3.2交变电流的产生练习 （word版含答案）
文档属性
| 名称 | 3.2交变电流的产生练习 （word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 2.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-04-05 06:44:32 | ||
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文档简介
鲁科版 （2019）选择性必修第二册 3.2 交变电流的产生
一、单选题
1．一交变电流随时间变化的图象如图所示，此交变电流的有效值是（ ）
A．7A B．A C．A D．10A
2．在交变电流频率一定的情况下，下列关于电容器的容抗、电感器的感抗，说法正确的有（ ）
A．电容越小，容抗越小
B．电感越小，感抗越大
C．电容器通交流，隔直流
D．电感器通高频阻低频
3．手摇式发电机的简化图如图所示：发电机线圈内阻，产生的电动势随时间变化的规律为。现将发电机与阻值为的灯泡组成闭合电路，则（ ）
A．电压表的示数为
B．线框转动到图示位置时，灯泡中电流瞬时值为零
C．线框由图示位置转圈，回路中消耗的电能
D．线框由图示位置转圈，通过灯泡的电荷量为
4．图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为理想交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴OO'沿逆时针方向匀速转动，已知发电机线圈电阻为5Ω，外接一只阻值为5Ω的电阻R，不计电路中的其他电阻，已知电阻R两端的电压随时间变化的图像如图乙所示。则（ ）
A．线圈的转速为100r/s
B．交流电流表的示数为2A
C．0.01s时线圈平面与磁场方向平行
D．电阻R在1分钟内产生的热量为4800J
5．关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流，下列说法中正确的是（ ）
A．线圈中磁通量最大时，感应电动势为零
B．线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向不变
C．线圈平面每经过中性面一次，感应电流和感应电动势方向都不改变
D．线圈通过中性面时，磁通量为零
6．如图所示，有一正方形线圈共100匝，线圈面积为，线圈电阻不计，在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，轴过边总长的处，匀强磁场只存在于右侧，磁感应强度为，从如图所示的位置开始计时，线圈的转速为，外接一纯电阻R，则电压表的示数为（ ）
A． B． C． D．
7．如图所示，一初始位置处于竖直平面内的矩形线框，在其右侧空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。若矩形线框的面积为S，匝数为N，电阻为r，绕垂直磁场的水平轴以角速度匀速运动。线框通过滑环与定值电阻R及理想电流表组成闭合回路。从线框平面与磁感线平行的位置开始计时，则（ ）
A．理想电压表的示数为
B．理想电流表的示数为
C．若将此发电机角速度增加至，其输出功率变为
D．若将此发电机角速度增加至，其输出效率将变大
8．图是一正弦式交变电流的电压图象。由图可知，此交变电流的电压和频率为（ ）
A．有效值为311V B．有效值为220V
C．频率为200Hz D．频率为100Hz
9．如图所示为一台手摇发电机，它的大轮半径是小轮半径的十倍，小轮和线圈同轴转动，线圈的匝数为100匝，线圈的面积为50 cm2，磁铁产生的匀强磁场的磁感应强度为0.1 T。现在该发电机两端接一个特殊的灯泡，灯泡两端电压超过2 V时灯泡开始发光，但两端电压超过6 V时灯泡就会烧断。已知皮带不打滑，发电机线圈电阻可忽略不计。某同学摇动手柄点亮灯泡，下列说法正确的是（ ）
A．题目当中的“2 V”和“6 V”是指灯泡两端的最大电压
B．当大轮匀速转动时发电机输出方波交变电流
C．若要灯泡能够安全发光，该同学摇手柄的最小角速度为rad/s
D．若要灯泡能够安全发光，该同学摇手柄的最大角速度为rad/s
