3.2交变电流的描述 同步练习（Word版含解析）
文档属性
| 名称 | 3.2交变电流的描述 同步练习（Word版含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.9MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-04-13 23:42:37 | ||
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文档简介
人教版（2019）选择性必修二 3.2 交变电流的描述
一、单选题
1．N匝圆形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的转轴匀速转动，从中性面开始转过180°过程中，感应电动势的有效值和平均值之比为（ ）
A． B． C． D．
2．如图甲所示，交流发电机的矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间t的变化规律如图乙所示。线圈匝数为10，电流表A可看做理想电流表。则下列说法正确的是（ ）
A．1分钟内电流方向改变30次
B．时感应电动势最大
C．时交流电流表示数为零
D．线圈感应电动势的最大值为
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．近年来，手机无线充电功能为人们提供了很大便利。如图甲所示为充电原理示意图：充电板接交流电源，对充电板供电，充电板内的励磁线圈可产生交变磁场，从而使靠近的手机内的感应线圈产生感应电流。当充电板内的励磁线圈通入如图乙所示的交变电流时（电流由a流入时方向为正），下列说法正确的是（ ）
A．感应线圈中产生的是恒定电流
B．t1时刻，感应线圈中电流的瞬时值最大
C．t1~t3时间内，c点电势高于d点电势
D．感应线圈中电流的方向总是与励磁线圈中电流方向相反
5．如图甲所示为小型旋转电枢式交流发动机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕着垂直于磁场方向的轴匀速转动。线圈的匝数、电阻，线圈的两端经集流环与的电阻连接，电流表和电压表均为理想电表，若在时刻，线圈平面与磁场方向垂直，穿过每匝线圈的磁通量随时间按如图乙所示的余弦规律变化，则下列说法正确的是（ ）
A．此交流发电机产生感应电动势的最大值为
B． 时刻，线圈处在中性面的位置
C．1min内电阻R上产生的焦耳热为60J
D．线圈从图示位置转过过程中的电荷量为0.1C
6．如图1所示的电路中，阻值为的线框水平放置，线框所在区域内存在垂直线框的磁场（未画出），磁感应强度随时间的变化规律如图2所示，电压表为理想电表，定值电阻的阻值为，将电阻箱的阻值调到，电压表的读数为4V，忽略导线的电阻。则（ ）
A．时刻，线框中产生的感应电动势为0
B．线框中产生的感应电动势的最大值为5V
C．一个周期内定值电阻上产生的热量为0.02J
D．当电阻箱的阻值为2时线框的输出功率最大
7．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
8．在如图甲所示的电路中，R1、R2是两个定值电阻且R2=2R1，与R2并联的理想二极管D，其正向电阻可视为零、反向电阻为无穷大。接线柱a、b之间加一个如图乙所示的交变电压，Uab＞0时电压为正值。则R1两端电压的有效值为（ ）
A．10V B．10V C．20V D．20V
9．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
10．如图所示，固定放置的长直导线中通有恒定电流，直导线右侧有一边长为l的正方形线框，直导线和线框在同一平面内，其中边与直导线平行，且与直导线的距离大于l。若线框绕某一转动轴以相同大小的角速度匀速转动，则线框中产生感应电流有效值最大的是（ ）
A．绕轴转动
B．绕轴转动
C．绕轴转动
