習(xí)題課交變電流的產(chǎn)生及描述

習(xí)題課交變電流的產(chǎn)生及描述必備知識(shí)基礎(chǔ)練1.某正弦式交變電流i隨時(shí)間t變化的圖像如圖所示。由圖可知()A.電流的最大值為10AB.電流的有效值為10AC.該交變電流的周期為0.03sD.該交變電流的頻率為0.02Hz2.如圖所示電路中,電源電壓u=311sin100πt(V),A、B間接有“220V440W”的電暖寶、“220V220W”的抽油煙機(jī)、交流電壓表及保險(xiǎn)絲。下列說(shuō)法正確的是()A.交流電壓表的示數(shù)為311VB.電路要正常工作,保險(xiǎn)絲的額定電流不能小于32AC.電暖寶發(fā)熱功率是抽油煙機(jī)發(fā)熱功率的2倍D.1min內(nèi)抽油煙機(jī)消耗的電能為1.32×104J3.如圖所示為一交變電流的it圖像,則此交變電流的有效值為()A.55A B.52AC.10A D.2.510A4.(多選)如圖甲、乙分別表示兩種電壓的波形,其中甲電壓按正弦規(guī)律變化。下列說(shuō)法正確的是()A.甲表示交變電流,乙表示直流電B.兩種電壓的有效值相等C.甲電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u=311sin100πt(V)D.甲交變電流的有效值比乙交變電流的有效值大5.如圖所示電路,電阻R1與電阻R2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間加一正弦式交變電流u=202sin100πt(V),則加在R2上的電壓有效值為()A.10V B.20VC.15V D.510V關(guān)鍵能力提升練6.(2021廣西南寧期中)如圖甲所示,是一種振動(dòng)發(fā)電裝置,它的結(jié)構(gòu)是一個(gè)套在輻向形永久磁體槽中的半徑為0.1m、匝數(shù)為20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)。線圈所在位置磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為0.2T,線圈的電阻為2Ω,它的引出線接有8Ω的小燈泡L,其他電阻均不計(jì)。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)線圈速度隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖丙、丁所示(v取向右為正),其中圖丙所示速度按正弦規(guī)律變化,下列說(shuō)法正確的是()A.線圈兩種情況運(yùn)動(dòng)時(shí)小燈泡亮度相同B.線圈按丁圖情況運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)是恒定不變的C.線圈按丙圖情況運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e=4.8πsin10πt(V)D.線圈按丙圖情況運(yùn)動(dòng),小燈泡兩端的電壓為2.42V7.如圖所示,邊長(zhǎng)分別為10cm和20cm的矩形線圈,匝數(shù)為100,阻值為5Ω,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直磁場(chǎng)方向的OO'軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=325πT,線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω=100πrad/s,線圈和阻值為(1)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí),求理想電壓表的示數(shù)。(2)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí),電阻正常工作,求電阻的額定功率。(3)若將電阻換成激發(fā)電壓和熄滅電壓均為452V的霓虹燈(阻值也為R=15Ω),則在一個(gè)周期內(nèi),霓虹燈被點(diǎn)亮的時(shí)間是多少?8.如圖甲所示,一固定的矩形導(dǎo)體線圈水平放置,線圈的兩端接一只小燈泡,在線圈所在空間內(nèi)存在著與線圈平面垂直的均勻分布的磁場(chǎng)。已知線圈的匝數(shù)n=100匝,電阻r=1.0Ω,所圍成矩形的面積S=0.040m2,小燈泡的電阻R=9.0Ω,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度按如圖乙所示的規(guī)律變化,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的表達(dá)式為e=nBmS2πTcos2πTt,其中Bm為磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值,T(1)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值。(2)小燈泡消耗的電功率。