交變電流的產(chǎn)生和描述練習(xí)

1、配餐作業(yè)交變電流的產(chǎn)生和描述?見(jiàn)學(xué)生用書P375A組基礎(chǔ)鞏固題1電吉他是利用電磁感應(yīng)原理工作的一種樂(lè)器。如圖甲所示為電吉他的拾音器的 原理圖，在金屬弦的下方放置有一個(gè)連接到放大器的螺線管。一條形磁鐵固定在 管內(nèi)，當(dāng)撥動(dòng)金屬弦后，螺線管內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，經(jīng)一系列轉(zhuǎn)化后可將電信 號(hào)轉(zhuǎn)為聲音信號(hào)。若由于金屬弦的振動(dòng)，螺線管內(nèi)的磁通量隨時(shí)間t的變化如圖乙所示，則螺線管內(nèi)感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化的圖象為（）甲乙A.B.C.D解析 由感應(yīng)電流公式1= R= n言，感應(yīng)電流大小與磁通量的變化率有關(guān)，在-1圖線上各點(diǎn)切線的斜率的絕對(duì)值反映感應(yīng)電流的大小，斜率的正、負(fù)號(hào)反映電流的方向；根據(jù)題圖乙，在 0 to時(shí)

2、間內(nèi)，感應(yīng)電流I的大小先減小到零，然后再 逐漸增大，電流的方向改變一次，同理分析 to 2to時(shí)間內(nèi)，只有B項(xiàng)符合要求。 答案 B2. 如圖所示，一交流發(fā)電機(jī)的矩形線圈共有10匝，其電阻r= 2 Q面積是0.2 m2,2在磁感應(yīng)強(qiáng)度B= 2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，若線圈從中性面位置開始繞垂直于磁場(chǎng)方向n的對(duì)稱軸00以3= 10n rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，向 R= 18 Q的電阻供電。貝S 以下說(shuō)法中正確的是（）A .該線圈產(chǎn)生的是余弦式交變電流B.線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為40 ViV2C .線圈開始轉(zhuǎn)動(dòng)S時(shí)流過(guò)電阻R的瞬時(shí)電流大小為2" AD .電阻R上消耗的電功率為9 W

3、解析 由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，其產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（感應(yīng)電流）將按照正弦規(guī) 律變化，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由于00為線圈的對(duì)稱軸，所以線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值應(yīng)為Em = 2nBS® = 20 V, B項(xiàng)錯(cuò)誤；線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e= 20sin10nV,所以其感應(yīng)電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為 i = sin10 nA,1 11故當(dāng)t= 60 s時(shí)，流經(jīng)電阻R的瞬時(shí)電流大小為i = sin（10氷麗）A = 2 A, C項(xiàng)錯(cuò) 誤；流經(jīng)R的電流的有效值為1=- A，所以電阻R上消耗的電功率為P= I2R= 9W, D項(xiàng)正確答案 D3. 如圖所示，矩形線圈abed與可變電容器

4、C、理想電流表 組成閉合電路。線圈 在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的 be邊勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度 3= 100 n rad/s 線圈的匝數(shù)N = 100匝，邊長(zhǎng)ab= 0.2 m、ad= 0.4 m,電阻不計(jì)。磁場(chǎng)只分布在V2bc邊的左側(cè)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小 B=礦 T。電容器放電時(shí)間不計(jì)。下列說(shuō)法正確的16 nA .該線圈產(chǎn)生的交流電動(dòng)勢(shì)峰值為50 VB.該線圈產(chǎn)生的交流電動(dòng)勢(shì)有效值為 25 2 VC .電容器的耐壓值至少為50 VD .電容器的電容C變大時(shí)，電流表的示數(shù)變小解析 該線圈產(chǎn)生的交流電動(dòng)勢(shì)峰值 Em = NB3 = 50 2 V, A項(xiàng)錯(cuò)誤；因?yàn)樵摼€圈產(chǎn)生的交流電不是完整的正弦式交