D．绕轴转动（保证线框与直导线始终在同一平面内）
11．如图甲所示，标有“220V 40W”的灯泡和标有“20μF 360V”的电容器并联到交流电源上，电压表为理想交流电压表，交流电源的输出电压如图乙中正弦曲线所示。闭合开关S，下列判断正确的是（ ）
A．电容器会被击穿
B．交流电源的输出电压的有效值为220V
C．t=时刻，电压表的示数为零
D．t=时刻，通过灯泡的电流为零
12．图甲为一台小型发电机的示意图，单匝线圈绕OO′轴转动，若从某位置开始计时，产生的电动势随时间的变化规律如图乙所示，已知发电机线圈内阻为r，外接灯泡的电阻为9r，下列说法正确的是（ ）
A．线圈是从垂直中性面位置开始计时的 B．电动势表达式为e=6sin 50πt（V）
C．电流方向每秒改变50次 D．灯泡两端电压的最大值为5.4 V
二、填空题
13．一交流电流的图像如图所示，由图可知，该交变电流周期为______，用电流表测该电流示数为______，若该交流电流通过的电阻时，电阻消耗的电功率为______。
14．如图所示为一周期性变化的电压，则其电压的有效值为__________。（保留三位有效数字）
15．一矩形线圈匝数为N，在匀强磁场中以与磁场方向垂直的对称轴匀速转动，产生的正弦式电流的表达式为。已知线圈电阻为R，则线圈的转速为_____；穿过线圈的磁通量的最大值为_____。
16．若将一个标有“220V 1000W”的电炉接入 V 的交流电路中，则通过电炉的电流强度的瞬时值表达式为___________；与电路串联的电流表的示数为___________A，与电炉并联的电压表的示数为___________V。
17．正弦式交变电流的公式和图像可以详细描述交变电流的情况．若线圈通过中性面时开始计时，交变电流的图像是______曲线。
三、解答题
18．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。
19．一个直流电动机的内电阻r=2Ω，与R=8Ω的电阻串联接在线圈上，如图所示。已知线圈面积为m2，共100匝，线圈的电阻为2Ω，线圈在B=T的匀强磁场中绕OO’以角速度ω=20πrad/s匀速转动，在合上开关S后电动机正常工作时，电压表的示数为100V，求：
（1）线圈转动时产生的电动势的最大值；
（2）通过电动机的电流的有效值；
（3）电动机正常工作时的输出功率。
20．如图所示线圈面积为0.05m2，共100匝，线圈总电阻为Ω，外电阻Ω，线圈处于的匀强磁场中。当线圈绕OO＇以转速r/s匀速转动时，从线圈处于图示位置开始计时，求：
（1）写出电动势的瞬时表达式；
（2）线圈转动中电流最大值；
（3）线圈转动中交流电压表的示数U；
（4）线圈转过180°的过程中，通过电阻的电荷量q。
21．如图所示，磁极N、S间的磁场可看做匀强磁场，磁感应强度为，矩形线框的面积为，共匝，内阻为，边与滑环E相连，边与滑环F相连．外电路如图所示，理想二极管与串联，其中．若线圈正在绕垂直于磁感线的轴以角速度逆时针匀速转动，图中线圈所在位置恰好与磁感线垂直．求：
（1）写出线圈的电动势e随时间t的变化关系（从图中位置开始）；
（2）转一周的过程中，通过的电荷量；
（3）求电流表的示数；
（4）转一周的过程中，外力所做的功．
22．如图所示，在匀强磁场中有一形导线框，可绕轴转动。已知匀强磁场的磁感应强度，线框相邻两边相互垂直，其中边长为，、长均为，转速为。若从图示平面平行磁场位置开始计时。
(1)写出线框中感应电动势的瞬时值表达式；
(2)求出由图示位置转过30°的过程中线框产生的平均电动势；
(3)作出线框中感应电动势随时间变化的图像。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【详解】
线圈从中性面转动180°过程中，感应电动势的平均值为：
感应电动势的最大值
Em=NBSω
感应电动势的有效值
感应电动势的有效值和平均值之比
故选C。
2．D
【详解】
A．由图知，转动周期为2s，每转动一次电流方向改变2次，则1分钟内电流方向改变60次，故A错误；
