備戰(zhàn)2019年高考物理 考點一遍過 考點52 交變電流的產生及描述（含解析）

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1、交變電流的產生及描述 一、交變電流的產生和變化規(guī)律 1．交變電流 大小和方向都隨時間做周期性變化的電流。如圖（a）、（b）、（c）、（d）所示都屬于交變電流。其中按正弦規(guī)律變化的交變電流叫正弦式交變電流，簡稱正弦式電流，如圖（a）所示。 2．正弦交流電的產生和圖象 （1）產生：在勻強磁場里，線圈繞垂直于磁場方向的軸勻速轉動； （2）中性面 ①定義：與磁場方向垂直的平面； ②特點 a．線圈位于中性面時，穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率為零，感應電動勢為零； b．線圈轉動一周，兩次經過中性面，線圈每經過中性面一次，電流的方向就改變一次。 （3）圖象：用以描述

2、交流電隨時間變化的規(guī)律，如果線圈從中性面位置開始計時，其圖象為正弦函數(shù)曲線。 二、正弦交變電流的基本物理量 1．周期和頻率 （1）周期（T）：交變電流完成一次周期性變化（線圈轉一周）所需的時間，單位是秒（s），公式； （2）頻率（f）：交變電流在1 s內完成周期性變化的次數(shù)。單位是赫茲（Hz）； （3）周期和頻率的關系：。 2．交變電流的瞬時值、峰值、有效值 （1）瞬時值：交變電流某一時刻的值，是時間的函數(shù)； （2）峰值：交變電流的電流或電壓所能達到的最大值，也叫最大值； （3）有效值：跟交變電流的熱效應等效的恒定電流的值叫做交變電流的有效值，對正弦交流電，其有效值和峰值的關

3、系為：、、； （4）平均值：是交變電流圖象中波形與橫軸所圍面積跟時間的比值。 三、交變電流的變化規(guī)律 1．正弦式交變電流的變化規(guī)律（線圈在中性面位置開始計時） 規(guī)律 物理量 函數(shù) 圖象 磁通量 Φ=Φmcos ωt=BScos ωt 電動勢 e=Emsin ωt=nBSωsin ωt 電壓 u=Umsin ωt=sin ωt 電流 i=Imsin ωt=sin ωt 2．兩個特殊位置的特點 （1）線圈平面與中性面重合時，S⊥B，Φ最大，=0，e=0，i=0，電流方向將發(fā)生改變； （2）線圈平面與中性面垂直時，S∥B，Φ=0，最大，e最大，i最

4、大，電流方向不改變。 特別提醒： ①只要線圈平面在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉動，就產生正弦式交流電，其變化規(guī)律與線圈的形狀、轉動軸處于線圈平面內的位置無關； ②Φ-t圖象與對應的e-t圖象是互余的。 四、交變電流的“四值”的比較與理解 1．交變電流的瞬時值、峰值、有效值和平均值的比較 物理量 物理含義 重要關系 適用情況及說明 瞬時值 交變電流某一時刻的值 e=Emsin ωt i=Imsin ωt 計算線圈某時刻的受力情況 峰值 最大的瞬時值 Em=nBSω 討論電容器的擊穿電壓 有效值 跟交變電流的熱效應等效的恒定電流的值 適

5、用于正（余）弦式交變電流 （1）計算與電流的熱效應有關的量（如電功、電功率、電熱等） （2）電氣設備“銘牌”上所標的一般是有效值 （3）保險絲的熔斷電流為有效值 平均值 交變電流圖象中圖線與時間軸所夾的面積與時間的比值 ； 計算通過電路截面的電荷量 2．交變電流瞬時值表達式的求法 （1）先求電動勢的最大值Em=nBSω； （2）求出角速度ω，； （3）明確從哪一位置開始計時，從而確定是正弦函數(shù)還是余弦函數(shù)； （4）寫出瞬時值的表達式。 3．求交變電流有效值的方法 （1）公式法 利用、、計算，只適用于正余弦式交流電。 （2）利用有效值的定義計算（非正弦式交流電

6、） 在計算有效值時，“相同時間”至少取一個周期或周期的整數(shù)倍。 （3）利用能量關系 當有電能和其他形式的能轉化時，可利用能的轉化和守恒定律來求有效值。 注意 非正弦式交流電有效值的求解根據(jù)電流的熱效應進行計算，其中，交變電流的有效值是根據(jù)電流通過電阻時產生的熱效應定義的，即讓交變電流和直流電流通過相同的電阻，在相同的時間里若產生的熱量相同，則交變電流（電壓）的有效值就等于這個直流電流（電壓）的值，即求解交變電流有效值問題必須在相同電阻、相同時間、相同熱量的“三同”原則下求解。 （2018·四川省成都市高中畢業(yè)班摸底測試）如圖，勻強磁場中，一單匝矩形金屬線框繞與磁感線垂直

