3.2交变电流的产生 同步练习（Word版含解析）
文档属性
| 名称 | 3.2交变电流的产生 同步练习（Word版含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.4MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-04-17 06:34:51 | ||
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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．我国新能源汽车产业的高速增长使得市场对充电桩的需求越来越大，解决充电难题已经刻不容缓。无线充电的建设成本更低，并且不受场地限制等因素的影响，是解决充电难的途径之一、如图所示是某无线充电接收端电流经电路初步处理后的i-t图象，则该交变电流的有效值为（ ）
A． B．
C． D．
2．在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化．设线圈总电阻为，则（ ）
A．时，线圈平面垂直于磁感线 B．时，线圈中的电流改变方向
C．时，线圈中的感应电动势最大 D．一个周期内，线圈产生的热量为
3．如图甲所示，标有“，”的电灯和标有“，”的电容器并联接到交流电源上，电压表为交流电压表。交流电源的输出电压如图乙所示，闭合开关，下列判断正确的是（ ）
A．时刻，交流电压表V的示数为零 B．电灯会烧坏
C．电容器有可能被击穿 D．交流电压表V的示数保持不变
4．一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
5．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
6．某正弦式交流电的电压随时间变化的规律如图所示，由图可知（ ）
A．该交流电的电压瞬时值的表达式为
B．该交流电的频率为25Hz
C．该交流电的电压的有效值为
D．若将该交流电加在阻值的电阻两端，则电阻消耗的功率为25W
7．如图所示，边长为L的正方形线框在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中，以周期T绕OO′轴匀速转动，从图示位置开始计时，下列说法正确的是（ ）
A．图示位置为中性面 B．回路中产生稳恒直流电
C．时，电流方向将发生改变 D．时刻穿过线框的磁通量为
8．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．
9．如图所示，是交流发电机的示意图，某时刻，线圈的AB边连在金属滑环K上，CD边连在滑环L上，导体做的两个电刷E、F分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接。下列说法正确的是（ ）
A．图示位置磁通量为零
B．图示位置，电流表的示数为零
C．从图示位置开始，再过，电流方向将发生变化
D．用铝框做线圈骨架，电磁阻尼效果好
10．如图所示，边长为L的正方形线框在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中，以周期T绕OO′轴匀速转动，从图示位置开始计时，下列说法正确的是（ ）
A．图示位置与中性面垂直 B．回路中产生稳恒直流电
C．时，电流方向将发生改变 D．时刻穿过线框的磁通量为0
11．在图乙的电路中，通入如图甲所示的交变电流，此交变电流的每个周期内，前三分之一周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定。电阻R的阻值为12Ω，电表均为理想电表，下列判断正确的是（ ）
A．电压表的示数为 B．该交变电流的电压有效值为
C．电阻R一个周期内产生的热量为12J D．电流表的示数为0.5A
12．多数同学家里都有调光台灯、调速电风扇。过去是用变压器来实现上述调节的，缺点是成本高、体积大、效率低，且不能任意调节灯的亮度或电风扇转速。现在的调光台灯、调速电风扇是用可控硅电子元件来实现调节的。如图所示为一个经过双向可控硅电子元件调节后加在电灯上的电压，即在正弦交流电的每一个周期中，前面的被截去，调节台灯上旋钮可以控制截去多少，从而改变电灯上的电压。则现在电灯上的电压为（ ）
A．Um B． C． D．