5、流電,只有一半，所以根據(jù)有效值的定義得X2= 詈T, E=黑，聯(lián)立解得電動(dòng)勢(shì)有效值 E' = 25泊V, B項(xiàng)正確；電容器 的耐壓值至少為50 2 V , C項(xiàng)錯(cuò)誤；電容器的電容C變大時(shí)，容抗變小，電容器 的充放電電流增大，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案 B4. （多選）如圖所示，處在垂直于紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的單匝矩形閉合線框MNPQ，以恒定的角速度 3繞對(duì)角線NQ轉(zhuǎn)動(dòng)。已知MN長(zhǎng)為1仆 NP長(zhǎng)為12，線框電阻為R°t= 0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 NBI1I2 3B.矩形線框轉(zhuǎn)過(guò)n時(shí)的電流為零Blll2D .矩形線

6、框轉(zhuǎn)過(guò)n過(guò)程中產(chǎn)生的熱量為TlB2|1l232R解析 矩形線框轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生正弦式交變電流,最大值為Blib 3 ,所以有效值E =C .矩形線框轉(zhuǎn)動(dòng)一周，通過(guò)線框任意橫截面的電荷量為Bl3, A項(xiàng)正確；轉(zhuǎn)過(guò)n時(shí)，線框平面與磁場(chǎng)垂直，磁通量最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 零，電流為零，B項(xiàng)正確；轉(zhuǎn)過(guò)一周，為零，通過(guò)橫截面的電荷量為零，C項(xiàng) 錯(cuò)誤；轉(zhuǎn)過(guò)n過(guò)程中產(chǎn)生的熱量Q= ERt= ER丄醴弘,D項(xiàng)正確。R R 3 2R答案 ABD5. A、B是兩個(gè)完全相同的電熱器，A通以圖甲所示的方波交變電流，B通以圖乙 所示的正弦交變電流，則兩電熱器的電功率之比Pa : Pb等于（）A. 5 : 4B. 3 : 2C.

7、2 : 1D. 2 : 1解析 根據(jù)電流有效值的定義可知1浪2 +殳2r£ = I甲R(shí)T,解得有效值I甲=:,；lo, 而I乙=當(dāng)2,根據(jù)功率的計(jì)算公式 P = I2R可得P甲：P乙=I甲:1乙 = 5 : 4,故A項(xiàng) 正確。答案A6. （20佃江蘇）（多選）某音響電路的簡(jiǎn)化電路圖如圖所示，輸入信號(hào)既有高頻成分，也有低頻成分，則（）A .電感Li的作用是通高頻B.電容C2的作用是通高頻C .揚(yáng)聲器甲用于輸出高頻成分D .揚(yáng)聲器乙用于輸出高頻成分解析 電感線圈對(duì)交流電的阻礙作用由感抗描述， Xl = 2 nL,頻率越高阻礙作用 越大，對(duì)輸入端的高頻和低頻交流信號(hào)的作用是通低頻阻高頻，所

8、以A項(xiàng)錯(cuò)誤;1電容對(duì)交流電的阻礙作用 Xc = 歳，頻率越高阻礙作用越小，所以是通高頻阻低 頻，故BD正確；C項(xiàng)錯(cuò)誤。答案 BD7. （2019浙江）（多選）在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)100匝的閉合矩形金屬線圈，繞與磁感線垂直的固定軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過(guò)該線圈的磁通量隨時(shí)間按圖示正弦規(guī)律變化。設(shè) 線圈總電阻為2 Q,則（）A. t= 0時(shí)，線圈平面平行于磁感線B. t= 1 s時(shí)，線圈中的電流改變方向C. t= 1.5 s時(shí)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大D .一個(gè)周期內(nèi)，線圈產(chǎn)生的熱量為 8<J解析t= 0時(shí)，磁通量為0,此時(shí)線圈平面平行于磁感線， 故A項(xiàng)正確；t= 1 s時(shí)， 在1s前后，磁通量的變化率不