10．某兴趣小组自制一小型发电机，使线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴转动，穿过线圈的磁通量Φ随时间t按正弦规律变化的图象如图所示，线圈转动周期为T，线圈产生的电动势的最大值为Em。则（ ）
A．在t＝时，磁场方向与线圈平面平行
B．在t＝时，线圈中的磁通量变化率最大
C．线圈中电动势的瞬时值e＝Emsin
D．若线圈转速增大为原来的2倍，则线圈中最大电动势变为原来的4倍
11．如图为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动。磁场的磁感应强度，线圈的面积，匝数匝，线圈总电阻，线圈的两端经集流环和电刷与电阻连接，与电阻R并联的交流电压表为理想电表，线圈的转速。在时刻，线圈平面与磁场方向平行，则下列说法正确的是（ ）
A．交流发电机产生的电动势随时间的变化关系是
B．交流电压表的示数为8 V
C．从时刻开始线圈平面转过30°的过程中，通过电阻的电荷量约为
D．电阻R上的热功率为6.4 W
12．如图甲所示为一台小型发电机构造示意图。当线圈转动时，产生的电动势随时间变化的图像如图乙所示。发电机线圈的内阻为，外接灯泡的电阻为，则（ ）
A．电压表的示数为
B．电流表的示数一直变化
C．小灯泡的功率为
D．在时刻，穿过线圈的磁通量最大
13．如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个匝数为N的矩形线圈abcd，线圈面积为S，ab边与磁场垂直，ab边始终与金属滑环K相连，cd边始终与金属滑环L相连，电阻R接在K、L之间。现使矩形线圈以恒定角速度ω，从图示位置绕过ad、bc中点的轴匀速转动，下列说法中正确的是（ ）
A．线圈每转过一圈，线圈所受安培力做功为零
B．线圈转动的角速度越大，通过电阻R的电流越小
C．线圈平面与磁场平行时，瞬时感应电动势最大且Em=NBSω
D．线圈平面与磁场平行时，穿过线圈平面的磁通量最大
14．一正弦交变电流的图像如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．在时电流改变方向
B．该交变电流的周期为0.25s
C．该交变电流的表达式为
D．将该交变电流通过一个的电阻，通电10s产生的热量为
15．某正弦交流电的瞬时表达式为，则（ ）
A．它的周期为0.2s B．它的频率为5Hz
C．它的最大值为311V D．它的有效值为200V
二、填空题
16．一交变电流的电流随时间变化的规律如图所示，闭合回路中的总电阻为，由图可知：
（1）该交变电流的有效值为________；
（2）该交变电流的频率为________；
（3）该交变电流在一个周期内产生的热量________。
17．如图所示为正弦交流电经过整流器处理后的电压波形，其电压的有效值是______。
18．如图所示，正方形线框边的中点和边的中点连线恰好位于匀强磁场的右边界上，已知磁感应强度，方向如图，线框的边长，电阻。现让线框以连线为轴，以角速度逆时针（俯视）匀速转动，若从图示位置开始计时，则线框中电流瞬时值的表达式为___________A；从图示位置转过的过程中通过线框的电荷量为___________C。
19．2016年底以来，共享单车风靡全国各大城市。图甲为某品牌的共享单车，单车的内部有一个小型发电机，通过骑行者的骑行踩踏，不断地给单车里的蓄电池充电，蓄电池再给智能锁供电。单车内小型发电机发电原理可简化为图乙所示，矩形线圈abcd的面积为S=0.001m2，共有N=100匝，线圈总电阻r=1Ω，线圈处于磁感应强度大小为B=T的匀强磁场中，可绕与磁场方向垂直的固定对称轴OO′转动，线圈在转动时保持与外电路电阻R=9Ω连接，不计电流表内阻。在外力作用下线圈以ω=10πrad/s的角速度匀速转动时，从图中位置开始计时，电动势的瞬时表达式为____________________V；交流电流表的示数为_________A；线圈从图示位置转过的过程中通过电阻R的电量q为______C；线圈转动一圈外力所做的功为_________J。
三、解答题
20．阻值相等的甲、乙两电阻分别接到图（a）和（b）所示的方波交变电压、正弦式交变电压电路中，两种电压的周期和峰值都相等。求两电阻的电功率之比。