7、的轉軸勻速轉動，線框中產生的交變電動勢瞬時值隨時間變化的規(guī)律為e＝20sinl00πt V。下列說法正確的是 A．該線框轉動的頻率是100 Hz B．該線框產生的交變電動勢最大值是20 V C．t＝0.005 s時刻，線框平面與中性面重合 D．t＝0.05 s時刻，穿過線圈的磁通量變化率為0 【參考答案】D 【詳細解析】該線框轉動的頻率是，選項A錯誤；該線框產生的交變電動勢最大值是20V，選項B錯誤；t＝0.005 s時刻，線框轉過的角度為l00π×0.005=，此時平面與中性面垂直，選項C錯誤；t＝0.05 s時刻，電動勢的瞬時值為0，此時穿過線圈的磁通量變化率為0，選項D正

8、確；故選D。 1．如圖是某交流發(fā)電機產生的交變電流的圖象，根據(jù)圖象可以判定 A．此交變電流的頻率為5 Hz B．此交變電流的周期為0.1 s C．將標有“12 V、3 W”的燈泡接在此交變電流上，燈泡可以正常發(fā)光 D．圖象上對應的0.1 s時刻，發(fā)電機中的線圈剛好轉至中性面 【答案】AD 【解析】由圖讀出，周期為T=0.2 s，頻率為，故A正確，B錯誤；此交變電壓的最大值為Um=12 V，有效值，燈泡的額定電壓有效值為12 V，所以燈泡不能正常發(fā)光，故C錯誤；圖象上對應的0.1 s時刻，u=0，所以發(fā)電機中的線圈在中性面，故D正確；故選AD。 【名師點睛】此題中由交

9、變電壓的圖象讀出周期和電壓的最大值。要知道線圈經過中性面的電動勢為零，經過與中性面垂直位置時電動勢最大。 2．（2018·山東省淄博實驗中學高三開學效果檢測）有一交流發(fā)電機模型，矩形金屬線圈在勻強磁場中繞與磁感線垂直的固定軸勻速轉動，發(fā)電機負載為白熾小燈泡，若線圈匝數(shù)為100匝，回路總電阻為2 Ω，線圈轉動過程中穿過該線圈的磁通量Φ隨時間t的變化規(guī)律為Φ＝0.04sinπt（Wb），設π2＝10，回路中電阻值恒定不變，則 A．t＝0時，回路瞬時電流為零 B．t＝10 s時，回路電流改變方向 C．t＝1.5 s時，回路瞬時電流最大 D．從t＝0到t＝10 s時間內，回路產生的焦耳熱

10、為400 J 【答案】D 【解析】t=0時，根據(jù)穿過線圈的磁通量隨時間的變化規(guī)律Φ=0.04sinπt（Wb），穿過回路的磁通量為零，感應電動勢最大，感應電流最大，故A錯誤；t=10 s時，根據(jù)穿過線圈的磁通量隨時間的變化規(guī)律Φ=0.04sinπt（Wb），穿過回路的磁通量為零，回路中的電流方向不改變，故B錯誤；t=1.5 s時，根據(jù)穿過線圈的磁通量隨時間的變化規(guī)律Φ=0.04sinπt（Wb），穿過回路的磁通量最大，磁通量的變化率為零，回路中的瞬時電流最小，故C錯誤；磁通量的變化率，故磁通量的變化率最大為0.04π，故產生的感應電動勢的最大值Em＝n＝4π V，故產生的感應電動勢的有效值

11、，回路中產生的焦耳熱Q=t＝400 J，故D正確；故選D。 【名師點睛】本題主要考查了線圈在磁場中轉動產生感應電動勢，明確中性面的特點，知道求產生的焦耳熱用交流電的有效值。 一個按正弦規(guī)律變化的交流電的圖象如圖所示，由圖象可知 ①該交變電流的頻率為0.2 Hz ②該交變電流的有效值為14.1 A ③該交變電流的瞬時值表達式為i=20sin0.02t (A) ④t=時刻，該交變電流的大小與其有效值相等 A．①② B．②④ C．③④ D．①③ 【參考答案】B 【詳細解析】由圖可知，交變電流的周期為

12、0.02 s，頻率為50 Hz，則①錯誤；該交變電流的有效值為，②正確；該交變電流的瞬時值表達式為i=20sin100πt (A)，③錯誤；時刻，該交變電流的大小為i=20sin 100πt (A)=20sin(A)=14.1 A，即與其有效值相等，④正確，選項B正確。 1．（2018·湖南省六校聯(lián)盟高二（上）月考）如圖所示電路，電阻R1=2 Ω，R2=1 Ω，和R2并聯(lián)的D為理想二極管（正向電阻可看作零，反向電阻可看作無窮大），在A、B間加一正弦交流電u=60sin100πt（V），則下列說法正確的是 A．加在R1上電壓的有效值為10V B．加在R1上電壓的有效值為5V C．