9、變，所以線圈中的電流方向不變，故 B項(xiàng)錯(cuò)誤；t =1.5 s時(shí)，磁通量的變化率為0,線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0,故C項(xiàng)錯(cuò)誤；感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e= 100- = 4n cost（V）,4e2所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值E =寸2 V , 一個(gè)周期內(nèi)，線圈產(chǎn)生的熱量Q= R At= 8 n2 J,故D項(xiàng)正確。答案 AD8. 如圖xOy平面為光滑水平面，現(xiàn)有一長(zhǎng)為 d、寬為L(zhǎng)的線框MNPQ在外力F 作用下，沿x軸正方向以速度v做勻速直線運(yùn)動(dòng)，空間存在豎直方向的磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B= 2B0cosnx（式中B0為已知量）,規(guī)定豎直向下為磁感應(yīng)強(qiáng)度正方向，線框電阻為R，t= 0時(shí)刻MN邊恰好在y軸處，則下列說(shuō)法正確的是（）

10、B. t= 0時(shí)，外力大小F = 16B0L2Rn/t4B0L v cosdC .通過(guò)線框的瞬時(shí)電流l =A .外力F為恒力RD.經(jīng)過(guò)t= ©，線框中產(chǎn)生的電熱Q= 2BLvdvR解析 由于磁場(chǎng)是變化的，故切割產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也為變值，安培力也會(huì)變化， 故要保持其勻速運(yùn)動(dòng)，外力 F不能為恒力，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；t= 0時(shí)，左右兩邊處的 磁感應(yīng)強(qiáng)度均為2Bo，方向相反，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E = 4BoL v,拉力等于安培力，即8b2l2vF = 2BolL =0R，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；由于兩邊正好相隔半個(gè)周期，故產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)4B0L v cosd,故C項(xiàng)正確；由于瞬時(shí)電流成余弦規(guī)律變化，故可知感應(yīng)電流的

11、有效值I = 2 2：止v，故產(chǎn)生的電熱Q= I2Rt= 8B0R2vd，故D項(xiàng)錯(cuò)誤答案CB組能力提升題9. 一只電阻分別通過(guò)四種不同形式的電源，電流隨時(shí)間變化的情況如下圖所示，在相同時(shí)間內(nèi)電阻產(chǎn)生熱量最大的是（）A.B.C.D解析 A、B項(xiàng)中交變電流的頻率不同但有效值相同，均為 2 A, C項(xiàng)為恒定電 流，電流為15 A, D項(xiàng)為交流，其有效值為2 A，綜上所述，D項(xiàng)中的電流有效 值最大，產(chǎn)熱功率最大，D項(xiàng)正確。答案 D10. 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(gè)圓心角 為90°且關(guān)于O中心對(duì)稱的扇形區(qū)域內(nèi)分布有勻強(qiáng)磁場(chǎng)， 兩磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小 均為B、

12、方向相反且均與紙面垂直。導(dǎo)體桿 OM可繞O轉(zhuǎn)動(dòng)，M端通過(guò)滑動(dòng)觸點(diǎn)與圓環(huán)良好接觸，在圓心和圓環(huán)間連有電阻R,不計(jì)圓環(huán)和導(dǎo)體桿的電阻，當(dāng)桿OM以恒定角速度3逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，理想電流表 A的示數(shù)為（）、2BL2 3m BL2 3A B4R4RC 邁BL2 3D BL2 3C2RD2RB| 2解析 OM切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì) E=一尹,OM切割磁感線時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流I = R,設(shè)電流的有效值為I有效，則I有效RT= 2I2RX卡，解得I有效=常A項(xiàng)正確。答案A【解題技巧】電流表測(cè)量的是電流的有效值，求出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，然后由歐姆定律求出感應(yīng)電流,最后根據(jù)有效值的概念求出電流表示數(shù)。11. 侈選）如圖所示，某

