變壓器的輸出端。電壓表、電流表均為理想電表，下列判斷正確的是（）A．此時(shí)穿過(guò)線圈的磁通量為零 B．此時(shí)電壓表的示數(shù)為NBL2ω C．定值電阻消耗的功率為 D．當(dāng)僅當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片下滑時(shí)電流表的示數(shù)變大27．（2021??？谀M）如圖甲所示，一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為5：1，其原線圈接入如圖乙所示的正弦交流電，副線圈與負(fù)載電阻相連。若交流電壓表和交流電流表都是理想電表，則下列說(shuō)法中正確的是（）A．原線圈輸入的正弦交變電流的頻率是100Hz B．變壓器輸入電壓的最大值是220V C．電壓表的示數(shù)是44V D．若電流表的示數(shù)為0.50A，則變壓器的輸入功率是22W28．（2021?重慶模擬）經(jīng)測(cè)量，某居民家中交流電壓u與時(shí)間t的關(guān)系為u＝230sin（100πt）V，該居民家中正在使用阻值為100Ω的純電阻用電器，下列說(shuō)法正確的是（）A．流過(guò)該用電器的電流方向每秒改變100次 B．流過(guò)該用電器的電流方向每秒改變50次 C．該用電器兩端的最大電壓為230V D．該用電器兩端的最大電壓為230V29．（2021春?青白江區(qū)校級(jí)月考）某線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生交變電流的圖象如圖所示，由圖中信息可以判斷（）A．在A和C時(shí)刻線圈處于中性面位置 B．在B和D時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量為零 C．從A→D時(shí)刻線圈轉(zhuǎn)過(guò)的角度為π D．若從O→D時(shí)刻歷時(shí)0.02s，則在1s內(nèi)交變電流的方向改變100次30．（2021春?貴溪市校級(jí)月考）一矩形線圈，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖所示，由圖象可知（）A．t1和t3時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量為零 B．t1和t3時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量變化率為零 C．是從線圈平面與磁場(chǎng)方向平行的時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)的 D．每當(dāng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)u變換方向時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量都最大三．填空題（共10小題）31．（2021春?蕪湖期中）一交流電壓瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝110sin100πt（V），將該交流電壓加在一阻值為22Ω的電阻兩端，并聯(lián)在該電阻兩端的理想交流電壓表的示數(shù)為V，該電阻消耗的功率為W。32．（2021春?宜秀區(qū)校級(jí)月考）交流電壓表的讀數(shù)指的是交流電的有效值。（對(duì)的填A(yù)，錯(cuò)的填B）33．（2021?泉州模擬）如圖，電阻為r、面積為S的單匝矩形線圈，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞OO'軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，外電路電阻為R，圖示時(shí)刻線圈平面與磁場(chǎng)垂直，此時(shí)理想交流電流表的示數(shù)為，在線圈轉(zhuǎn)過(guò)一周的過(guò)程中，電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為。34．（2020秋?金臺(tái)區(qū)期末）如圖所示的交變電流的有效值I＝A（其中每個(gè)周期的后半周期的圖象為半個(gè)周期的正弦曲線）。若將此電流接在阻值R＝50Ω的電熱絲兩端，1s內(nèi)產(chǎn)生的熱量為J。35．（2020春?海珠區(qū)校級(jí)月考）交流發(fā)電機(jī)的原理如圖甲所示，閉合的矩形線圈放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞OO′軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在線圈中產(chǎn)生的交變電流隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示，已知線圈的電阻為R＝2.0Ω，求：（1）通過(guò)線圈導(dǎo)線的任一個(gè)橫截面的電流的最大值為A。（2）矩形線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的周期為s。（3）線圈電阻上產(chǎn)生的電熱功率是W。（4）保持線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，1min內(nèi)外界對(duì)線圈做的功是J。36．（2021春?宜秀區(qū)校級(jí)月考）矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在中性面時(shí)，通過(guò)線圈的磁通量最大。（對(duì)的填A(yù)，錯(cuò)的填B）37．（2021春?宜秀區(qū)校級(jí)月考）線圈每通過(guò)中性面一次，電流方向改變一次。（對(duì)的填A(yù)，錯(cuò)的填B）38．（2020秋?北碚區(qū)校級(jí)期末）如圖是一個(gè)正弦式交變電流的波形圖．該交流電流的峰值是A，有效值是A，周期是s，1秒鐘電流方向改變次。39．（2020秋?合肥期末）一交流電流的圖象如圖所示，由圖可知，該交變電流周期為s，用電流表測(cè)該電流示數(shù)為A，若該交流電流通過(guò)10Ω的電阻時(shí)，電阻消耗的電功率為W。40．（2020春?西城區(qū)校級(jí)月考）如圖所示，ABCD是一個(gè)豎直的矩形導(dǎo)線框，全部處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框面積為S，線框繞水平固定軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。線圈平面與磁感線夾角為時(shí)（填“0°”或“90°”），感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大；從如圖所示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化規(guī)律為e＝。四．計(jì)算題（共8小題）41．（2021春?鼓樓區(qū)校級(jí)期中）如圖所示，線圈abcd的面積是0.05m2，共100匝，線圈的總電阻r＝1Ω，外接電阻R＝9Ω，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝T.當(dāng)線圈以300r/min的轉(zhuǎn)速勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)，問(wèn)：（1）若從線圈處于中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，寫出線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式；（2）線圈轉(zhuǎn)過(guò)s時(shí)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值多大？