13、加在R2上電壓的有效值為10 V D．加在R2上電壓的有效值為10V 【答案】AC 【解析】因為是交流電所以應該分兩種情況考慮：當電源在正半軸時B點電位高于A點電位二極管導通即R2被短路，R1電壓為電源電壓，U2=0；當電源在負半軸時A點電位高于B點電位二極管截止R1，R2串聯(lián)分壓，則，，根據(jù)Q=Q1+Q2，對R1上的電壓可知，解得：；對R2：，解得U′=10 V，故AC正確，BD錯誤。 2．（2018·四川省成都市高中畢業(yè)班摸底測試）如圖所示，甲為一臺小型發(fā)電機構造示意圖，線圈逆時針轉動，產生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖象如圖乙所示。發(fā)電機線圈內阻為1 Ω，外接燈泡的電阻為9 Ω，

14、則 A．電壓表的示數(shù)為6 V B．燈泡消耗的電功率是6.48 W C．線圈轉動的角速度為l00π rad/s D．在t=l×10-2s時刻，穿過線圈的磁通量為零 【答案】C 【解析】由圖象可知，電動機電壓的最大值為6V，那么有效電壓就是6 V，電壓表測量的是燈泡的電壓，所以電壓為×9 V=5.4 V，所以A錯誤。由P=U2/R知，P==3.24 W，所以B錯誤。由ω==l00π rad/s，所以C正確。在t=l×10-2s時刻，由圖象可知此時的電動勢為零，那么此時的磁通量應該是最大的，所以D錯誤。故選C。 【名師點睛】應用正弦式交變電流最大值和有效值間的關系，判斷出電壓，其他

15、的由公式都可以求出，就是看對交變電流的理解。 1．（2018·山東省濟寧市高二下學期期末考試）交流發(fā)電機發(fā)電的示意圖如圖所示，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，線圈在轉動時可以通過滑環(huán)和電刷保持與外電路相連。線圈轉動過程中，下列說法中正確的是 A．轉到圖甲位置時，通過線圈的磁通量變化率最大 B．轉到圖乙位置時，線圈中產生的感應電動勢為零 C．轉到圖丙位置時，線圈中產生的感應電流最大 D．轉到圖丁位置時，AB邊感應電流方向為 2．如圖所示，下列圖象屬于交流電的有 A B

16、 C D 3．（2018·云南省峨山縣大龍?zhí)吨袑W高二下學期期末考試）如圖甲所示，電阻為1 Ω的矩形線圈繞垂直勻強磁場的轉軸OO′勻速旋轉產生交流電，現(xiàn)將此電流給阻值為R＝10 Ω的小燈泡L供電，通過電流傳感器得到燈泡中電流的圖象如圖乙，不考慮溫度對燈泡阻值的影響，下列說法中正確的是 A．在t＝5×10－3 s時，線圈處于中性面位置 B．在t＝10×10－3 s時，穿過線圈的磁通量最大 C．交變電流的瞬時值表達式為i＝5cos 50πt(A) D．線圈產生的交流電的電動勢為 V 4．一矩形線圈繞垂直于勻強磁場且位于線圈平面內的固定軸轉動。線

17、圈中的感應電動勢e隨時間t的變化關系如圖所示。下列說法中正確的是 A．t1時刻穿過線圈的磁通量為零 B．t2時刻穿過線圈的磁通量最大 C．t3時刻穿過線圈的磁通量的變化率最大 D．每當e變換方向時，穿過線圈的磁通量都為最大 5．（2018·廣東省揭陽市高二下學期期末考試）圖甲為交流發(fā)電機的原理圖，正方形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸OO′勻速轉動，電流表為理想交流電表，線圈中產生的交變電流隨時間的變化如圖乙所示，則 A．線圈轉動的角速度為50 rad/s B．電流表的示數(shù)為10 A C．0.01 s時線圈平面和磁場平行 D．0.01 s時線圈的磁通量變化率為0

18、6．矩形線圈匝數(shù)50匝，在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉動，穿過線圈的磁通量Φ隨時間t的變化規(guī)律如圖所示，則 A．在t=0.1 s和t=0.3 s時，電動勢最大 B．在t=0.1 s和t=0.3 s時，線圈與中性面垂直 C．在t=0.2 s和t=0.4 s時，磁通量變化率最大 D．在t=0.2 s和t=0.4 s時，電動勢改變方向 7．（2018·河北省承德二中高二上學期第四次月考）正弦交變電源與電阻R、交流電壓表按照圖甲所示的方式連接，R＝10 Ω，交流電壓表的示數(shù)是10 V。圖乙是交變電源輸出電壓u隨時間t變化的圖象。則 A．通過R的電流iR隨時間t變化的規(guī)律是iR＝