21．在电子技术中，从某一装置输出的电流既有交流高频成分又有交流低频成分，其中交流高频成分用“”表示，交流低频成分用“~”表示。如果只需要把低频成分输送到下一级装置，只要在两级电路之间接入一个高频扼流圈和一个容抗很大的电容器就可以了。如图所示的接法对吗？为什么？
22．如图所示，单匝线圈在匀强磁场中绕OO′轴从图示位置开始匀速转动．已知从图示位置转过时，线圈中电动势大小为10V，求：
（1）交变电动势的峰值；
（2）交变电动势的有效值；
（3）与线圈相接的交流电压表的示数。
23．如图是一个正弦式交变电流的波形图。根据图像求出它的周期、频率、电流的峰值、电流的有效值。
24．某个兴趣小组为了研究圆柱体铁芯的涡流热功率，构建了如图所示的分析模型，电阻率为ρ的硅钢薄片绕成一个内径为r、高度为h的圆柱面，其厚度为d<（1）感应电动势的有效值E；
（2）发热功率P
试卷第1页，共3页
试卷第2页，共2页
参考答案：
1．B
【详解】
根据有效值的定义得
解得
故选B。
2．C
【详解】
AB．电容器的容抗为
电感器的感抗为
可知电容越大，容抗越小，电感越大，感抗越大，AB错误；
C．电容器交替充放电实现通交流，电容器两极板彼此绝缘，能隔直流，C正确；
D．电感器通过交流电时，产生自感电动势，交流电的频率越高，产生的磁场变化越快，产生的自感电动势越大，故电容器能通低频，阻高频，D错误。
故选C。
3．D
【详解】
A．依题意，正弦交变电流的电动势峰值为，则其有效值为
由闭合电路欧姆定律，可得
解得
电压表的示数为。故A错误；
B．线框转动到图示位置即与中性面垂直的位置时，电动势的瞬时值为最大值，所以灯泡中电流瞬时值也为最大值。故B错误；
C．依题意，线框的转动周期为
线框由图示位置转圈，所需时间为
回路中消耗的电能
故C错误；
D．根据公式
可得
线框由图示位置转圈，有
又
联立，可得
即通过灯泡的电荷量为。故D正确。
故选D。
4．D
【详解】
A．由题图乙可知，交变电流的周期为0.02s，则线圈的转速为
A错误；
B．电阻R两端的电压的有效值为20V，交流电流表的示数为有效值，其值为
B错误；
C．0.01s时电压为零，则感应电动势为零，线圈处于中性面位置，线圈平面与磁场方向垂直，C错误；
D．电阻R在1分钟内产生的热量为
D正确。
故选D。
5．A
【详解】
AD. 线圈通过中性面时，线圈中磁通量最大时，感应电动势为零，故A正确，D错误；
BC. 线圈平面每经过中性面一次，感应电流和感应电动势的方向就改变一次，故BC错误。
故选A。
6．C
【详解】
由题意
当cd杆在磁场中切割磁感线时，感应电动势的最大值为
当ab杆在磁场中切割磁感线时，感应电动势的最大值为
设全过程电动势的有效值为E，故有
解得
故电压表的示数为。
故选C。
7．B
【详解】
AB．电源电动势最大值为
所以理想电压表的示数为
理想电流表的示数为
A错误B正确；
C．发电机角速度增加至，电流增加到原来的2倍，其输出功率
C错误；
D．发电机的输出效率
与角速度无关，故其输出效率不变，D错误。
故选B。
8．B
【详解】
AB．根据图象可知该交流电的电压最大值是311V，故有效值为
A错误，B正确；
CD．由图可知，周期为0.02s，所以频率为
CD错误。
故选B。
9．C
【详解】
A．灯泡两端的电压指的是电压有效值，故A错误；
B．由于线圈在匀强磁场中匀速转动，所以产生的电流一定是正弦式交变电流，故B错误；
CD．灯泡两端电压最大值为
电压有效值为
由皮带上各个位置线速度大小相等有
解得该同学摇手柄的角速度
所以当V时
当V时
故C正确，D错误。
故选C。
10．B
【详解】
A．由交流电的变化规律可知，当线圈平面与磁感线的方向垂直时，穿过线圈的磁通量最大，所以在t＝时，磁场方向与线圈平面垂直，选项A错误；
B．在t＝时，穿过线圈的磁通量为0，此时线圈与磁感线的方向平行，线圈中的磁通量变化率最大，选项B正确；
C．由题图可知，t＝0时，磁通量为0，线圈与磁感线的方向平行，此时线圈中的感应电动势最大，为Em，所以线圈中电动势的瞬时值
e＝Emcos
选项C错误；
D．若线圈转速增大为原来的2倍，则线圈中最大电动势
Em′＝nBS·2ω＝2nBSω＝2Em
线圈中最大电动势变为原来的2倍，选项D错误。
故选B。
11．C