（3）電路中，電壓表和電流表的示數(shù)各是多少？（第3小題答案請(qǐng)保留3位有效數(shù)字）42．（2020春?成都期中）如圖所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)＝0.2m的正方形單匝線框abcd，總電阻為r＝2Ω，外電路的電阻為R＝8Ω。線框處于足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝1T。t＝0時(shí)，線框平面與磁場(chǎng)方向垂直。若線框從t＝0時(shí)開(kāi)始，以角速度ω＝200rad/s繞ab邊勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。求：（1）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值；（2）線框abcd的輸出功率；（3）從t＝0到t＝×10﹣2s的時(shí)間內(nèi)，通過(guò)電阻R的電荷量。43．（2020秋?北侖區(qū)校級(jí)期中）如圖所示，在B＝0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè)n＝100匝的矩形線圈，邊長(zhǎng)L1＝0.1m、L2＝0.2m，線圈從圖中位置開(kāi)始繞中心軸OO′以角速度ω＝314rad/s逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，求：（1）線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值和有效值；（2）線圈轉(zhuǎn)過(guò)圓周過(guò)程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值；（3）線圈轉(zhuǎn)過(guò)30°時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值。44．（2021春?福州期中）如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，正方形線圈邊長(zhǎng)為L(zhǎng)、匝數(shù)為N、電阻為r，線圈固定不動(dòng)，磁場(chǎng)繞著線圈的中心軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，其角速度為ω。外電路電阻為R，電壓表為理想電表。t＝0時(shí)，線圈平面與磁感線平行，求：（1）t＝0時(shí)通過(guò)線圈感應(yīng)電流的方向；（2）電壓表的讀數(shù)；（3）從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中流過(guò)電阻R的電荷量。45．（2020春?霍邱縣校級(jí)月考）如圖所示為一個(gè)小型交流發(fā)電機(jī)的原理圖，其矩形線框的面積為S，共有N匝，線框的總電阻為r，線框處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以通過(guò)滑環(huán)K和電刷L保持與外電路電阻R的連接，在外力作用下線框以恒定的角速度繞垂直于磁場(chǎng)的線框平面內(nèi)的對(duì)稱軸OO'勻速轉(zhuǎn)動(dòng)（不計(jì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸及滑環(huán)與電刷的摩擦）。推導(dǎo)發(fā)電機(jī)線框產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值的表達(dá)式Em＝NBSω。46．（2020秋?沙坪壩區(qū)校級(jí)月考）圖甲為一臺(tái)小型交流發(fā)電機(jī)構(gòu)造示意圖，線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的正弦規(guī)律圖象如圖乙所示。發(fā)電機(jī)線圈匝數(shù)為300匝、內(nèi)阻為1Ω，外接燈泡的電阻恒為9Ω，求：（1）發(fā)電機(jī)1s內(nèi)輸出的電能；（2）在1×10﹣2s時(shí)刻，穿過(guò)線圈的磁通量。47．（2020春?秀嶼區(qū)校級(jí)月考）如圖所示，一小型發(fā)電機(jī)內(nèi)有n＝100匝矩形線圈，線圈面積S＝0.10m2，線圈電阻可忽略不計(jì)。在外力作用下矩形線圈在B＝0.10T勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，以恒定的角速度ω＝100πrad/s繞垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)電機(jī)線圈兩端與R＝100Ω的電阻構(gòu)成閉合回路。求線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值。48．（2020春?昌吉市期中）有一正弦交流電，它的電壓隨時(shí)間變化的圖象如圖所示，試寫出：（1）電壓的峰值；（2）交變電流的有效值（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）；（3）交變電流的頻率；（4）電壓的瞬時(shí)表達(dá)式。交變電流知識(shí)點(diǎn)一：交變電流一、交變電流1．交變電流：大小和方向隨時(shí)間做周期性變化的電流叫作交變電流，簡(jiǎn)稱交流．2．直流：方向不隨時(shí)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(jī)的線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)軸與磁場(chǎng)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(dāng)線圈平面位于中性面時(shí)，線圈中的磁通量最大，線圈中的電流為零．2．從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，線圈中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式：e＝Emsinωt，Em叫作電動(dòng)勢(shì)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(jiǎn)稱正弦式電流．4．正弦式交變電流和電壓電流表達(dá)式i＝Imsin_ωt，電壓表達(dá)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(jī)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(jī)：電樞轉(zhuǎn)動(dòng)，磁極不動(dòng)．(2)旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)：磁極轉(zhuǎn)動(dòng)，電樞不動(dòng)．技巧點(diǎn)撥一、交變電流與直流1．交變電流大小和方向隨時(shí)間做周期性變化的電流叫作交變電流，簡(jiǎn)稱交流．2．常見(jiàn)的交變電流的波形圖實(shí)際應(yīng)用中，交變電流有著不同的變化規(guī)律，常見(jiàn)的有以下幾種，如下圖所示．3．直流方向不隨時(shí)間變化的電流叫作直流，大小和方向都不隨時(shí)間變化的電流叫作恒定電流．