13．手摇式发电机是实验室中常用的演示工具，如图甲所示，它可以简化为图乙。一个小型旋转电枢式交流发电机的矩形线圈面积为S，匝数为n，线圈总电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中以矩形线圈中轴线为轴以角速度ω匀速转动，产生的交流电通过E、F与外电路连接，外电路电灯电阻为R，电压表为理想交流电压表。在线圈由平行于磁场方向位置转过90°的过程中，下面说法正确的是（ ）
A．电压表的示数为nBSω
B．通过灯泡的电荷量为
C．电灯中产生的焦耳热为
D．流过线圈的电流的平均值为
14．城市一卡通系统工程是城市数字化、信息化建设的重要部分。一卡通是一种芯片卡，它的工作原理是电磁感应，卡片阅读机产生变化的磁场，让卡的内部回路产生感应电流，卡内的芯片就会发送信号，从而阅读机读取到芯片数据。已知某卡回路中产生的感应电动势满足关系，其中k与卡回路及线圈匝数有关，若卡回路的矩形线圈面积为，，卡片阅读机产生的磁场垂直穿过卡线圈平面，且线圈中磁场随时间的变化率，其中B0=5.00×10-8T，频率f=14.14MHz，则卡回路线圈中感应电动势的有效值约为（ ）
A．2.25V B．1.97V C．1.20V D．0.680V
15．如图所示，某圆形N匝金属线圈放置在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度大小为B，线圈的面积为S，电阻不计，线圈可绕OO′自由转动，并通过电刷与外电路相连，定值电阻的阻值为R，电压表为理想交流电表，现使线圈从图示位置匀速转动，周期为T，下列说法正确的是（ ）
A．电容器的耐压值至少为
B．电压表的示数
C．一个周期内，定值电阻上产生的热量为
D．在四分之一周期内通过线圈某一横截面的电荷量为
二、填空题
16．一交变电流的电流瞬时值，则它的最大值为________A，有效值为________A，周期为________s，频率为________Hz。
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。
18．如图所示的区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，电阻为R、半径为L、圆心角为的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O轴以角速度匀速转动（O轴位于磁场边界）。则线框在进入磁场时产生的电动势___________，线框在转动一周过程中产生的感应电流的有效值为___________。
19．如图所示是一个按正弦规律变化的交变电流的图象，则该交变电流的周期是______s，电压的有效值是_______V。
三、解答题
20．一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。
21．如图，矩形线圈的边长l1＝50cm，l2＝30cm，匝数n＝100，线圈电阻r＝10，在磁感应强度B＝0.20T的匀强磁场中绕OO′轴以角速度＝100rad/s匀速转动，外电路电阻R＝90。当线圈由图示位置转过90°的过程中，求：
（1）通过电阻R的电荷量q；
（2）电阻R上所产生的热量Q。
22．如图所示，有一单匝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轴以角速度匀速转动，边、的长度分别为和，轴分别通过和的中点，线圈的总电阻为r，线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环e、f（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值为R的定值电阻连接。求：
（1）线圈转动过程中感应电动势的最大值；
（2）线圈平面由图示位置开始计时，写出感应电动势瞬时值的表达式；
（3）电阻R的电功率。
23． 2020年12月11日连淮扬镇铁路正式开通运营，扬州全域迈入“高铁时代”，高铁站为了防止意外停电，准备了应急电源（交流发电机）。如图所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，匝数为的矩形线圈，边长分别为和，内阻为，在磁感应强度的匀强磁场中绕轴以的角速度匀速转动，线圈与阻值为的外电阻相连接。求：
（1）开关S断开和S闭合时，理想电压表的示数分别为多大？
（2）通过外电阻的电流的最大值以及外电阻上所消耗的电功率；
（3）由图示位置转过90°的过程中，通过外电阻的电荷量。