【详解】
A．由图可知，线圈初始位置是从垂直中性面，所以交流发电机产生的电动势随时间的变化关系是
故A错误；
B．交流电的有效值为
则交流电压表的示数
故B错误；
C．从时刻开始线圈平面转过30°的过程中，通过电阻的电荷量约为
故C正确；
D．电阻R上的热功率为
故D错误。
故选C。
12．C
【详解】
A．交流电压表示数为电压的有效值，由乙图知线圈电动势最大值为，则根据正弦式交变电流有效值和最大值的关系可知，其有效值，对整个闭合电路，由闭合电路欧姆定律
解得
I=0.6A，U=5.4V
所以电压表示数为5.4V，故A错误；
B．交流电流表显示的是电流的有效值，为0.6A，保持不变，故B错误；
C．由可解得
P=
故C正确；
D．在时刻，线圈上电动势达到最大值，由法拉第电磁感应定律可知此刻磁通量的变化率最大，磁通量为零，故D错误。
故选C。
13．C
【详解】
A．线圈转动过程中，安培力做负功使线圈的动能转化为电能，故A错误；
B．根据可知，线圈转动的角速度越大，产生的感应电动势峰值越大，则有效值越大，通过电阻R的电流越大，故B错误；
C．题图所示位置，线圈平面与磁场平行，产生的感应电动势最大，最大值为Em=NBSω，故C正确；
D．线圈平面与磁场平行时，穿过线圈平面的磁通量为零，线圈平面与磁场方向垂直时，穿过线圈平面的磁通量最大，故D错误。
故选C。
14．C
【详解】
A．由图可知t0.1s时电流为负方向最大，电流方向没有发生变化，故A错误；
B．由图可知，该交变电流的周期为T=0.2s，故B错误；
C．由图可知，电流的最大值为，角速度为
故该交变电流的表达式为
故C正确；
D．该交变电流的有效值为
将该交变电流通过一个的电阻，通电10s产生的热量为
故D错误。
故选C。
15．C
【详解】
AB．由正弦交流电的表达式可知，周期为
频率为
故A、B错误；
CD．该交流电的最大值为
有效值为
故C正确，D错误。
故选C。
16． 5 25 6
【详解】
（1）[1]在时间内，交变电流为正弦式交变电流，此段时间内该交流电的有效值为
产生的热量为
在内，为直流电流，此段时间产生的热量为
一个周期内，该交变电流产生的热量为
设该交变电流的有效值为I，则
其中
带入数据解得有效值为
（2）[2]由图可知交变电流的周期为
所以该交变电流的频率为
（3）[3] 在时间内，交变电流为正弦式交变电流，此段时间内该交流电的有效值为
产生的热量为
在内，为直流电流，此段时间产生的热量为
一个周期内，该交变电流产生的热量为
带入数据解得
17．1.5V
【详解】
[1]根据有效值定义，可得
解得，电压的有效值为
18．
【详解】
[1]线圈在磁场中转动，产生的感应电动势的峰值
则从中性面开始计时，电动势的瞬时值表达式为
电流的瞬时表达式为
[2]通过的电荷量
在转动60°的过程中磁通量的变化量为
联立可得
19． 0.2 0.08
【详解】
[1]线圈产生的最大感应电动势为
线圈从垂直中性面位置开始转动，电动势的瞬时表达式为
[2]交流电流表的示数为
[3]线圈从图示位置转过的过程中通过电阻R的电量q为
[4]电路的热功率为
交流电的周期
由能量的转化关系，可知线圈转动一圈外力所做的功为
20．2：1
【详解】
图a中电压有效值为U0；图b中电压有效值为 ，则根据
可知，两电阻的电功率之比
21．接法正确。原因见解析
【详解】
因为高频扼流圈自感系数较小，它有“通低频、阻高频”的功能，低频很容易通过，而高频很难通过，但容抗很大的电容可以让高频通过而阻碍低频，所以高频电流就几乎不从高频扼流圈通过了。题图所示的接法是正确的。
22．（1）20V；（2）10V；（3）10V
【详解】
（1）图示位置为中性面，从此时开始计时，交变电动势的瞬时值为
e＝Emsinωt
将ωt＝，e＝10V代入上式，求得交变电动势的峰值为
Em＝20V
（2）此电流为正弦交变电流，所以交变电动势的有效值
E＝＝V＝10V
（3）此交流电压表测的是电动势的有效值，大小为10V。
23．0.2s；5Hz；10A；7.1A
【详解】
由图像可知，交流电的周期
T=0.2s
频率
电流的峰值10A、电流的有效值
24．（1）；（2）
【详解】
（1）通过圆柱面的截面磁场在变化，所以每一个环形截面都会产生感应电流，由法拉第电磁感应定律可知