二、兩個(gè)特殊位置假定線圈繞OO′軸沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，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(chǎng)垂直的位置，此時(shí)Φ最大，eq\f(ΔΦ,Δt)為0，e為0，i為0.線圈經(jīng)過(guò)中性面時(shí)，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(shí)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(shí)值表達(dá)式(1)從中性面位置開(kāi)始計(jì)時(shí)e＝Emsinωt，i＝Imsinωt，u＝Umsinωt(2)從與中性面垂直的位置開(kāi)始計(jì)時(shí)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(gè)特殊值對(duì)應(yīng)的位置：①e＝0(或i＝0)時(shí)：線圈位于中性面上，此時(shí)eq\f(ΔΦ,Δt)＝0，Φ最大．②e最大(或i最大)時(shí)：線圈平行于磁感線，此時(shí)eq\f(ΔΦ,Δt)最大，Φ＝0.(3)e、i大小和方向隨時(shí)間的變化規(guī)律．例題精練1．（2021春?倉(cāng)山區(qū)校級(jí)期中）一閉合矩形線圈繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，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(shí)刻線圈平面位于中性面 D．t＝5s時(shí)刻線圈平面位于中性面2．（2021春?黃埔區(qū)校級(jí)期中）單匝矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生交流電，穿過(guò)線圈的磁通量變化如圖所示，則下列說(shuō)法正確的是（）A．t0時(shí)刻線圈電動(dòng)勢(shì)最大 B．2t0時(shí)刻線圈處在中性面位置 C．線圈電動(dòng)勢(shì)峰值為 D．若線圈匝數(shù)變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，則感應(yīng)電流也變?yōu)樵瓉?lái)的2倍隨堂練習(xí)1．（2021?永州模擬）交流發(fā)電機(jī)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(gè)線圈的電阻為r。在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中，線圈繞OO′軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，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(dòng)時(shí)可以通過(guò)滑環(huán)和電刷保持與外電路相連。關(guān)于發(fā)電過(guò)程中的四個(gè)狀態(tài)，下列說(shuō)法正確的是（）A．線圈轉(zhuǎn)到圖甲位置時(shí)，通過(guò)線圈的磁通量為NBS B．線圈轉(zhuǎn)到圖乙位置時(shí)，通過(guò)線圈的磁通量的變化率為NBSω C．線圈轉(zhuǎn)到圖丙位置時(shí)，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(shí)，AB邊感應(yīng)電流方向?yàn)锳→B→C→D2．（2021春?榕城區(qū)校級(jí)月考）如圖（a），在同一平面內(nèi)固定有一長(zhǎng)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(dòng)勢(shì)（）A．在t＝時(shí)為零 B．在t＝時(shí)改變方向 C．在t＝時(shí)最大，且沿逆時(shí)針?lè)较?D．在t＝T時(shí)最大，且沿順時(shí)針?lè)较?．（2021?武漢模擬）一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生正弦式交變電流，電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖線a所示。僅調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速，電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖線b所示，則圖線b電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的表達(dá)式是（）A．e＝100sin5πt（V） B．e＝100sin（V） C．e＝120sin5πt（V） D．e＝120sin（V）知識(shí)點(diǎn)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(shí)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(shí)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(dá)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(guò)大小相同的電阻，如果在交變電流的一個(gè)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(xì)描述交變電流的情況．若線圈通過(guò)中性面時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，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(dá)式分別為u＝Umsineq\f(2π,Τ)t，i＝Imsineq\f(2π,T)t.技巧點(diǎn)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(shí)間．在交變電流的圖像中，一個(gè)完整的正弦波形對(duì)應(yīng)的時(shí)間為一個(gè)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(shí)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(guó)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(dá)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(huì)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(guò)大小相同的電阻，如果在交變電流的一個(gè)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(dāng)電流是非正弦式交變電流時(shí)，必須根據(jù)有效值的定義求解．先計(jì)算交變電流在一個(gè)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(shuō)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(duì)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(duì)于非正弦式交變電流有效值的計(jì)算，時(shí)間一般選取一個(gè)周期．(3)凡涉及能量、電功以及電功率等物理量時(shí)均用有效值，在確定保險(xiǎn)絲的熔斷電流時(shí)也用有效值．例題精練1．（2021春?