B．时磁通量最大，是中性面位置，感应电动势最小，故B错误；
C．交流电流表示数为有效值，不为零，故C错误；
D．线圈转动的角速度
线圈感应电动势的最大值
故D正确。
故选D。
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．C
【详解】
A．励磁线圈中通有如图所示的交变电流时，感应线圈中产生的电流也在变化，不是恒定电流，故A错误；
B．t1时刻，励磁线圈中电流图像的斜率为零，所以感应线圈中电流瞬时值也为零，故B错误；
C．t1~t2时间内，由楞次定律可知，此时感应电流产生的磁场方向应与励磁线圈产生的磁场方向相同，所以电流应从d流向c，t2~t3时间内，电流仍然从d流向c，感应线圈是电源，电源内部电流由负极流向正极，所以c点电势高于d点电势，故C正确；
D．感应线圈中的电流方向可以由楞次定律判断，当励磁线圈中电流减小时，感应电流的方向与励磁线圈的电流方向相同，故D错误。
故选C。
5．B
【详解】
A．因为
此交流发电机产生感应电动势的最大值为
故A错误；
B．由图可知 时刻，线圈的磁通量最大，则线圈处在中性面的位置，故B正确；
C．因为电流最大值为
所以1min内电阻R上产生的焦耳热为
故C错误；
D．线圈从图甲所示的位置转过的过程中通过电阻R的电荷量为
故D错误。
故选B。
6．C
【详解】
A．如图2所示，在时刻，磁感应强度变化率最大，所以磁通量变化率最大，则线框中产生的感应电动势最大，故选项A错误。
B．定值电阻的阻值为，将电阻箱的阻值调到，电压表的读数为4V，而线框电阻，因为电流读的是外电压的有效值，根据闭合电路的欧姆定律，感应电动势的有效值有
解得
则感应电动势的最大值为，故选项B错误。
C．因电动势的有效值为5V，根据交变电流的热效应和有效值的定义，一个周期内定值电阻上产生的热量为
故选项C正确。
D．根据闭合电路的欧姆定律可知，当电源的内阻与外电阻相等时，电源的输出功率为最大；所以当电阻箱的阻值为0时，定值电阻与线框电阻同为，此时线框的输出功率最大。故D错误。
故选C。
7．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。
8．A
【详解】
因为a、b加的是正弦交流电压，故有两种情况，当a点电位高于b点电位，R2被短路，则R1的电压为电源电压
当a点低于b点则R1与R2串联
30=I（R1+R2）
R1两端电压为
U2=IR1
解得
U2=10V
根据电流的热效应，来计算R1在0-T时间内电压有效值为
解得
故选A。
9．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。
10．A
【详解】
根据电流的磁效应可知，通电直导线周围的磁场为环形磁场，且距导线越远磁感应强度越弱，如图所示
D．绕轴转动，线框内的磁通量不发生变化，不会产生感应电流，电流的有效值为0，D错误；
ABC．绕轴转动时磁感应强度最大，则感应电流的有效值也最大，A正确，BC错误。
故选A。
11．D
【详解】
A．由题图乙可知交流电源的输出电压的最大值为220V≈311V，小于电容器的击穿电压，故电容器不会被击穿，故A错误；
B．由题图乙可知，交流电源的输出电压的有效值为V=220V，故B错误；
C．交流电压表的示数为有效值，则t=时刻，电压表的示数为220V，故C错误；
D．t=时刻，灯泡两端电压的瞬时值为0，通过灯泡的电流的瞬时值为0，故D正确。
故选D。
12．D
【详解】
A．电动势随时间的变化规律从零开始，说明线圈从中性面开始转动，磁通量最大，瞬时电动势为零，A错误；
B．电动势的最大值为Em=6V，而
则电动势表达式为
e=Emsin ωt=6sin100πt（V）
B错误；
C．线圈每转一圈，电流改变两次方向，则电流方向每秒改变了100次，C错误；
D．灯泡两端的电压最大值为
Um==5.4 V
D正确。
故选D。
13． 0.01 10 1000
【详解】
[1] 交变电流周期为0.01s