正弦式交变电流的有效值是其最大值的，所以硅钢薄片中感应电动势的有效值为
（2）将硅钢薄片展开，是一长为，横截面积为hd的立方体电阻，根据电阻定律，其电阻为
则此硅钢薄片发热功率P为
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、单选题
1．一交变电流随时间变化的图象如图所示，此交变电流的有效值是（ ）
A．7A B．A C．A D．10A
2．在交变电流频率一定的情况下，下列关于电容器的容抗、电感器的感抗，说法正确的有（ ）
A．电容越小，容抗越小
B．电感越小，感抗越大
C．电容器通交流，隔直流
D．电感器通高频阻低频
3．手摇式发电机的简化图如图所示：发电机线圈内阻，产生的电动势随时间变化的规律为。现将发电机与阻值为的灯泡组成闭合电路，则（ ）
A．电压表的示数为
B．线框转动到图示位置时，灯泡中电流瞬时值为零
C．线框由图示位置转圈，回路中消耗的电能
D．线框由图示位置转圈，通过灯泡的电荷量为
4．图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为理想交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴OO'沿逆时针方向匀速转动，已知发电机线圈电阻为5Ω，外接一只阻值为5Ω的电阻R，不计电路中的其他电阻，已知电阻R两端的电压随时间变化的图像如图乙所示。则（ ）
A．线圈的转速为100r/s
B．交流电流表的示数为2A
C．0.01s时线圈平面与磁场方向平行
D．电阻R在1分钟内产生的热量为4800J
5．关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流，下列说法中正确的是（ ）
A．线圈中磁通量最大时，感应电动势为零
B．线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向不变
C．线圈平面每经过中性面一次，感应电流和感应电动势方向都不改变
D．线圈通过中性面时，磁通量为零
6．如图所示，有一正方形线圈共100匝，线圈面积为，线圈电阻不计，在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，轴过边总长的处，匀强磁场只存在于右侧，磁感应强度为，从如图所示的位置开始计时，线圈的转速为，外接一纯电阻R，则电压表的示数为（ ）
A． B． C． D．
7．如图所示，一初始位置处于竖直平面内的矩形线框，在其右侧空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。若矩形线框的面积为S，匝数为N，电阻为r，绕垂直磁场的水平轴以角速度匀速运动。线框通过滑环与定值电阻R及理想电流表组成闭合回路。从线框平面与磁感线平行的位置开始计时，则（ ）
A．理想电压表的示数为
B．理想电流表的示数为
C．若将此发电机角速度增加至，其输出功率变为
D．若将此发电机角速度增加至，其输出效率将变大
8．图是一正弦式交变电流的电压图象。由图可知，此交变电流的电压和频率为（ ）
A．有效值为311V B．有效值为220V
C．频率为200Hz D．频率为100Hz
9．如图所示为一台手摇发电机，它的大轮半径是小轮半径的十倍，小轮和线圈同轴转动，线圈的匝数为100匝，线圈的面积为50 cm2，磁铁产生的匀强磁场的磁感应强度为0.1 T。现在该发电机两端接一个特殊的灯泡，灯泡两端电压超过2 V时灯泡开始发光，但两端电压超过6 V时灯泡就会烧断。已知皮带不打滑，发电机线圈电阻可忽略不计。某同学摇动手柄点亮灯泡，下列说法正确的是（ ）
A．题目当中的“2 V”和“6 V”是指灯泡两端的最大电压
B．当大轮匀速转动时发电机输出方波交变电流
C．若要灯泡能够安全发光，该同学摇手柄的最小角速度为rad/s
D．若要灯泡能够安全发光，该同学摇手柄的最大角速度为rad/s
10．某兴趣小组自制一小型发电机，使线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴转动，穿过线圈的磁通量Φ随时间t按正弦规律变化的图象如图所示，线圈转动周期为T，线圈产生的电动势的最大值为Em。则（ ）