19、cos(100πt) A B．通過R的電流iR隨時間t變化的規(guī)律是iR＝cos(50πt) A C．R兩端的電壓uR隨時間t變化的規(guī)律是uR＝10cos(100πt) V D．R兩端的電壓uR隨時間t變化的規(guī)律是uR＝5cos(50πt) V 8．線圈在磁場中勻速轉動產生的交流電的瞬時電動勢為e=10sin20πt（V），則下列說法正確的是 A．t=0時，線圈平面位于中性面 B．t=0時，穿過線圈的磁通量最大 C．t=0時，導線切割磁感線的有效速度最大 D．t=0.4 s時，e達到峰值10 V 9．如圖所示，N匝矩形導線框在磁感應強度為B的勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸OO’

20、勻速轉動，線框面積為S，線框的電阻、電感均不計，外電路接有電阻R、理想電流表A和二極管D。電流表的示數(shù)為I，二極管D具有單向導電性，即正向電阻為零，反向電阻無窮大。下列說法中正確的是 A．導線框轉動的角速度為 B．導線框轉動的角速度為及 C．導線框轉到圖示位置時，線框中的磁通量最大，瞬時電動勢為零 D．導線框轉到圖示位置時，線框中的磁通量最大，瞬時電動勢也最大 10．一閉合矩形線圈繞垂直于磁場方向的軸勻速轉動，產生的感應電流如圖，由圖可知 A．該交流電電流的有效值是5 A B．該交流電的頻率是20 Hz C．t=0時刻線圈平面位于中性面 D．該交流電電流的瞬時表達式為

21、i=5cos100πt（A） 11．（2018·江西省上饒縣中學高二下學期第一次月考）在勻強磁場中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉軸勻速轉動，如圖所示，產生的交變電動勢的圖象如圖2所示，則 A．t=0.01 s時線框平面與中性面重合 B．t=0.005 s時線框的磁通量變化率為零 C．線框產生的交變電動勢有效值為220 V D．線框產生的交變電動勢的頻率為50 Hz 12．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，A為交流電流表，線圈繞垂直于磁場的水平軸OO′沿逆時針方向勻速轉動，從圖示位置開始計時，產生的交變電流隨時間變化的圖象如圖乙所示，

22、以下判斷正確的是 A．電流表的示數(shù)為10 A B．線圈轉動的角速度為50π rad/s C．0.01 s時線圈平面與磁場方向平行 D．0.02 s時電阻R中電流的方向自右向左 13．通過某電流表的電流按如圖所示的規(guī)律變化，則該電流表的讀數(shù)為 A．4 A B．4 A C．5 A D．5 A 14．（2018·湖北省武漢市第六中學高二第六次（3月）月考）如圖甲所示，一矩形閉合線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的轉軸O′以恒定的角速度ω轉動，從線圈平面與磁場方向平行時開始計時，線圈中產生的交變

23、電流按照圖乙所示的余弦規(guī)律變化，在t=π/2ω時刻 A．線圈中的電流最大 B．穿過線圈的磁通量為零 C．線圈所受的安培力為零 D．穿過線圈磁通量的變化率最大 15．在勻強磁場中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉軸勻速轉動，如圖1所示。產生的交變電動勢的圖象如圖2所示，則 A．t=0.005 s時線框的磁通量變化率為零 B．t=0.01 s時線框平面與中性面重合 C．線框產生的交變電動勢有效值為311 V D．線框產生的交變電動勢頻率為100 HZ 16．一閉合矩形線圈繞垂直于磁場方向的軸勻速轉動，產生的感應電流如圖所示，由圖可知 A．該交流電電流的有效值是5

24、A B．該交流電的頻率是20 Hz C．t=0時刻線圈平面位于中性面 D．該交流電電流的瞬時表達式為i=5cos 100πt（A） 17．（2018·福建省南安市華僑中學期中考試）如圖所示，一正方形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的對稱軸OO′勻速轉動。沿著OO′觀察，線圈沿逆時針方向轉動。已知勻強磁場的磁感應強度為B，線圈匝數(shù)為n，邊長為l，電阻為R，轉動的角速度為ω。則當線圈轉至圖示位置時 A．線圈中的感應電流的方向為abcda B．線圈中的感應電流為 C．穿過線圈的磁通量為Bl D．穿過線圈的磁通量的變化率為0 18．如圖電阻為r的矩形線圈面積為S，在勻強磁場中繞垂直