13、電路上接有保險(xiǎn)絲、交流電壓表、“220 V, 900 W”的電飯鍋及“220 WOO W”的抽油煙機(jī)?，F(xiàn)接入u= 311sin100n（V）的交流電，下列說(shuō)法 正確的是（）A .交流電壓表的示數(shù)為311 VB. 1 s內(nèi)流過(guò)保險(xiǎn)絲的電流方向改變 100次C .電飯鍋的熱功率是抽油煙機(jī)的熱功率的4.5倍D .為保證電路正常工作，保險(xiǎn)絲的額定電流不能小于5A解析 由u= 311sin100 t（V）知，電壓最大值 Um= 311 V, f=50 Hz,1 s2 nUm內(nèi)電流方向改變100次，有效值為U =花=220 V,故A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；電飯 鍋的功率為抽油煙機(jī)功率的4.5倍，但抽油煙機(jī)不是純

14、電阻元件，其熱功率小于200P 1 100W，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；電路正常工作時(shí)的總功率 P= 1 100 W,有I = U = "22°° A = 5 A, 故D項(xiàng)正確。答案 BD12. 如圖所示電路，電阻 R1與電阻R2阻值相同，都為R,和R1并聯(lián)的D為理想 二極管（正向電阻可看作零，反向電阻可看作無(wú)窮大 ），在A、B間加一正弦交流電u = 20 2sin100 t V,則加在R2上的電壓有效值為（）A. 10 VB. 20 VC. 15VD. 5 10 V解析由有效值定義，+T=Rt,解得 U = 10 V，故選D項(xiàng)。答案 D13. 如圖所示，一個(gè)半徑為r的半圓形線

15、圈，以直徑ab為軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，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(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B。M和N是 兩個(gè)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(jì)，求：（1）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值。1（2）從圖示位置起轉(zhuǎn)過(guò)4轉(zhuǎn)的時(shí)間內(nèi)，負(fù)載電阻R上產(chǎn)生的熱量。1（3）從圖示位置起轉(zhuǎn)過(guò)"轉(zhuǎn)的時(shí)間內(nèi)，通過(guò)負(fù)載電阻 R的電荷量。（4）電流表的示數(shù)。解析 線圈繞軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在電路中產(chǎn)生如圖所示的交變電流此交變電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em = BSw = B - 2n= nBnr2。1(2) 在線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)4轉(zhuǎn)的時(shí)間內(nèi)，電動(dòng)勢(shì)的有效值為Em2 nBnr2E = 2一電阻R上產(chǎn)生的

16、熱量為Q=(3) 在線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)4轉(zhuǎn)的時(shí)間內(nèi)，電動(dòng)勢(shì)的平均值為E =詈, 通過(guò)R的電荷量2 jJBr_q= 1 睚"R= 2R。Em(4)設(shè)此交變電動(dòng)勢(shì)在一個(gè)周期內(nèi)的有效值為k丨 T eE，,由有效值的定義得 計(jì)專一ET,解得E，Em2，E，2 2 口故電流表的示數(shù)為i=e =冗；° 答案(1) Bnr2 (2)nn (3)瞬.：2r2nB2R14 .如圖甲所示是某同學(xué)設(shè)計(jì)的一種振動(dòng)發(fā)電裝置的示意圖，它的結(jié)構(gòu)是一個(gè)套在輻向形永久磁鐵槽中的半徑為r = 0.10 m、匝數(shù)n= 20匝的線圈，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)。在線圈所在位置磁感應(yīng)強(qiáng)度 B的大小 均為B= 0.20 T ,線圈的電阻為R1 = 0.50莒它的引出線接有R2 = 9.5 0的小燈泡。冗外力推動(dòng)線圈框架的P端，使線圈沿軸線做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，便有電流通過(guò)小燈泡。當(dāng) 線圈運(yùn)動(dòng)速度v隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖丙所示時(shí)(摩擦等損耗不計(jì))，求：(1) 小燈泡中電流的最大值。(2) 電壓表的示數(shù)。(3)t= 0.1 s時(shí)外力F的大小。解析(1)由題意及法拉第電磁感應(yīng)定律知道，由于線圈在磁場(chǎng)中做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn) 生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小符合正弦曲線變化規(guī)律，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的