A．在t＝时，磁场方向与线圈平面平行
B．在t＝时，线圈中的磁通量变化率最大
C．线圈中电动势的瞬时值e＝Emsin
D．若线圈转速增大为原来的2倍，则线圈中最大电动势变为原来的4倍
11．如图为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动。磁场的磁感应强度，线圈的面积，匝数匝，线圈总电阻，线圈的两端经集流环和电刷与电阻连接，与电阻R并联的交流电压表为理想电表，线圈的转速。在时刻，线圈平面与磁场方向平行，则下列说法正确的是（ ）
A．交流发电机产生的电动势随时间的变化关系是
B．交流电压表的示数为8 V
C．从时刻开始线圈平面转过30°的过程中，通过电阻的电荷量约为
D．电阻R上的热功率为6.4 W
12．如图甲所示为一台小型发电机构造示意图。当线圈转动时，产生的电动势随时间变化的图像如图乙所示。发电机线圈的内阻为，外接灯泡的电阻为，则（ ）
A．电压表的示数为
B．电流表的示数一直变化
C．小灯泡的功率为
D．在时刻，穿过线圈的磁通量最大
13．如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个匝数为N的矩形线圈abcd，线圈面积为S，ab边与磁场垂直，ab边始终与金属滑环K相连，cd边始终与金属滑环L相连，电阻R接在K、L之间。现使矩形线圈以恒定角速度ω，从图示位置绕过ad、bc中点的轴匀速转动，下列说法中正确的是（ ）
A．线圈每转过一圈，线圈所受安培力做功为零
B．线圈转动的角速度越大，通过电阻R的电流越小
C．线圈平面与磁场平行时，瞬时感应电动势最大且Em=NBSω
D．线圈平面与磁场平行时，穿过线圈平面的磁通量最大
14．一正弦交变电流的图像如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．在时电流改变方向
B．该交变电流的周期为0.25s
C．该交变电流的表达式为
D．将该交变电流通过一个的电阻，通电10s产生的热量为
15．某正弦交流电的瞬时表达式为，则（ ）
A．它的周期为0.2s B．它的频率为5Hz
C．它的最大值为311V D．它的有效值为200V
二、填空题
16．一交变电流的电流随时间变化的规律如图所示，闭合回路中的总电阻为，由图可知：
（1）该交变电流的有效值为________；
（2）该交变电流的频率为________；
（3）该交变电流在一个周期内产生的热量________。
17．如图所示为正弦交流电经过整流器处理后的电压波形，其电压的有效值是______。
18．如图所示，正方形线框边的中点和边的中点连线恰好位于匀强磁场的右边界上，已知磁感应强度，方向如图，线框的边长，电阻。现让线框以连线为轴，以角速度逆时针（俯视）匀速转动，若从图示位置开始计时，则线框中电流瞬时值的表达式为___________A；从图示位置转过的过程中通过线框的电荷量为___________C。
19．2016年底以来，共享单车风靡全国各大城市。图甲为某品牌的共享单车，单车的内部有一个小型发电机，通过骑行者的骑行踩踏，不断地给单车里的蓄电池充电，蓄电池再给智能锁供电。单车内小型发电机发电原理可简化为图乙所示，矩形线圈abcd的面积为S=0.001m2，共有N=100匝，线圈总电阻r=1Ω，线圈处于磁感应强度大小为B=T的匀强磁场中，可绕与磁场方向垂直的固定对称轴OO′转动，线圈在转动时保持与外电路电阻R=9Ω连接，不计电流表内阻。在外力作用下线圈以ω=10πrad/s的角速度匀速转动时，从图中位置开始计时，电动势的瞬时表达式为____________________V；交流电流表的示数为_________A；线圈从图示位置转过的过程中通过电阻R的电量q为______C；线圈转动一圈外力所做的功为_________J。
三、解答题
20．阻值相等的甲、乙两电阻分别接到图（a）和（b）所示的方波交变电压、正弦式交变电压电路中，两种电压的周期和峰值都相等。求两电阻的电功率之比。
21．在电子技术中，从某一装置输出的电流既有交流高频成分又有交流低频成分，其中交流高频成分用“”表示，交流低频成分用“~”表示。如果只需要把低频成分输送到下一级装置，只要在两级电路之间接入一个高频扼流圈和一个容抗很大的电容器就可以了。如图所示的接法对吗？为什么？