25、于磁場的軸以角速度ω勻速轉動。t=0時刻線圈平面與磁場垂直，各電表均為理想交流電表。則 A．滑片P下滑時，電壓表的讀數(shù)不變 B．圖示位置線圈中的感應電動勢最大 C．線圈從圖示位置轉過180°的過程中，流過電阻R的電荷量為 D．1 s內流過R的電流方向改變次 19．實驗室里的交流發(fā)電機可簡化為如圖所示的模型，單匝正方形線圈在水平勻強磁場中，繞垂直于磁感線的軸勻速轉動。今在發(fā)電機的輸出端接一個電阻R和理想電壓表，并讓線圈每秒轉25圈，讀出電壓表的示數(shù)為9 V，已知R=9 Ω，線圈電阻為1 Ω，下列說法正確的是 A．流過電阻R的電流每秒鐘方向改變25次 B．線圈從如圖所示的位置

26、開始計時，線圈中感應電動勢的瞬時值表達式為e=10cos 50πt (V) C．線圈轉動一周電阻R產生的熱量等于0.4 J D．線圈從圖示的位置轉過60°，通過負載電阻R的電荷量等于 20．我國家庭照明所用交流電的電壓瞬時值隨時間變化的圖象，如圖所示。根據(jù)圖象可知，以下結論中正確的是 A．此交流電的頻率為100 Hz B．此交流電的周期為2.0 s C．交流電的電壓峰值為 D．此交流電的電壓有效值為 21．（2018·湖北省武漢市第六中學高二下學期4月月考）如圖所示，某電子電路的輸入端輸入的電流既有直流成分，又有交流低頻成分和交流高頻成分，若通過該電路只把交流的低頻成分輸送

27、到下一級，那么關于該電路中各元件的作用，下列說法中正確的是 A．L在此的功能為通直流，阻交流，是高頻扼流圈 B．L在此的功能為通高頻，阻低頻，是低頻扼流圈 C．C1在此的功能為通交流，隔直流，叫隔直電容 D．C2在此的功能為通低頻，阻高頻，叫高頻旁路電容 22．如圖，實驗室一臺手搖交流發(fā)電機，內阻r=1.0 Ω，外接R=9.0 Ω的電阻。閉合開關S，當發(fā)動機轉子以某一轉速勻速轉動時，產生的電動勢（V），則 A．該交變電流的頻率為10 Hz B．該電動勢的有效值為V C．外接電阻R所消耗的電功率為10 W D．電路中理想交流電流表A的示數(shù)為1.0 A 23．（2018

28、·山東省東營市利津縣第一中學高二12月檢測）如圖所示，當交流電源的電壓為220 V，頻率為時，三只燈泡，、、亮度相同，若保持交流電源的電壓不變，只將其頻率變?yōu)椋瑒t A．、、的亮度都比原來亮 B．只有的亮度比原來亮 C．只有的亮度比原來亮 D．的亮度不變 24．實驗室里的交流發(fā)電機可簡化為如圖所示的模型，正方形線圈在水平勻強磁場中，繞垂直于磁感線的OO′軸勻速轉動。今在發(fā)電機的輸出端接一個電阻R和理想電壓表，并讓線圈每秒轉25圈，讀出電壓表的示數(shù)為10 V。已知R=10 Ω，線圈電阻忽略不計，下列說法正確的是 A．線圈位于圖中位置時，線圈中的瞬時電流為零 B．從線圈經過中性

29、面開始計時，線圈中電壓瞬時值表達式為U=10sin50πt（V） C．流過電阻R的電流每秒方向改變100次 D．電阻R上的熱功率等于10 W 25．（2018·四川省攀枝花市高二下學期期末調研檢測）A、B兩個完全相同的金屬線圈，在同一勻強磁場中分別以不同的轉速，繞垂直于磁場的轉軸勻速轉動，產生的交變電動勢的e–t圖象如圖中曲線a、b所示。則 A．t＝0時刻穿過兩線圈的磁通量均為零 B．A線圈產生交變電動勢的頻率為50 Hz C．A、B兩線圈轉速之比為3:2 D．B線圈的電動勢最大值為1.0 V 26．如圖所示，單匝線圈在勻強磁場中繞OO′軸從圖示位置開始勻速轉動。已知從

30、圖示位置轉過時，線圈中電動勢大小為10 V，求： （1）交流電動勢的峰值； （2）交流電動勢的有效值； （3）設線圈電阻為R=1 Ω，角速度ω=100 rad/s，線圈由圖示位置轉過過程中通過導線截面的電荷量q。 27．如圖所示，交流發(fā)電機的矩形線圈邊長ab=cd=0.4 m，ad=bc=0.2 m，線圈匝數(shù)N=100匝，電阻r=1 Ω，線圈在磁感應強度B=0.2 T的勻強磁場中繞垂直于磁場的軸以n=50 r/s的轉速勻速轉動，外接電阻R=9 Ω，求： （1）線圈轉動時感應電動勢的最大值； （2）電壓表的示數(shù)（計算結果可用和根號表示） 28．如圖甲所示，一小型發(fā)電機內的矩