(3)在磁感應(yīng)強(qiáng)度變化的0~T4的時(shí)間內(nèi),答案：1.B由題圖知此交變電流的最大值為102A,則有效值為I=1022A=10A;周期為0.02s,則頻率為f=1T=502.D由u=311sin100πt(V)可知,交變電壓的有效值為220V,故交流電壓表的示數(shù)為220V,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;兩用電器的額定功率之和為660W,根據(jù)P=UI可知,保險(xiǎn)絲的額定電流應(yīng)不小于3A,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;因抽油煙機(jī)220W包括熱功率及機(jī)械功率,故電暖寶發(fā)熱功率比抽油煙機(jī)發(fā)熱功率的2倍還要多,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;根據(jù)W=Pt可得1min內(nèi)抽油煙機(jī)消耗的電能為1.32×104J,選項(xiàng)D正確。3.D對(duì)于正弦式交變電流可直接應(yīng)用最大值為有效值的2倍這一規(guī)律,將此交變電流分為前后兩部分正弦式交變電流,可直接得到這兩部分正弦式交變電流的有效值,分別為I1=2.52A和I2=7.52A,分別取一個(gè)周期T中的前0.01s和后0.01s計(jì)算產(chǎn)生的電熱Q=I12R×0.01s+I22R×0.01s,再利用有效值的定義得Q=I2R×0.02s。解得I=2.54.CD題圖中兩交變電流的大小和方向都隨時(shí)間變化,在t軸的上方為正,下方為負(fù),A錯(cuò)。有效值E=Em2只對(duì)正弦式交變電流適用,將兩個(gè)圖像疊放在一起,可以看出兩個(gè)交變電流的最大值相等,甲對(duì)應(yīng)的有效值大,所以B錯(cuò),D對(duì)。由題圖甲可知5.D由二極管的單向?qū)щ娦钥芍?若二極管導(dǎo)通,加在R2上的電壓波形為半個(gè)周期,最大值為202V,若二極管截止,R1、R2串聯(lián),則R2上的電壓半個(gè)周期最大值為102V。由有效值的定義可得加在R2上的電壓有效值為510V,選項(xiàng)D正確。6.C線圈兩種運(yùn)動(dòng)過(guò)程中速度變化情況不同,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得e=NBlv=NB·2πr·v=2NπBrv,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間的變化不同,則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值不同,則小燈泡亮度不相同,故A錯(cuò)誤;根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e=NBlv=NB·2πr·v=2NπBrv,由于圖丁中線圈v隨時(shí)間變化,則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)會(huì)發(fā)生變化,故B錯(cuò)誤;線圈按圖丙情況運(yùn)動(dòng)時(shí),速度隨時(shí)間變化情況為v=6sin2π0.2t=6sin10πt,產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e=2NπBrv=2×20π×0.2×0.1×6sin2π0.2t(V)=4.8πsin10πt(V),故C正確;線圈按圖丙情況運(yùn)動(dòng)時(shí),電動(dòng)勢(shì)有效值E有=Em2=4.8π2V=2.4π2V,感應(yīng)電流有效值為I有=E有R總=2.4π22+8A=0.24π7.答案(1)120V(2)540W(3)175解析若以線圈處于中性面位置開(kāi)始計(jì)時(shí),則線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e=NBSωsinωt代入數(shù)據(jù)得e=1202sin100πt(V)。(1)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí),理想電壓表示數(shù)為UV=22Em=120V(2)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí),電阻正常工作,通過(guò)電阻的電流為I=UVR+r=120所以電阻額定功率是P=I2R=540W。(3)由e=1202sin100πt(V)可得i=eR+r=62sin100則uR=iR=902sin100πt(V)所以可作出uR隨時(shí)間變化的圖像,如圖所示圖中在正、負(fù)半周期內(nèi),各有一段時(shí)間電壓大于452V由452V=902sin100πt(V)得t1=1600s,t2=1120所以一個(gè)周期內(nèi)霓虹燈被點(diǎn)亮的時(shí)間為t3=2(t2t1)=175s8.答案(1)8V(2)2.88W(3)4.0×103C解析(1)因?yàn)榫€圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流變化的周期與磁場(chǎng)變化的周期相同,所以由圖像可知,線圈中產(chǎn)生交變電流的周期為T(mén)=3.14×102s。所以線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em=nBm