22．如图所示，单匝线圈在匀强磁场中绕OO′轴从图示位置开始匀速转动．已知从图示位置转过时，线圈中电动势大小为10V，求：
（1）交变电动势的峰值；
（2）交变电动势的有效值；
（3）与线圈相接的交流电压表的示数。
23．如图是一个正弦式交变电流的波形图。根据图像求出它的周期、频率、电流的峰值、电流的有效值。
24．某个兴趣小组为了研究圆柱体铁芯的涡流热功率，构建了如图所示的分析模型，电阻率为ρ的硅钢薄片绕成一个内径为r、高度为h的圆柱面，其厚度为d<
（2）发热功率P
试卷第1页，共3页
试卷第2页，共2页
参考答案：
1．B
【详解】
根据有效值的定义得
解得
故选B。
2．C
【详解】
AB．电容器的容抗为
电感器的感抗为
可知电容越大，容抗越小，电感越大，感抗越大，AB错误；
C．电容器交替充放电实现通交流，电容器两极板彼此绝缘，能隔直流，C正确；
D．电感器通过交流电时，产生自感电动势，交流电的频率越高，产生的磁场变化越快，产生的自感电动势越大，故电容器能通低频，阻高频，D错误。
故选C。
3．D
【详解】
A．依题意，正弦交变电流的电动势峰值为，则其有效值为
由闭合电路欧姆定律，可得
解得
电压表的示数为。故A错误；
B．线框转动到图示位置即与中性面垂直的位置时，电动势的瞬时值为最大值，所以灯泡中电流瞬时值也为最大值。故B错误；
C．依题意，线框的转动周期为
线框由图示位置转圈，所需时间为
回路中消耗的电能
故C错误；
D．根据公式
可得
线框由图示位置转圈，有
又
联立，可得
即通过灯泡的电荷量为。故D正确。
故选D。
4．D
【详解】
A．由题图乙可知，交变电流的周期为0.02s，则线圈的转速为
A错误；
B．电阻R两端的电压的有效值为20V，交流电流表的示数为有效值，其值为
B错误；
C．0.01s时电压为零，则感应电动势为零，线圈处于中性面位置，线圈平面与磁场方向垂直，C错误；
D．电阻R在1分钟内产生的热量为
D正确。
故选D。
5．A
【详解】
AD. 线圈通过中性面时，线圈中磁通量最大时，感应电动势为零，故A正确，D错误；
BC. 线圈平面每经过中性面一次，感应电流和感应电动势的方向就改变一次，故BC错误。
故选A。
6．C
【详解】
由题意
当cd杆在磁场中切割磁感线时，感应电动势的最大值为
当ab杆在磁场中切割磁感线时，感应电动势的最大值为
设全过程电动势的有效值为E，故有
解得
故电压表的示数为。
故选C。
7．B
【详解】
AB．电源电动势最大值为
所以理想电压表的示数为
理想电流表的示数为
A错误B正确；
C．发电机角速度增加至，电流增加到原来的2倍，其输出功率
C错误；
D．发电机的输出效率
与角速度无关，故其输出效率不变，D错误。
故选B。
8．B
【详解】
AB．根据图象可知该交流电的电压最大值是311V，故有效值为
A错误，B正确；
CD．由图可知，周期为0.02s，所以频率为
CD错误。
故选B。
9．C
【详解】
A．灯泡两端的电压指的是电压有效值，故A错误；
B．由于线圈在匀强磁场中匀速转动，所以产生的电流一定是正弦式交变电流，故B错误；
CD．灯泡两端电压最大值为
电压有效值为
由皮带上各个位置线速度大小相等有
解得该同学摇手柄的角速度
所以当V时
当V时
故C正确，D错误。
故选C。
10．B
【详解】
A．由交流电的变化规律可知，当线圈平面与磁感线的方向垂直时，穿过线圈的磁通量最大，所以在t＝时，磁场方向与线圈平面垂直，选项A错误；
B．在t＝时，穿过线圈的磁通量为0，此时线圈与磁感线的方向平行，线圈中的磁通量变化率最大，选项B正确；
C．由题图可知，t＝0时，磁通量为0，线圈与磁感线的方向平行，此时线圈中的感应电动势最大，为Em，所以线圈中电动势的瞬时值
e＝Emcos
选项C错误；
D．若线圈转速增大为原来的2倍，则线圈中最大电动势
Em′＝nBS·2ω＝2nBSω＝2Em
线圈中最大电动势变为原来的2倍，选项D错误。
故选B。
11．C
【详解】
A．由图可知，线圈初始位置是从垂直中性面，所以交流发电机产生的电动势随时间的变化关系是
故A错误；
B．交流电的有效值为
则交流电压表的示数
故B错误；
C．从时刻开始线圈平面转过30°的过程中，通过电阻的电荷量约为
故C正确；
D．电阻R上的热功率为
故D错误。
故选C。
12．C