31、形線圈在勻強磁場中以恒定的角速度繞垂直于磁場方向的固定軸轉動，線圈匝數(shù)n=100，穿過每匝線圈的磁通量Φ隨時間按正弦規(guī)律變化，如圖乙所示。發(fā)電機線圈電阻r=4.0 Ω，外電路中的電阻R=6 Ω，燈泡L電阻RL=12 Ω，不計其他電阻，交流電流表為理想電流表。求： （1）線圈轉動的角速度ω； （2）交變電流表的讀數(shù)； （3）在1 min內，電阻R產生的熱量。 29．如圖為某交流發(fā)電機和外接負載的示意圖，發(fā)電機電樞線圈abcd為n=500匝的矩形線圈，其中ad長為L1=10 cm，ab長為L2=5 cm。線圈繞垂直于磁場的軸OO'在磁感應強度為B=0.2 T的勻強磁場中以ω=200 r

32、ad/s的角速度勻速轉動（不計一切摩擦），線圈總電阻為r=2.0 Ω，外電路負載電阻為R=8.0 Ω。試求： （1）由圖示位置開始計時交變電動勢的表達式； （2）由圖示位置轉過900角的過程中產生的平均感應電動勢； （3）由圖示位置轉過1/6周期內通過R的電荷量為多少； （4）交流電壓表的示數(shù)； （5）轉動一周回路中產生總的焦耳熱。 30．（2018·新課標全國III卷）一電阻接到方波交流電源上，在一個周期內產生的熱量為Q方；若該電阻接到正弦交變電源上，在一個周期內產生的熱量為Q正。該電阻上電壓的峰值為u0，周期為T，如圖所示。則Q方: Q正等于 A．

33、 B． C．1:2 D．2:1 31．（2018·新課標全國III卷）如圖（a），在同一平面內固定有一長直導線PQ和一導線框R，R在PQ的右側。導線PQ中通有正弦交流電流i，i的變化如圖（b）所示，規(guī)定從Q到P為電流的正方向。導線框R中的感應電動勢 A．在時為零 B．在時改變方向 C．在時最大，且沿順時針方向 D．在時最大，且沿順時針方向 32．（2017·天津卷）在勻強磁場中，一個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動，穿過該線圈的磁通量隨時間按圖示正弦規(guī)律變化。設線圈總電阻為2 Ω，則

34、 A．t=0時，線圈平面平行于磁感線 B．t=1 s時，線圈中的電流改變方向 C．t=1.5 s時，線圈中的感應電動勢最大 D．一個周期內，線圈產生的熱量為 33．（2015·四川卷）小型手搖發(fā)電機線圈共N匝，每匝可簡化為矩形線圈abcd，磁極間的磁場視為勻強磁場，方向垂直于線圈中心軸OO′，線圈繞OO′勻速轉動，如圖所示。矩形線圈ab邊和cd邊產生的感應電動勢的最大值都為e0，不計線圈電阻，則發(fā)電機輸出電壓 A．峰值是e0 B．峰值是2e0 C．有效值是 D．有效值是 34．（2014·天津卷）如圖1所示，在勻強磁場中，一矩形金

35、屬線圈兩次分別以不同的轉速，繞與磁感線垂直的軸勻速轉動，產生的交變電動勢圖象如圖2中曲線a、b所示，則[- A．兩次t=0是時刻線圈平面均與中性面重合 B．曲線a、b對應的線圈轉速之比為2:3 C．曲線a表示的交變電動勢頻率為25 Hz D．曲線b表示的交變電動勢有效值為10 V 【名師點睛】要解決此題，需要掌握發(fā)電機的工作原理，知道發(fā)電機是根據(jù)電磁感應原理制成的，感應電流的方向與磁場方向和導體棒切割磁感線的方向有關；根據(jù)中性面和最大值面的特點，結合法拉第電磁感應定律，可知磁通量變化率的情況。 2．AC【解析】交流電是指電流的方向發(fā)生變化的電流，電流的大小是否變化對

36、其沒有影響，電流的方向變化的是AC，AC是交流電，BD是直流電，故選AC。 3．AD【解析】由圖可知t=0.005s時刻感應電流最小為零，此時線圈所在平面處于中性面位置，故A正確；t=10×10-3 s時，此刻感應電流最大，此時線圈所在平面與中性面位置垂直，所以穿過線框回路的磁通量最小，故B錯誤；周期T=0.02 s，角速度ω＝＝100π rad/s，故電流的瞬時表達式為i=5cos100πt（A），故C錯誤；線圈產生的交流電的電動勢最大值為Em=Im（R+r）=55 V，有效值，故D正確；故選AD。 【名師點睛】本題考查的是有關交變電流的產生和特征的基本知識，要具備從圖象中獲得有用信息的