24．为了测量储罐中不导电液体的高度，将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容C置于储罐中，电容C可通过开关S与电感L或电源相连，如图所示。当开关从a拨到b时，由电感L与电容C构成的回路中产生振荡电流。现知道平行板电容器极板面积一定、两极板间距离一定的条件下，平行板电容器的电容与两极板间是否有电介质存在着确定的关系，当两极板间充入电介质时，电容增大。问：当储罐内的液面高度降低时，所测得的回路振荡电流的频率如何变化？
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【详解】
设有效值为I，根据有效值的概念可知
解得
故选D。
2．D
【详解】
A．根据图象可知，在t=0时穿过线圈平面的磁通量为零，所以线圈平面平行于磁感线，A错误；
B．Φ-t图象的斜率为，即表示磁通量的变化率，在0.5s～1.5s之间，“斜率方向“不变，表示的感应电动势方向不变，则电流强度方向不变，B错误；
C．由图像可得在t=1.5s时，通过线圈的磁量最大，线圈位于中性面，感应电动势为0，C错误；
D．感应电动势的最大值为
有效值为
根据焦耳定律可得一个周期产生的热为
D正确。
故选AD。
3．C
【详解】
AD．交流电压表示数为有效值220V不变，故AD错误；
B．电压有效值正好等于灯泡额定电压，不会烧坏，故B错误；
C．电压峰值为约为311V，超过了电容器击穿电压，故C正确；
故选C。
4．B
【详解】
根据有效值的定义得
解得
故选B。
5．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。
6．B
【详解】
B．从图像中可知该交流电的周期，所以频率
B正确；
AC．角速度
从图像中可知交流电最大值，所以该交流电的电压瞬时值的表达式为
该交流电的电压有效值
AC错误；
D．若将该交流电加在阻值的电阻两端，则电阻消耗的功
D错误。
故选B。
7．A
【详解】
A．图示位置穿过线框的磁通量最大，为中性面，故A正确；
B．回路中将产生正弦式交变电流，故B错误；
CD．时，线框与磁感线方向平行，穿过线框的磁通量为零，感应电流最大，电流方向不会立即变化，故CD错误。
故选A。
8．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。
9．D
【详解】
A．图示位置是中性面，磁通量最大，故A错误；
B．图示位置，磁通量为最大，磁通量变化率最小，电流表读的是有效值，电流表的示数不为零，故B错误；
C．从图示位置开始，再过，电流方向将发生变化，故C错误；
D．铝框的电阻小，涡流强，所以用铝框做线圈骨架，电磁阻尼效果好，故D正确。
故选D。
10．D
【详解】
A．题中图示的位置穿过线框的磁通量最大，为中性面，选项A错误；
B．回路中将产生正弦式交变电流，选项B错误；
CD．t=时，穿过线框的磁通量为零，感应电流最大，电流方向不发生改变，选项C错误、D正确。
故选D。
11．D
【详解】
AB．根据“热相等”原则，得
解得
所以该交变电流的电压有效值为6V，电压表读数为6V，AB错误；
C．由焦耳定律得
C错误；
D．由闭合电路欧姆定律
D正确。
故选D。
12．C
【详解】
设交变电流的有效值为U，将交变电流与直流电分别通过相同电阻R，分析一个周期内热量：交变电流为
直流电为
由
Q1=Q2
得
ABD错误，C正确。
故选C。
13．C
【详解】
A．线圈转动产生的感应电动势的最大值为
Emax=nBSω
线圈由平行于磁场方向位置转过90°，经过个周期，则此段时间内电动势有效值为
E=
所以电流有效值为
I=
电压表示数为
U=IR=
故A错误；
B．通过灯泡的电荷量为
q=
故B错误；
C．电流的有效值为
I=
这一过程的时间为
t=×
则电灯中产生的焦耳热为
Q=I2Rt=
故C正确；
D．通过灯泡的电荷量等于通过线圈的电荷量，故流过线圈的电流的平均值为
故D错误。
故选C。
14．B
【详解】
通过卡回路的磁通量变化率
则感应电动势
又
联立得
则感应电动势的有效值为
带入数据得
故B正确，ACD错误。
故选B。
15．C
【详解】
A．电容器的耐压值应为路端电压的最大值，即
故A错误；
B．由图可知，产生的是正弦式交流电，交流电压表的示数为路端电压的有效值，则有
故B错误；
C．一个周期内，外电阻上产生的热量为
故C正确；
D．前四分之一周期内，通过线圈某一横截面的电量为
故D错误。
故选C。
16． 5 0.02 50
【详解】
[1]由表达式可知，电流的峰值为
[2]电流的有效值
[3]周期
[4]频率