【详解】
A．交流电压表示数为电压的有效值，由乙图知线圈电动势最大值为，则根据正弦式交变电流有效值和最大值的关系可知，其有效值，对整个闭合电路，由闭合电路欧姆定律
解得
I=0.6A，U=5.4V
所以电压表示数为5.4V，故A错误；
B．交流电流表显示的是电流的有效值，为0.6A，保持不变，故B错误；
C．由可解得
P=
故C正确；
D．在时刻，线圈上电动势达到最大值，由法拉第电磁感应定律可知此刻磁通量的变化率最大，磁通量为零，故D错误。
故选C。
13．C
【详解】
A．线圈转动过程中，安培力做负功使线圈的动能转化为电能，故A错误；
B．根据可知，线圈转动的角速度越大，产生的感应电动势峰值越大，则有效值越大，通过电阻R的电流越大，故B错误；
C．题图所示位置，线圈平面与磁场平行，产生的感应电动势最大，最大值为Em=NBSω，故C正确；
D．线圈平面与磁场平行时，穿过线圈平面的磁通量为零，线圈平面与磁场方向垂直时，穿过线圈平面的磁通量最大，故D错误。
故选C。
14．C
【详解】
A．由图可知t0.1s时电流为负方向最大，电流方向没有发生变化，故A错误；
B．由图可知，该交变电流的周期为T=0.2s，故B错误；
C．由图可知，电流的最大值为，角速度为
故该交变电流的表达式为
故C正确；
D．该交变电流的有效值为
将该交变电流通过一个的电阻，通电10s产生的热量为
故D错误。
故选C。
15．C
【详解】
AB．由正弦交流电的表达式可知，周期为
频率为
故A、B错误；
CD．该交流电的最大值为
有效值为
故C正确，D错误。
故选C。
16． 5 25 6
【详解】
（1）[1]在时间内，交变电流为正弦式交变电流，此段时间内该交流电的有效值为
产生的热量为
在内，为直流电流，此段时间产生的热量为
一个周期内，该交变电流产生的热量为
设该交变电流的有效值为I，则
其中
带入数据解得有效值为
（2）[2]由图可知交变电流的周期为
所以该交变电流的频率为
（3）[3] 在时间内，交变电流为正弦式交变电流，此段时间内该交流电的有效值为
产生的热量为
在内，为直流电流，此段时间产生的热量为
一个周期内，该交变电流产生的热量为
带入数据解得
17．1.5V
【详解】
[1]根据有效值定义，可得
解得，电压的有效值为
18．
【详解】
[1]线圈在磁场中转动，产生的感应电动势的峰值
则从中性面开始计时，电动势的瞬时值表达式为
电流的瞬时表达式为
[2]通过的电荷量
在转动60°的过程中磁通量的变化量为
联立可得
19． 0.2 0.08
【详解】
[1]线圈产生的最大感应电动势为
线圈从垂直中性面位置开始转动，电动势的瞬时表达式为
[2]交流电流表的示数为
[3]线圈从图示位置转过的过程中通过电阻R的电量q为
[4]电路的热功率为
交流电的周期
由能量的转化关系，可知线圈转动一圈外力所做的功为
20．2：1
【详解】
图a中电压有效值为U0；图b中电压有效值为 ，则根据
可知，两电阻的电功率之比
21．接法正确。原因见解析
【详解】
因为高频扼流圈自感系数较小，它有“通低频、阻高频”的功能，低频很容易通过，而高频很难通过，但容抗很大的电容可以让高频通过而阻碍低频，所以高频电流就几乎不从高频扼流圈通过了。题图所示的接法是正确的。
22．（1）20V；（2）10V；（3）10V
【详解】
（1）图示位置为中性面，从此时开始计时，交变电动势的瞬时值为
e＝Emsinωt
将ωt＝，e＝10V代入上式，求得交变电动势的峰值为
Em＝20V
（2）此电流为正弦交变电流，所以交变电动势的有效值
E＝＝V＝10V
（3）此交流电压表测的是电动势的有效值，大小为10V。
23．0.2s；5Hz；10A；7.1A
【详解】
由图像可知，交流电的周期
T=0.2s
频率
电流的峰值10A、电流的有效值
24．（1）；（2）
【详解】
（1）通过圆柱面的截面磁场在变化，所以每一个环形截面都会产生感应电流，由法拉第电磁感应定律可知
正弦式交变电流的有效值是其最大值的，所以硅钢薄片中感应电动势的有效值为
（2）将硅钢薄片展开，是一长为，横截面积为hd的立方体电阻，根据电阻定律，其电阻为
则此硅钢薄片发热功率P为
答案第1页，共2页
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