37、能力；知道正弦交流電的最大值是有效值的倍。 4．D【解析】時刻，感應電動勢為零，通過線圈的磁通量最大，故A錯誤；由圖時刻，感應電動勢最大，通過線圈的磁通量為零，故B錯誤，由圖t3時刻，感應電動勢為零，通過線圈的磁通量最大，穿過線圈的磁通量的變化率最小，C錯誤；每當e變換方向時，磁通量變化率最小，通過線圈的磁通量都最大，故D正確。 【名師點睛】由題圖乙可知交流電電流的最大值、周期，電流表的示數(shù)為有效值，感應電動勢為零，則穿過線圈的磁通量變化為零，磁通量最大。 6．C【解析】在0.1 s和0.3 s時磁通量最大，磁通量變化率為零，所以電動勢為零，與中性面平行，AB錯誤；在0.2 s和0.

38、4 s時磁通量為零，此時磁通量變化率最大，電動勢最大，電動勢不改變方向，C正確，D錯誤。 7．AC【解析】由題可知流過電阻的電流：，所以電阻兩端電壓的最大值為，由圖象得周期是0.02 s，所以，因此iR隨時間t變化的規(guī)律是，故A正確，B錯誤；同理電阻兩端的電壓最大值為：，故R兩端的電壓uR隨時間t變化的規(guī)律是，故C正確，D錯誤。 【名師點睛】根據(jù)有效值求出該交流電的最大值，然后結合圖象即可求出電阻的電流、電壓隨時間的變化規(guī)律。 9．AC【解析】導線框產生的最大感應電動勢；根據(jù)二極管的特點可知，在一個周期內有半個周期回路中有電流，根據(jù)交變電流的熱效應可知，，解得，故A正確，B錯誤；導

39、線框轉到圖示位置時，線框處于中性面處，導線框中的磁通量最大，瞬時電動勢為零，故C正確，D錯誤。故選AC。 10．D【解析】由圖線知，交流電的最大值為5 A，A錯誤；該交流電的周期為0.02 s，頻率為50 Hz，B錯誤；t=0時刻線圈平面垂直中性面，C錯誤；該交流電電流的瞬時表達式為i=5cos100πt（A），D正確。 11．ACD【解析】由圖2可知T=0.02 s，Em=311 V；由圖可知t=0.01 s時刻感應電動勢等于零，線框平面與中性面重合，故A正確；t=0.005 s時感應電動勢最大，線框的磁通量變化率最大，故B錯誤；根據(jù)正弦式交變電流有效值和峰值的關系可得，該交變電流的有效

40、值為E==220 V，故C正確；T=0.02 s，線框產生的交變電動勢的頻率為f=50 Hz，故D正確；故選ACD。 21．C【解析】AB、L在此的功能為通直流、阻交流，通低頻，阻高頻，將低頻的交流成份送到下一級，叫低頻扼流圈，自感系數(shù)很大，故AB錯誤；C、C1在此的功能為通交流，隔直流，使直流不能到達下一級電路，叫隔直電容，所以C選項是正確的；D、C2與輸出電路并聯(lián)，起到通高頻，阻低頻，使高頻成分能通過，低頻成份到達下一級，C2又叫高頻旁路電容，故D錯；故選C。 【名師點睛】電路的輸入端輸入的電流既有直流成份，又有交流低頻成份和交流高頻成份，要只把交流的低頻成份輸送到下一級，該電路要隔

41、直流，通低頻，阻高頻，根據(jù)電感和電容的特性進行判斷。 22．D【解析】交流電的頻率，A錯誤；該電動勢的最大值為，B錯誤；電壓有效值為10 V，電路中電流為，外接電阻R所消耗的電功率為，C錯誤，D正確。 23．BD【解析】三個支路電壓相同，當交流電頻率變大時，電感的感抗增大，電容的容抗減小，電阻所在支路對電流的阻礙作用不變，所以流過L1的電流變大，亮度比原來亮；流過L2的電流變小，亮度比原來暗；流過L3的電流不變，亮度不變，故BD正確，AC錯誤；故選BD。 【名師點睛】關鍵知道當交流電頻率變大時，電感的感抗增大，電容的容抗減小，電阻所在支路對電流的阻礙作用不變。 25．CD【解析】A

42、、t＝0時刻兩線圈電動勢均為零，故此時處在中性面上，故穿過兩線圈的磁通量均為最大值，故A錯誤；B、曲線a周期為0.04 s，故其表示的交變電動勢頻率為25 Hz，故B錯；C、由圖可以知道，b的周期為0.06 s，轉速之比與周期成反比，故轉速之比為3:2，故C對；D、從圖象可以看出a線圈的電動勢為1.5 V，根據(jù)電動勢，并結合a、b的轉速之比為3:2，所以電動勢之比也為3:2，則b得電動勢為，故D對；故選CD。 【名師點睛】根據(jù)圖象可以知道交流電的最大值以及周期等物理量，然后進一步可求出其瞬時值的表達式以及有效值等。 26．（1）20 V （2）10 V （3）0.2 C 【解析】（1