[2]电流表示数为
[3] 电阻消耗的电功率为
14．7.91V
【详解】
[1]由题图可知该电压的变化周期，在一个周期内经过电阻的发热量为
式中、、、分别为图中一个周期内对应的电压、的通电时间，另一个直流电路通过电阻的发热量为
由定义可知，得
代入数据解得
即为所求电压的有效值。
15．
【详解】
[1]根据电流表达式，周期
T=
转速为
[2]
16． 4.55 220
【详解】
[1]电炉的电阻为
通过电炉的电流强度的瞬时值表达式为
[2]与电路串联的电流表的示数为
[3]与电炉并联的电压表的示数为
17．正弦
略
18．2：1
【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
19．（1）；（2）10A；（3）800W
【详解】
（1）线圈转动时产生的电动势的最大值为
（2）依题意可知，有效值为
设线圈的电阻为r，则电路中的电流I为
（3）电动机正常工作时的输出功率为
20．（1）（2）（3）63.6V（4）
【详解】
（1）线圈转动的角速度
根据题意可知，感应电动势的最大值
则从线圈处于中性面开始计时，电动势的瞬时值表达式为
（2）线圈转动中电流最大值
（3）电动势的有效值为
电路中电流表的示数为
电压表读数为
（4）线圈转过的过程中，通过电阻的电荷量
21．（1）；（2）0.25C；（3）；（4）
【详解】
（1）线圈在图示位置时，与中性面重合，线圈不切割磁感线，感应电流为零，所以
（2）因为理想二极管与串联，所以只有半个周期有电流通过R2，且R1与R2并联，转半周的过程中，磁通量变化量
通过电阻R2的电荷量
（3）有电流流经R2，回路电流
没有电流流经R2，回路电流
根据
解得有效值，即电流表示数
（4）转一周的过程中，外力所做的功等于回路消耗的电能
，
22．(1)；(2)；(3)见解析
【详解】
(1)线框转动，开始计时的位置为线框平面与磁感线平行的位置，边长为，、边长为，在t时刻线框转过的角度为，此时有
其中
故
即
(2)在线框由题图所示的位置转过30°的过程中
则平均电动势
(3)由可知，感应电动势的最大值为，周期为
故线框中感应电动势随时间变化的图像如下图所示
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、单选题
1．N匝圆形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的转轴匀速转动，从中性面开始转过180°过程中，感应电动势的有效值和平均值之比为（ ）
A． B． C． D．
2．如图甲所示，交流发电机的矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间t的变化规律如图乙所示。线圈匝数为10，电流表A可看做理想电流表。则下列说法正确的是（ ）
A．1分钟内电流方向改变30次
B．时感应电动势最大
C．时交流电流表示数为零
D．线圈感应电动势的最大值为
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．近年来，手机无线充电功能为人们提供了很大便利。如图甲所示为充电原理示意图：充电板接交流电源，对充电板供电，充电板内的励磁线圈可产生交变磁场，从而使靠近的手机内的感应线圈产生感应电流。当充电板内的励磁线圈通入如图乙所示的交变电流时（电流由a流入时方向为正），下列说法正确的是（ ）
A．感应线圈中产生的是恒定电流
B．t1时刻，感应线圈中电流的瞬时值最大
C．t1~t3时间内，c点电势高于d点电势
D．感应线圈中电流的方向总是与励磁线圈中电流方向相反
5．如图甲所示为小型旋转电枢式交流发动机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕着垂直于磁场方向的轴匀速转动。线圈的匝数、电阻，线圈的两端经集流环与的电阻连接，电流表和电压表均为理想电表，若在时刻，线圈平面与磁场方向垂直，穿过每匝线圈的磁通量随时间按如图乙所示的余弦规律变化，则下列说法正确的是（ ）