17．正弦
略
18．
【详解】
[1][2] 线框转动过程半径切割磁感线产生的感应电动势为
交流电流的有效值是根据电流的热效应得出的，线框转动周期为T，而线框转动一周只有的的时间内有感应电流，则有
解得电流有效值为
19． 0.02 220
【详解】
[1]由图可知，该正弦交流电的周期为
[2]电压最大值为，所以有效值为
20．（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
21．（1）q＝0.03C；（2）Q＝J
【详解】
（1）当线圈由图示位置转过90°的过程中，磁通量的变化量为
线圈转动的周期为
线圈由图示位置转过90°需要的时间为
该过程中，平均感应电动势为
平均感应电流为
通过电阻R的电荷量为
（2）感应电动势的最大值为
感应电动势的有效值为
感应电流的有效值为
电阻R上所产生的热量为
22．（1） ；（2） ；（3）
【详解】
（1）根据正弦式交变电流的产生规律可知，线圈感应电动势最大值
（2）则线圈平面由如图所示位置开始计时，t时刻感应电动势瞬时值的表达式
（3）电动势的有效值为
根据欧姆定律，电流为
电阻R的功率
23．（1）50V，40V ；（2），80W；（3）。
【详解】
（1）由于交流发电机产生的感应电动势最大值为
所以开关S断开时，电压表示数为电动势有效值
开关S闭合时，由闭合电路欧姆定律得电流有效值为
电压有效值
即电压表示数为40V。
（2）通过外电阻的电流的最大值为
外电阻上所消耗的电功率为
（3）通过外电阻的电荷量
24．频率增大
【详解】
当储罐内的液面高度降低时，电容器两极板之间的电解质减少，则电容器电容减小，因为电感不变，根据
可知周期T变小，则频率增大。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、单选题
1．我国新能源汽车产业的高速增长使得市场对充电桩的需求越来越大，解决充电难题已经刻不容缓。无线充电的建设成本更低，并且不受场地限制等因素的影响，是解决充电难的途径之一、如图所示是某无线充电接收端电流经电路初步处理后的i-t图象，则该交变电流的有效值为（ ）
A． B．
C． D．
2．在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化．设线圈总电阻为，则（ ）
A．时，线圈平面垂直于磁感线 B．时，线圈中的电流改变方向
C．时，线圈中的感应电动势最大 D．一个周期内，线圈产生的热量为
3．如图甲所示，标有“，”的电灯和标有“，”的电容器并联接到交流电源上，电压表为交流电压表。交流电源的输出电压如图乙所示，闭合开关，下列判断正确的是（ ）
A．时刻，交流电压表V的示数为零 B．电灯会烧坏
C．电容器有可能被击穿 D．交流电压表V的示数保持不变
4．一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
5．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
6．某正弦式交流电的电压随时间变化的规律如图所示，由图可知（ ）
A．该交流电的电压瞬时值的表达式为
B．该交流电的频率为25Hz
C．该交流电的电压的有效值为
D．若将该交流电加在阻值的电阻两端，则电阻消耗的功率为25W
7．如图所示，边长为L的正方形线框在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中，以周期T绕OO′轴匀速转动，从图示位置开始计时，下列说法正确的是（ ）
A．图示位置为中性面 B．回路中产生稳恒直流电
C．时，电流方向将发生改变 D．时刻穿过线框的磁通量为
8．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．
9．如图所示，是交流发电机的示意图，某时刻，线圈的AB边连在金属滑环K上，CD边连在滑环L上，导体做的两个电刷E、F分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接。下列说法正确的是（ ）
A．图示位置磁通量为零
B．图示位置，电流表的示数为零
C．从图示位置开始，再过，电流方向将发生变化
D．用铝框做线圈骨架，电磁阻尼效果好
10．如图所示，边长为L的正方形线框在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中，以周期T绕OO′轴匀速转动，从图示位置开始计时，下列说法正确的是（ ）