43、）圖示位置為中性面，從此時開始計時 交流電動勢的瞬時值為e=Emsinωt 將ωt=，e=10 V代入上式，求得Em=20 V （2）此電流為正弦交變電流，所以交流電動勢的有效值E==V=10 V （3）在線圈轉過的過程中，穿過線圈平面的磁通量變化量ΔΦ=BS 據(jù)Em=BSω 得ΔΦ==0.2 Wb 故q==0.2 C 27．（1）（2） 【名師點睛】本題要注意求電功率用的是有效值，求電荷量必須用電動勢的平均值，電壓表測量的是有效值。 28．（1）200 rad/s （2）A （3）5×104 J 【解析】（1）T=3.14×10－2 s ω==200 rad/

44、s （2）=＋ Em=nΦmω I==A （3）U=IR外 Q=t=5×104 J 29．（1）e=100cos200t V （2）63.69 V （3）0.043 C （4） （5）15.7 J 【解析】（1）電動勢的最大值 Em=nBSω=nBL1L2ω=500×0.2×0.1×0.05×200 V=100 V 由圖示位置開始計時交變電動勢的表達式：e=Emcosωt=100cos200t V （2）由圖示位置轉過900角的過程中產生的平均感應電動勢 （3）由圖示位置轉過1/6周期內通過R的電荷量為 （4） 電壓表的示數(shù) （5）轉動一周回路中產生總的焦耳熱

45、。 【名師點睛】此題是對交流電的產生及計算問題的考查；解題時要根據(jù)題境明確感應電動勢的瞬時值，知道電壓表示數(shù)為有效值，與電路知識相結合是解題的關鍵；注意求解電荷量時要用平均值，求解電功和電熱時要用有效值。 【名師點睛】此題將正弦交變電流和方波 交變電流、有效值、焦耳定律有機融合。解答此題常見錯誤是：一是把方波交變電流視為正弦交變電流；二是認為在一個周期T內產生的熱量與電壓有效值，導致錯選B；三是比值顛倒，導致錯選C。 31．AC【解析】由圖（b）可知，導線PQ中電流在t=T/4時達到最大值，變化率為零，導線框R中磁通量變化率為零，根據(jù)法拉第電磁感應定律，在t=T/4時導線框中產生的感

46、應電動勢為零，選項A正確；在t=T/2時，導線PQ中電流圖象斜率方向不變，導致導線框R中磁通量變化率的正負不變，根據(jù)楞次定律，所以在t=T/2時，導線框中產生的感應電動勢方向不變，選項B錯誤；由于在t=T/2時，導線PQ中電流圖象斜率最大，電流變化率最大，導致導線框R中磁通量變化率最大，根據(jù)法拉第電磁感應定律，在t=T/2時導線框中產生的感應電動勢最大，由楞次定律可判斷出感應電動勢的方向為順時針方向，選項C正確；由楞次定律可判斷出在t=T時感應電動勢的方向為逆時針方向，選項D錯誤。 【名師點睛】此題以交變電流圖象給出解題信息，考查電磁感應及其相關知識點。解答此題常見錯誤主要有四方面：一是由于

47、題目以交變電流圖象給出解題信息，導致一些同學看到題后，不知如何入手；二是不能正確運用法拉第電磁感應定律分析判斷；三是不能正確運用楞次定律分析判斷，陷入誤區(qū)。 32．AD【解析】t=0時，磁通量為零，線圈平面平行于磁感線，故A正確；每經過一次中性面（線圈平面垂直于磁感線，磁通量有最大值）電流的方向改變一次，t=1 s時，磁通量為零，線圈平面平行于磁感線，故B錯誤；t=1.5 s時，磁通量有最大值，但磁通量的變化率為零（），根據(jù)法拉第電磁感應定律可知線圈中的感應電動勢為零，故C錯誤；感應電動勢最大值，有效值，一個周期內線圈產生的熱量，故D正確。 34．AC【解析】線圈位于中性面時，磁通量最大、電動勢為零，所以選項A正確；轉速之比等于周期的反比，故該比值為3:2，故選項B錯誤；頻率為周期的倒數(shù)，即，a的周期為0.04 s，頻率為25 Hz，所以選項C正確；正弦交流電動勢的有效值為，已知，且，故可知，所以選項D錯誤。 【方法技巧】由電動勢隨時間變化的圖象可知線圈在不同時刻的位置，以及轉動的周期，結合有效值與最大值的關系。 27