A．此交流发电机产生感应电动势的最大值为
B． 时刻，线圈处在中性面的位置
C．1min内电阻R上产生的焦耳热为60J
D．线圈从图示位置转过过程中的电荷量为0.1C
6．如图1所示的电路中，阻值为的线框水平放置，线框所在区域内存在垂直线框的磁场（未画出），磁感应强度随时间的变化规律如图2所示，电压表为理想电表，定值电阻的阻值为，将电阻箱的阻值调到，电压表的读数为4V，忽略导线的电阻。则（ ）
A．时刻，线框中产生的感应电动势为0
B．线框中产生的感应电动势的最大值为5V
C．一个周期内定值电阻上产生的热量为0.02J
D．当电阻箱的阻值为2时线框的输出功率最大
7．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
8．在如图甲所示的电路中，R1、R2是两个定值电阻且R2=2R1，与R2并联的理想二极管D，其正向电阻可视为零、反向电阻为无穷大。接线柱a、b之间加一个如图乙所示的交变电压，Uab＞0时电压为正值。则R1两端电压的有效值为（ ）
A．10V B．10V C．20V D．20V
9．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
10．如图所示，固定放置的长直导线中通有恒定电流，直导线右侧有一边长为l的正方形线框，直导线和线框在同一平面内，其中边与直导线平行，且与直导线的距离大于l。若线框绕某一转动轴以相同大小的角速度匀速转动，则线框中产生感应电流有效值最大的是（ ）
A．绕轴转动
B．绕轴转动
C．绕轴转动
D．绕轴转动（保证线框与直导线始终在同一平面内）
11．如图甲所示，标有“220V 40W”的灯泡和标有“20μF 360V”的电容器并联到交流电源上，电压表为理想交流电压表，交流电源的输出电压如图乙中正弦曲线所示。闭合开关S，下列判断正确的是（ ）
A．电容器会被击穿
B．交流电源的输出电压的有效值为220V
C．t=时刻，电压表的示数为零
D．t=时刻，通过灯泡的电流为零
12．图甲为一台小型发电机的示意图，单匝线圈绕OO′轴转动，若从某位置开始计时，产生的电动势随时间的变化规律如图乙所示，已知发电机线圈内阻为r，外接灯泡的电阻为9r，下列说法正确的是（ ）
A．线圈是从垂直中性面位置开始计时的 B．电动势表达式为e=6sin 50πt（V）
C．电流方向每秒改变50次 D．灯泡两端电压的最大值为5.4 V
二、填空题
13．一交流电流的图像如图所示，由图可知，该交变电流周期为______，用电流表测该电流示数为______，若该交流电流通过的电阻时，电阻消耗的电功率为______。
14．如图所示为一周期性变化的电压，则其电压的有效值为__________。（保留三位有效数字）
15．一矩形线圈匝数为N，在匀强磁场中以与磁场方向垂直的对称轴匀速转动，产生的正弦式电流的表达式为。已知线圈电阻为R，则线圈的转速为_____；穿过线圈的磁通量的最大值为_____。
16．若将一个标有“220V 1000W”的电炉接入 V 的交流电路中，则通过电炉的电流强度的瞬时值表达式为___________；与电路串联的电流表的示数为___________A，与电炉并联的电压表的示数为___________V。
17．正弦式交变电流的公式和图像可以详细描述交变电流的情况．若线圈通过中性面时开始计时，交变电流的图像是______曲线。
三、解答题
18．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。
19．一个直流电动机的内电阻r=2Ω，与R=8Ω的电阻串联接在线圈上，如图所示。已知线圈面积为m2，共100匝，线圈的电阻为2Ω，线圈在B=T的匀强磁场中绕OO’以角速度ω=20πrad/s匀速转动，在合上开关S后电动机正常工作时，电压表的示数为100V，求：
（1）线圈转动时产生的电动势的最大值；
（2）通过电动机的电流的有效值；
（3）电动机正常工作时的输出功率。