永濟(jì)市校級(jí)期末）如圖甲所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(dòng)，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)圖像如圖乙中曲線a、b所示，則（）A．兩次t＝0時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量均為零 B．曲線a、b對(duì)應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為2：3 C．曲線a表示的交變電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值為e＝15sin25πt（V） D．曲線b表示的交變電動(dòng)勢(shì)最大值為10V2．（2021春?永濟(jì)市校級(jí)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(gè)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(xí)1．（2021春?黎川縣校級(jí)期末）一交變電壓隨時(shí)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(jī)的示意圖，兩磁極N、S間的磁場(chǎng)可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，V為交流電壓表，電阻R＝1Ω.線圈繞垂直于磁場(chǎng)的水平軸OO'沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的交變電流隨時(shí)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(dòng)的角速度為50πrad/s C．0.01s時(shí)線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直 D．0.02s時(shí)電阻R中電流的方向?yàn)閍→R→b3．（2021春?鼓樓區(qū)校級(jí)期中）單匝閉合炬形線框電阻為R，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過(guò)線框的磁通量Φ與時(shí)間t的關(guān)系圖象如圖所示。下列說(shuō)法正確的是（）A．時(shí)刻線框平面與中性面垂直 B．線框的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(guò)程中線框的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為綜合練習(xí)一．選擇題（共20小題）1．（2021?湖北模擬）在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)動(dòng)軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖甲所示，產(chǎn)生的交變電流i隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖乙所示。下列說(shuō)法正確的是（）A．t＝0.02s時(shí)，穿過(guò)線框的磁通量最大 B．t＝0時(shí)，線框中磁通量的變化率為零 C．t＝s時(shí)，通過(guò)線框的瞬時(shí)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(gè)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過(guò)線圈的磁通量隨時(shí)間變化的Φ﹣t圖象如圖所示。下列說(shuō)法中正確的是（）A．t＝0時(shí)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(shí)，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 C．t＝0.02s時(shí)，線圈磁通量的變化率為零 D．t＝0.03s時(shí)，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(zhǎng)為0.5m的正方形線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.4T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞轉(zhuǎn)軸OO'以角速度311rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，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(jì)正方形線圈的電阻，下列說(shuō)法正確的是（）A．當(dāng)線圈平面與磁場(chǎng)垂直時(shí)，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(huì)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(qiáng)磁場(chǎng)中，一線框繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線框通過(guò)電刷、圓環(huán)、導(dǎo)線等與定值電阻組成閉合回路。t1、t2時(shí)刻線框分別轉(zhuǎn)到圖甲、乙所示的位置，下列說(shuō)法正確的是（）A．t1時(shí)刻，穿過(guò)線框的磁通量最大 B．t1時(shí)刻，電阻中的電流最大，方向從右向左 C．t2時(shí)刻，穿過(guò)線框的磁通量變化最快 D．t2時(shí)刻，電阻中的電流最大，方向從右向左5．（2021春?靜海區(qū)校級(jí)月考）一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)軸線勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的正弦式交變電流，其電動(dòng)勢(shì)的變化規(guī)律如圖線a所示。當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，電動(dòng)勢(shì)的變化規(guī)律如圖線b所示。以下關(guān)于這兩個(gè)正弦式電流的說(shuō)法正確的是（）A．圖線a電動(dòng)勢(shì)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(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量均為零 D．圖線b電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝100sinπt（V）6．（2021春?天河區(qū)校級(jí)月考）一只閉合的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過(guò)線圈的磁通量隨時(shí)間的變化圖像如圖所示，則下列說(shuō)法正確的是（）A．t＝0時(shí)刻，穿過(guò)線圈平面的磁通量的變化率最大 B．t＝0時(shí)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(shí)刻，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(jìn)，全國(guó)發(fā)電量、用電量出現(xiàn)明顯回升，如圖所示，甲為一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)構(gòu)造示意圖，單匝線圈逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的交變電流隨時(shí)間變化，其圖像如圖乙所示，下列說(shuō)法正確的是（）A．