作業(yè)47交變電流的產(chǎn)生與描述 一、選擇題圖4711(四川遂寧射洪月考)如圖471所示為一交流電電流隨時(shí)間變化的圖象，其中電流的正值為正弦曲線的正半周，其最大值為Im；電流的負(fù)值的強(qiáng)度為Im，則該交變電流的有效值為()A.ImB.C.Im D.Im解析：設(shè)電流的有效值為I，取一個(gè)周期時(shí)間，由電流的熱效應(yīng)得：R×(1×102 s)IR×(1×102 s)I2R×2×102s，解得：IIm，故選C.答案：C2(黑龍江哈六中模擬)兩個(gè)完全相同的電熱器，分別通以圖472甲、乙所示的峰值相等的矩形交變電流和正弦式交變電流，則這兩個(gè)電熱器的電功率之比P甲P乙等于()圖472A.1B21 C41 D11解析：矩形交變電流的有效值I1Im，正弦式交變電流的有效值I2，根據(jù)電功率公式PI2R得P甲P乙III21，故選項(xiàng)B正確答案：B圖4733如圖473所示，實(shí)驗(yàn)室一臺(tái)手搖交流發(fā)電機(jī)，內(nèi)阻r1.0 ，外接R9.0 的電阻閉合開(kāi)關(guān)S，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子以某一轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)e10sin10t(V)，則()A該交變電流的頻率為10 HzB該電動(dòng)勢(shì)的有效值為10 VC外接電阻R所消耗的電功率為10 WD電路中理想交流電流表的示數(shù)為 A解析：根據(jù)題意知，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度10rad/s，又2f，則該交變電流的頻率f5 Hz，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；該交變電流電動(dòng)勢(shì)的最大值Em10 V，則有效值E10 V，選項(xiàng)B正確；根據(jù)歐姆定律可得，電路中電流有效值I1.0 A，即電流表的示數(shù)為1.0 A，電阻R所消耗的電功率PI2R9.0 W，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤答案：B4(河南開(kāi)封一模)如圖474所示，甲為一臺(tái)小型發(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)律如圖乙所示發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻為1 ，外接燈泡的電阻為9 恒定不變，則下列說(shuō)法中正確的是() 圖474A電壓表的示數(shù)為6 VB發(fā)電機(jī)的輸出功率為4 WC在1.0×102 s時(shí)刻，穿過(guò)線圈的磁通量最大D在1.0×102 s時(shí)刻，穿過(guò)線圈的磁通量變化率最大解析：由圖象可知，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電壓的最大值為6 V，電壓的有效值是6 V，電壓表測(cè)量的是燈泡兩端的電壓，所以電壓表示數(shù)為×6 V5.4 V，所以A錯(cuò)誤由P知，PW3.24 W，所以B錯(cuò)誤在t1×102 s時(shí)刻，由圖象可知此時(shí)的電動(dòng)勢(shì)為零，那么此時(shí)的磁通量應(yīng)該最大，所以C正確感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與磁通量的變化率成正比，該時(shí)刻磁通量的變化率為零，所以D錯(cuò)誤答案：C圖4755如圖475所示，圖線a是線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的正弦交流電的圖象，當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，所產(chǎn)生的正弦交流電的圖象如圖線b所示以下關(guān)于這兩個(gè)正弦交流電的說(shuō)法中正確的是()A線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為12B交流電a的電壓瞬時(shí)值u10sin0.4t(V)C交流電b的電壓最大值為VD在圖中t0時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量為零解析：產(chǎn)生的正弦交流電的周期之比為23，線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為32，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；交流電a的周期為0.4 s，交流電a的電壓瞬時(shí)值u10sin5t(V)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由最大值EmnBS可知，二者最大值之比為32，交流電b的電壓最大值為 V，選項(xiàng)C正確；在t0時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，穿過(guò)線圈的磁通量最大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤答案：C6(安徽池州期末)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476甲所示已知發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻為5.0 ，現(xiàn)外接一只電阻為95.0 的燈泡，如圖乙所示，則()圖476A電壓表V的示數(shù)為220 VB電路中的電流方向每秒鐘改變50次C燈泡實(shí)際消耗的功率為484 WD發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的電熱為24.2 J解析：產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值為220 V，通過(guò)燈泡中的電流I2.2 A，電壓表示數(shù)為UIR2.2×95 V209 V，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；交變電流頻率為50 Hz，電路中的電流方向每秒鐘改變100次，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；燈泡實(shí)際消耗的功率為PUI209×2.2 