20．如图所示线圈面积为0.05m2，共100匝，线圈总电阻为Ω，外电阻Ω，线圈处于的匀强磁场中。当线圈绕OO＇以转速r/s匀速转动时，从线圈处于图示位置开始计时，求：
（1）写出电动势的瞬时表达式；
（2）线圈转动中电流最大值；
（3）线圈转动中交流电压表的示数U；
（4）线圈转过180°的过程中，通过电阻的电荷量q。
21．如图所示，磁极N、S间的磁场可看做匀强磁场，磁感应强度为，矩形线框的面积为，共匝，内阻为，边与滑环E相连，边与滑环F相连．外电路如图所示，理想二极管与串联，其中．若线圈正在绕垂直于磁感线的轴以角速度逆时针匀速转动，图中线圈所在位置恰好与磁感线垂直．求：
（1）写出线圈的电动势e随时间t的变化关系（从图中位置开始）；
（2）转一周的过程中，通过的电荷量；
（3）求电流表的示数；
（4）转一周的过程中，外力所做的功．
22．如图所示，在匀强磁场中有一形导线框，可绕轴转动。已知匀强磁场的磁感应强度，线框相邻两边相互垂直，其中边长为，、长均为，转速为。若从图示平面平行磁场位置开始计时。
(1)写出线框中感应电动势的瞬时值表达式；
(2)求出由图示位置转过30°的过程中线框产生的平均电动势；
(3)作出线框中感应电动势随时间变化的图像。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【详解】
线圈从中性面转动180°过程中，感应电动势的平均值为：
感应电动势的最大值
Em=NBSω
感应电动势的有效值
感应电动势的有效值和平均值之比
故选C。
2．D
【详解】
A．由图知，转动周期为2s，每转动一次电流方向改变2次，则1分钟内电流方向改变60次，故A错误；
B．时磁通量最大，是中性面位置，感应电动势最小，故B错误；
C．交流电流表示数为有效值，不为零，故C错误；
D．线圈转动的角速度
线圈感应电动势的最大值
故D正确。
故选D。
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．C
【详解】
A．励磁线圈中通有如图所示的交变电流时，感应线圈中产生的电流也在变化，不是恒定电流，故A错误；
B．t1时刻，励磁线圈中电流图像的斜率为零，所以感应线圈中电流瞬时值也为零，故B错误；
C．t1~t2时间内，由楞次定律可知，此时感应电流产生的磁场方向应与励磁线圈产生的磁场方向相同，所以电流应从d流向c，t2~t3时间内，电流仍然从d流向c，感应线圈是电源，电源内部电流由负极流向正极，所以c点电势高于d点电势，故C正确；
D．感应线圈中的电流方向可以由楞次定律判断，当励磁线圈中电流减小时，感应电流的方向与励磁线圈的电流方向相同，故D错误。
故选C。
5．B
【详解】
A．因为
此交流发电机产生感应电动势的最大值为
故A错误；
B．由图可知 时刻，线圈的磁通量最大，则线圈处在中性面的位置，故B正确；
C．因为电流最大值为
所以1min内电阻R上产生的焦耳热为
故C错误；
D．线圈从图甲所示的位置转过的过程中通过电阻R的电荷量为
故D错误。
故选B。
6．C
【详解】
A．如图2所示，在时刻，磁感应强度变化率最大，所以磁通量变化率最大，则线框中产生的感应电动势最大，故选项A错误。
B．定值电阻的阻值为，将电阻箱的阻值调到，电压表的读数为4V，而线框电阻，因为电流读的是外电压的有效值，根据闭合电路的欧姆定律，感应电动势的有效值有
解得
则感应电动势的最大值为，故选项B错误。
C．因电动势的有效值为5V，根据交变电流的热效应和有效值的定义，一个周期内定值电阻上产生的热量为
故选项C正确。
D．根据闭合电路的欧姆定律可知，当电源的内阻与外电阻相等时，电源的输出功率为最大；所以当电阻箱的阻值为0时，定值电阻与线框电阻同为，此时线框的输出功率最大。故D错误。
故选C。
7．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。
8．A
【详解】
因为a、b加的是正弦交流电压，故有两种情况，当a点电位高于b点电位，R2被短路，则R1的电压为电源电压