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，電流的方向改變1次 B．電流隨時(shí)間變化的規(guī)律為i＝10sin10πt（A） C．在t＝0.05s到t＝0.1s時(shí)間內(nèi)，穿過(guò)線圈的磁通量逐漸增大 D．若只將線圈轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，則小燈泡的功率變?yōu)樵瓉?lái)的4倍8．（2021?3月份模擬）一個(gè)匝數(shù)為N＝100匝的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過(guò)線圈的磁通量隨時(shí)間變化的圖像如圖所示，則下列說(shuō)法中正確的是（）A．t＝0時(shí)刻，線圈位于與中性面垂直的位置 B．t＝0.01s時(shí)刻，線圈磁通量的變化率最大 C．t＝0.02s時(shí)刻，線圈瞬時(shí)電流達(dá)到最大 D．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值為2000π（V）9．（2021?豐臺(tái)區(qū)一模）由交流發(fā)電機(jī)、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(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是（）A．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中AD、BC邊產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) B．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)到圖中位置時(shí)，感應(yīng)電流方向?yàn)锳DCBA C．線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，交流電流表指針左右擺動(dòng) D．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)到中性面的瞬間，電路中的電流最大10．（2021?朝陽(yáng)區(qū)一模）如圖所示，（甲）→（乙）→（丙）→（?。祝┻^(guò)程是交流發(fā)電機(jī)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(gè)電刷分別壓在兩個(gè)滑環(huán)上，線圈在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以通過(guò)滑環(huán)和電刷保持與外電路連接。已知線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω，轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中電路中的最大電流為Im。下列選項(xiàng)正確的是（）A．在如圖（甲）位置時(shí)，線圈中的磁通量最大，感應(yīng)電流為零 B．從如圖（乙）位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，線圈中電流i隨時(shí)間t變化的關(guān)系式為i＝Imsinωt C．在如圖（丙）位置時(shí)，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(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，cd邊電流方向?yàn)閏→d11．（2021?福田區(qū)校級(jí)模擬）有一種自動(dòng)溫控加熱裝置，電阻絲接如圖所示的正弦交流電后開(kāi)始加熱，當(dāng)溫度達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，自動(dòng)控制裝置啟動(dòng)，使得負(fù)半周波形的電流不能通過(guò)電阻絲，從而進(jìn)入保溫狀態(tài)。下列說(shuō)法正確的是（）A．溫控裝置啟動(dòng)前，電阻絲兩端的電壓為V B．溫控裝置啟動(dòng)前，通過(guò)電阻絲的交流電頻率為0.5Hz C．溫控裝置啟動(dòng)后，電阻絲兩端的電壓為110V D．溫控裝置啟動(dòng)后，電阻絲兩端的電壓為V12．（2021?歷下區(qū)校級(jí)模擬）在勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(dòng)，線框電阻為0.5Ω，線框磁通量Φ隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖所示，下列說(shuō)法正確的是（）A．t＝0.5s時(shí)，線框平面與中性面平行 B．線框產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)最大值為20V C．線框轉(zhuǎn)動(dòng)一周產(chǎn)生的焦耳熱約為80J D．從到的過(guò)程中，線框的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為4V13．（2021?青秀區(qū)校級(jí)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(shí)間t變化的正弦曲線如圖（b）所示。下列說(shuō)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(jí)三模）圖甲是某發(fā)電機(jī)的示意圖，正方形金屬線框邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，其兩端與兩個(gè)半圓環(huán)相連，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以恒定角速度繞OO′軸轉(zhuǎn)動(dòng)。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(jì)，則金屬框轉(zhuǎn)動(dòng)一周（）A．框內(nèi)電流方向不變 B．電動(dòng)勢(shì)的有效值大于 C．流過(guò)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(jī)是我們教學(xué)中常用的演示工具，它的簡(jiǎn)化圖如圖乙所示．該手搖式交流發(fā)電機(jī)的矩形線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞中軸線OO′以恒定角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的交流電通過(guò)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(chǎng)方向的位置轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中（）A．電壓表V的示數(shù)為nBSω B．通過(guò)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(shí)線圈中的電流為16．（2021春?