W459.8 W，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的電熱為QI2rt2.22×5×1 J24.2 J，選項(xiàng)D正確答案：D7(山東濰坊實(shí)驗(yàn)中學(xué)三測(cè))如圖477所示為某小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖，其矩形線圈abcd的面積為S0.03 m2，共有10匝，線圈總電阻為r1 ，線圈處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為T(mén)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，可繞與磁場(chǎng)方向垂直的固定對(duì)稱(chēng)軸OO轉(zhuǎn)動(dòng)，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電阻R9 連接在外力作用下線圈以10(rad/s)繞軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的是()圖477A電阻R的發(fā)熱功率是36 WB交流電流表的示數(shù)是06 AC用該交流發(fā)電機(jī)給電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器供電時(shí)，打點(diǎn)的時(shí)間間隔一定為0.02 sD如果將電阻R換成標(biāo)有“6 V3 W”字樣的小燈泡，小燈泡能正常工作解析：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值：EmnBS10××10×0.03 V6V，電動(dòng)勢(shì)有效值：E6 V，電路中的電流：IA0.6 A，則交流電流表的示數(shù)是0.6 A，選項(xiàng)B正確；電阻R的發(fā)熱功率是PRI2R3.24 W，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；交流電的周期：Ts0.2 s，則用該交流發(fā)電機(jī)給電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器供電時(shí)，打點(diǎn)的時(shí)間間隔一定為0.2 s，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；如果將電阻R換成標(biāo)有“6 V3 W”字樣的小燈泡，小燈泡的電阻RL12，小燈泡兩端的電壓ULRL×12 V5.54 V，故小燈泡不能正常工作，選項(xiàng)D錯(cuò)誤答案：B圖4788(河北保定定州期末)(多選)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)如圖478所示，則()At1時(shí)刻線圈中磁通量為零Bt2時(shí)刻線圈中磁通量變化率最大Ct3時(shí)刻線圈中磁通量最大Dt4時(shí)刻線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直解析：t1時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，磁通量最大，此時(shí)線圈位于中性面，故A錯(cuò)誤；t2時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，線圈平面與中性面垂直，故磁通量的變化率最大，故B正確；t3時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，線圈通過(guò)中性面，磁通量最大，故C正確；t4時(shí)刻線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，磁通量變化率最大，線圈平面與中性面垂直，與磁感線平行，故D錯(cuò)誤答案：BC9(多選)一正弦交流電源的ut圖象如圖479甲所示，將它接在圖479乙所示電路的e、f兩端，若電阻的阻值為110 ，電源的內(nèi)阻不計(jì)，交流電壓表是量程為250 V的理想電表，則下列說(shuō)法中正確的是()圖479A通過(guò)電阻的電流方向1秒鐘改變50次B交流電壓表示數(shù)為220 VC產(chǎn)生該交流電的線圈在磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為100 rad/sD在1分鐘內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量為5.28×104 J解析：由圖甲知交流電的周期為T(mén)0.02 s，頻率f50 Hz，而一個(gè)周期內(nèi)電流方向改變兩次，即通過(guò)電阻的電流方向1秒鐘改變100次，A選項(xiàng)錯(cuò)交流電壓的峰值為220V，有效值為220 V，B選項(xiàng)對(duì)由100 rad/s可知，C選項(xiàng)對(duì)由Qt得，在1分鐘內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量為2.64×104 J，D選項(xiàng)錯(cuò)答案：BC圖471010(多選)如圖4710所示，N匝矩形導(dǎo)線框以角速度在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線框面積為S，線框的電阻、電感均不計(jì)，外電路接有電阻R、理想交流電流表和二極管D.二極管D具有單向?qū)щ娦?