当a点低于b点则R1与R2串联
30=I（R1+R2）
R1两端电压为
U2=IR1
解得
U2=10V
根据电流的热效应，来计算R1在0-T时间内电压有效值为
解得
故选A。
9．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。
10．A
【详解】
根据电流的磁效应可知，通电直导线周围的磁场为环形磁场，且距导线越远磁感应强度越弱，如图所示
D．绕轴转动，线框内的磁通量不发生变化，不会产生感应电流，电流的有效值为0，D错误；
ABC．绕轴转动时磁感应强度最大，则感应电流的有效值也最大，A正确，BC错误。
故选A。
11．D
【详解】
A．由题图乙可知交流电源的输出电压的最大值为220V≈311V，小于电容器的击穿电压，故电容器不会被击穿，故A错误；
B．由题图乙可知，交流电源的输出电压的有效值为V=220V，故B错误；
C．交流电压表的示数为有效值，则t=时刻，电压表的示数为220V，故C错误；
D．t=时刻，灯泡两端电压的瞬时值为0，通过灯泡的电流的瞬时值为0，故D正确。
故选D。
12．D
【详解】
A．电动势随时间的变化规律从零开始，说明线圈从中性面开始转动，磁通量最大，瞬时电动势为零，A错误；
B．电动势的最大值为Em=6V，而
则电动势表达式为
e=Emsin ωt=6sin100πt（V）
B错误；
C．线圈每转一圈，电流改变两次方向，则电流方向每秒改变了100次，C错误；
D．灯泡两端的电压最大值为
Um==5.4 V
D正确。
故选D。
13． 0.01 10 1000
【详解】
[1] 交变电流周期为0.01s
[2]电流表示数为
[3] 电阻消耗的电功率为
14．7.91V
【详解】
[1]由题图可知该电压的变化周期，在一个周期内经过电阻的发热量为
式中、、、分别为图中一个周期内对应的电压、的通电时间，另一个直流电路通过电阻的发热量为
由定义可知，得
代入数据解得
即为所求电压的有效值。
15．
【详解】
[1]根据电流表达式，周期
T=
转速为
[2]
16． 4.55 220
【详解】
[1]电炉的电阻为
通过电炉的电流强度的瞬时值表达式为
[2]与电路串联的电流表的示数为
[3]与电炉并联的电压表的示数为
17．正弦
略
18．2：1
【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
19．（1）；（2）10A；（3）800W
【详解】
（1）线圈转动时产生的电动势的最大值为
（2）依题意可知，有效值为
设线圈的电阻为r，则电路中的电流I为
（3）电动机正常工作时的输出功率为
20．（1）（2）（3）63.6V（4）
【详解】
（1）线圈转动的角速度
根据题意可知，感应电动势的最大值
则从线圈处于中性面开始计时，电动势的瞬时值表达式为
（2）线圈转动中电流最大值
（3）电动势的有效值为
电路中电流表的示数为
电压表读数为
（4）线圈转过的过程中，通过电阻的电荷量
21．（1）；（2）0.25C；（3）；（4）
【详解】
（1）线圈在图示位置时，与中性面重合，线圈不切割磁感线，感应电流为零，所以
（2）因为理想二极管与串联，所以只有半个周期有电流通过R2，且R1与R2并联，转半周的过程中，磁通量变化量
通过电阻R2的电荷量
（3）有电流流经R2，回路电流
没有电流流经R2，回路电流
根据
解得有效值，即电流表示数
（4）转一周的过程中，外力所做的功等于回路消耗的电能
，
22．(1)；(2)；(3)见解析
【详解】
(1)线框转动，开始计时的位置为线框平面与磁感线平行的位置，边长为，、边长为，在t时刻线框转过的角度为，此时有
其中
故
即
(2)在线框由题图所示的位置转过30°的过程中
则平均电动势
(3)由可知，感应电动势的最大值为，周期为
故线框中感应电动势随时间变化的图像如下图所示
答案第1页，共2页
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