沙坪壩區(qū)校級(jí)月考）圖甲是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線圈繞與磁場(chǎng)方向垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的正弦規(guī)律圖象如圖乙所示，發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻為10Ω，外接一只電阻為100Ω的燈泡，不計(jì)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(jī)線圈產(chǎn)生的焦耳熱為0.4J17．（2021春?越秀區(qū)校級(jí)期中）如圖所示為一交流發(fā)電機(jī)的原理示意圖，其中矩形線圈abcd的邊長(zhǎng)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(qiáng)度B＝0.050T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度ω＝100πrad/s。線圈兩端通過(guò)電刷E、F與阻值R＝4.8Ω的定值電阻連接。計(jì)算時(shí)π取3，則（）A．圖中時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量為0.5Wb B．若從線圈經(jīng)過(guò)中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，則線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的函數(shù)表達(dá)式為e＝150cos300t（V） C．此發(fā)電機(jī)在上述工作狀態(tài)下的輸出功率為2160W D．若從線圈經(jīng)過(guò)中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，經(jīng)過(guò)周期時(shí)間通過(guò)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(shí)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(shí)線所對(duì)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(jí)月考）甲交流發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)e甲＝emsinωt。另一臺(tái)交流發(fā)電機(jī)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(dòng)勢(shì)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(jí)月考）如圖是一個(gè)交變電流的電流強(qiáng)度i隨時(shí)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(dāng)通過(guò)自感系數(shù)為L(zhǎng)的線圈中的電流i發(fā)生變化時(shí)，線圈中的自感電動(dòng)勢(shì)e（理想線圈兩端的電壓u＝e）的計(jì)算式為e＝L，其中是電流的變化率（即電流對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)）．現(xiàn)將一交變電流i＝Imsinωt通過(guò)一自感系數(shù)為L(zhǎng)的理想線圈，并將線圈兩端的電壓的有效值U和通過(guò)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(shuō)法中正確的是（）A．當(dāng)通過(guò)線圈的電流瞬時(shí)值最大時(shí)，線圈兩端的電壓瞬時(shí)值也達(dá)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(guò)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(guò)線圈的電流有效值越大22．（2021春?荔灣區(qū)校級(jí)期中）圖甲是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖。在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線圈繞與磁場(chǎng)方向垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間交變化的正弦規(guī)律圖象如圖乙所示，發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻為10Ω，外接一只電阻為90Ω的燈泡。不計(jì)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(shí)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(shí)間內(nèi)通過(guò)燈泡的電量為023．（2021?曲靖模擬）如圖所示，交流發(fā)電機(jī)的矩形線圈邊長(zhǎng)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(qiáng)度B＝0.2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸以r/s的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，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(kāi)始計(jì)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)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(shí)，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(qiáng)度為B勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，以恒定的角速度ω繞垂直于磁場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的是（）A．穿過(guò)線框磁通量為BS的時(shí)刻，線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零 B．穿過(guò)線框的磁通量為零時(shí)磁通量的變化率也最小 C．線框轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程中，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值為BωS D．線框由圖示位置轉(zhuǎn)動(dòng)四分之一周過(guò)程中，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值為25．（2021春?海淀區(qū)校級(jí)月考）一個(gè)矩形線圈繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖所示，下列說(shuō)法正確的是（）A．從線圈平面與磁場(chǎng)方向平行的時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí) B．t1和t3時(shí)刻，穿過(guò)線圈的磁通量為零 C．t1和t3時(shí)刻，穿過(guò)線圈的磁通量變化率的絕對(duì)值最大 D．