，即正向電阻為零，反向電阻無(wú)窮大下列說(shuō)法正確的是()A交流電流表的示數(shù)INBSB一個(gè)周期內(nèi)通過(guò)R的電荷量qCR兩端電壓的有效值UNBSD圖示位置電流表的示數(shù)為0圖4711解析：由圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生正弦交流電，電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值eNBS·sint，由于二極管具有單向?qū)щ娦裕瑒t電阻R的電壓隨時(shí)間變化的圖象如圖4711所示，所以有效值2·T，U，C選項(xiàng)錯(cuò)誤，由歐姆定律得I，A選項(xiàng)正確電流表顯示的是有效值，所以不為0，D選項(xiàng)錯(cuò)誤q，B選項(xiàng)正確答案：AB圖471211(多選)邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電流的最大值為Im，設(shè)燈泡的電阻為R，其他電阻不計(jì)從如圖4712所示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，則()A電路中電流的最大值ImB電路中電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為iImsintC電流表的讀數(shù)為D燈泡的電功率為R解析：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值EmBL2，則電流的最大值Im，選項(xiàng)A正確由線圈電流為最大值時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，故電路中電流的瞬時(shí)值表達(dá)式應(yīng)為iImcost，選項(xiàng)B錯(cuò)誤電流表的讀數(shù)為有效值，為IIm，選項(xiàng)C錯(cuò)誤燈泡的電功率PI2RIR，選項(xiàng)D正確答案：AD圖471312(安徽“江南十?！甭?lián)考)(多選)如圖4713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(chǎng)中的矩形線框MNPQ，以恒定的角速度繞對(duì)角線NQ轉(zhuǎn)動(dòng)已知MN長(zhǎng)為l1，NP長(zhǎng)為l2，線框電阻為R.在t0時(shí)刻線框平面與紙面重合，下列說(shuō)法正確的是()A矩形線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值為Bl1l2B矩形線框轉(zhuǎn)過(guò)半周時(shí)，通過(guò)線框的瞬時(shí)電流為零C矩形線框轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，通過(guò)線框的電荷量為D矩形線框在轉(zhuǎn)動(dòng)半周過(guò)程中產(chǎn)生的熱量為解析：矩形線框轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生正弦交變電流最大值：EmBl1l2，有效值EBl1l2，故A正確；轉(zhuǎn)過(guò)半周，線圈平面與磁場(chǎng)垂直，磁通量最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，瞬時(shí)電流為零，B正確；轉(zhuǎn)過(guò)一周通過(guò)橫截面的電荷量為零，C錯(cuò)誤；轉(zhuǎn)過(guò)半周時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Qt×，D正確答案：ABD二、非選擇題13如圖4714所示，光滑平行的長(zhǎng)金屬導(dǎo)軌固定在水平面上，相距L1 m，左端連接R2 的電阻，一質(zhì)量m0.5 kg、電阻r1 的導(dǎo)體棒MN垂直放置在兩平行金屬導(dǎo)軌上，彼此接觸良好，導(dǎo)軌的電阻不計(jì)在兩導(dǎo)軌間有這樣的磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向豎直向下，磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小隨x變化關(guān)系是B0.6sin(T)，x00.5 m；兩區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度大小關(guān)于直線x0.5 m對(duì)稱(chēng)圖4714(1)導(dǎo)體棒在水平向右的拉力F作用下，以速度v01 m/s勻速穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)，求此過(guò)程中感應(yīng)電流的最大值Im?(2)在(1)的情況下，求棒穿過(guò)磁場(chǎng)過(guò)程中拉力做的功W以及電阻R上產(chǎn)生的熱量QR?解析：(1)導(dǎo)體棒以不變的速度穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)，B0.6sinxv0t得B0.6sint由法拉第電磁感應(yīng)定律得 eBLv00.6sint V這是一正弦交流電，Em0.6 V由歐姆定律得Im0.2 A.(2)電流的有效值 I棒在磁場(chǎng)中的時(shí)間 t，s1 m拉力做功等于回路中產(chǎn)生的熱量WQI2(Rr)t電阻R上產(chǎn)生的熱量QRI2Rt代入數(shù)據(jù)解得W0.06 J，QR0.04 J.答案：(1)0.2 A(2)0.06 J0.04 J14如圖4715甲為小型旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)原理圖，其矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈的匝數(shù)n100、電阻r10 ，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)與電阻R連接，電阻R90 ，與R并聯(lián)的交流電壓表為理想電表在t0時(shí)刻，線圈平面與磁場(chǎng)方向平行，穿過(guò)每匝線圈的磁通量隨時(shí)間t按圖乙所示正弦規(guī)律變化求：圖4715(1)從t0時(shí)刻開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)四分之一周期過(guò)程中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)？(2)從t0時(shí)刻開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)四分之一周期過(guò)程中流過(guò)電阻R的電荷量？(3)電路中交流電壓表的示數(shù)？(4)從t0時(shí)刻開(kāi)始轉(zhuǎn)一周過(guò)程外力對(duì)線圈所做的功？解析：(1)V127.4 V.(2)A1.274 A，qt1.274×0.0157 C0.02 C.(3)線圈中的電動(dòng)勢(shì)的最大值為EmnBSnm·100×2.0×102×V200 V有效值E100VURE×100V90V127.3 V.(4)外力對(duì)線圈所做的功等于產(chǎn)生的總熱量，WQt×6.28×102 J12.56 J.答案：(1)127.4 V(2)0.02 C(3)127.3 V(4)12.56 J