每當(dāng)電動(dòng)勢(shì)e變換方向時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量的絕對(duì)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(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的dc邊勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，周期為0.2s，線圈電阻為5Ω。磁場(chǎng)只分布在dc邊的左側(cè)，若線圈從如圖所示開(kāi)始計(jì)時(shí)，線圈轉(zhuǎn)過(guò)30°時(shí)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(guò)90°的整個(gè)過(guò)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(yáng)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(shuō)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(jí)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(diǎn)和cd的中點(diǎn)的連線OO′恰好位于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界線上，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝T。若線圈從圖示位置開(kāi)始，以角速度ω＝10πrad/s繞OO′軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則以下判斷正確的是（）A．圖示位置線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為2V B．從圖示位置開(kāi)始轉(zhuǎn)過(guò)s時(shí)，閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值為e＝10V C．線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)180°的過(guò)程中，流過(guò)電阻R的電荷量為q＝×10﹣2C D．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q＝3.2J29．（2021春?煙臺(tái)期中）如圖甲所示，一豎直單匝矩形導(dǎo)線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞某一豎直固定軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，若從導(dǎo)線框轉(zhuǎn)動(dòng)到中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，通過(guò)導(dǎo)線框的磁通量Φ隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示，則下列說(shuō)法中正確的是（）A．t＝0.2s時(shí)，導(dǎo)線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 B．t＝0.3s與t＝0.5s時(shí)，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(dòng)勢(shì)的有效值為5πV D．t＝s時(shí)，導(dǎo)線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值為V30．（2021?鼓樓區(qū)校級(jí)模擬）如圖甲所示是一種振動(dòng)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(chǎng)中，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），線圈所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)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(zhǎng)，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)，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（摩擦等損耗不計(jì)），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(shí)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(shí)間變化圖像，每個(gè)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(jí)月考）一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的正弦規(guī)律圖象如圖甲所示。已知發(fā)電機(jī)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(shí)際消耗的功率為；（3）發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱。33．（2021春?平房區(qū)校級(jí)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(qiáng)度為B的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(dòng)，線框從中性面開(kāi)始轉(zhuǎn)過(guò)的過(guò)程中，通過(guò)導(dǎo)線橫截面的電荷量q＝．34．（2020春?綿陽(yáng)期末）如圖所示是通過(guò)某用電器的電流圖象，該交流電的頻率是Hz，通過(guò)該用電器的電流的有效值是A。35．（2020春?武勝縣校級(jí)月考）如圖所示，一邊長(zhǎng)為l的正方形線圈abcd繞對(duì)稱軸OO'在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為n＝120轉(zhuǎn)/分，若已知邊長(zhǎng)l＝20cm，匝數(shù)N＝20匝，磁感應(yīng)強(qiáng)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(gè)半圓形銅環(huán)M和N相連。M和N又通過(guò)固定的電刷P和Q與電阻R＝8Ω相連。在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，則從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)的電動(dòng)勢(shì)的最大值Em＝；從圖所示位置轉(zhuǎn)過(guò)90°過(guò)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(tái)江區(qū)校級(jí)期中）圖（a）為一交流發(fā)電機(jī)示意圖，線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞固定軸OO′沿順時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，圖（b）是該發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)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