A．图示位置与中性面垂直 B．回路中产生稳恒直流电
C．时，电流方向将发生改变 D．时刻穿过线框的磁通量为0
11．在图乙的电路中，通入如图甲所示的交变电流，此交变电流的每个周期内，前三分之一周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定。电阻R的阻值为12Ω，电表均为理想电表，下列判断正确的是（ ）
A．电压表的示数为 B．该交变电流的电压有效值为
C．电阻R一个周期内产生的热量为12J D．电流表的示数为0.5A
12．多数同学家里都有调光台灯、调速电风扇。过去是用变压器来实现上述调节的，缺点是成本高、体积大、效率低，且不能任意调节灯的亮度或电风扇转速。现在的调光台灯、调速电风扇是用可控硅电子元件来实现调节的。如图所示为一个经过双向可控硅电子元件调节后加在电灯上的电压，即在正弦交流电的每一个周期中，前面的被截去，调节台灯上旋钮可以控制截去多少，从而改变电灯上的电压。则现在电灯上的电压为（ ）
A．Um B． C． D．
13．手摇式发电机是实验室中常用的演示工具，如图甲所示，它可以简化为图乙。一个小型旋转电枢式交流发电机的矩形线圈面积为S，匝数为n，线圈总电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中以矩形线圈中轴线为轴以角速度ω匀速转动，产生的交流电通过E、F与外电路连接，外电路电灯电阻为R，电压表为理想交流电压表。在线圈由平行于磁场方向位置转过90°的过程中，下面说法正确的是（ ）
A．电压表的示数为nBSω
B．通过灯泡的电荷量为
C．电灯中产生的焦耳热为
D．流过线圈的电流的平均值为
14．城市一卡通系统工程是城市数字化、信息化建设的重要部分。一卡通是一种芯片卡，它的工作原理是电磁感应，卡片阅读机产生变化的磁场，让卡的内部回路产生感应电流，卡内的芯片就会发送信号，从而阅读机读取到芯片数据。已知某卡回路中产生的感应电动势满足关系，其中k与卡回路及线圈匝数有关，若卡回路的矩形线圈面积为，，卡片阅读机产生的磁场垂直穿过卡线圈平面，且线圈中磁场随时间的变化率，其中B0=5.00×10-8T，频率f=14.14MHz，则卡回路线圈中感应电动势的有效值约为（ ）
A．2.25V B．1.97V C．1.20V D．0.680V
15．如图所示，某圆形N匝金属线圈放置在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度大小为B，线圈的面积为S，电阻不计，线圈可绕OO′自由转动，并通过电刷与外电路相连，定值电阻的阻值为R，电压表为理想交流电表，现使线圈从图示位置匀速转动，周期为T，下列说法正确的是（ ）
A．电容器的耐压值至少为
B．电压表的示数
C．一个周期内，定值电阻上产生的热量为
D．在四分之一周期内通过线圈某一横截面的电荷量为
二、填空题
16．一交变电流的电流瞬时值，则它的最大值为________A，有效值为________A，周期为________s，频率为________Hz。
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。
18．如图所示的区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，电阻为R、半径为L、圆心角为的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O轴以角速度匀速转动（O轴位于磁场边界）。则线框在进入磁场时产生的电动势___________，线框在转动一周过程中产生的感应电流的有效值为___________。
19．如图所示是一个按正弦规律变化的交变电流的图象，则该交变电流的周期是______s，电压的有效值是_______V。
三、解答题
20．一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。
21．如图，矩形线圈的边长l1＝50cm，l2＝30cm，匝数n＝100，线圈电阻r＝10，在磁感应强度B＝0.20T的匀强磁场中绕OO′轴以角速度＝100rad/s匀速转动，外电路电阻R＝90。当线圈由图示位置转过90°的过程中，求：
（1）通过电阻R的电荷量q；
（2）电阻R上所产生的热量Q。
22．如图所示，有一单匝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轴以角速度匀速转动，边、的长度分别为和，轴分别通过和的中点，线圈的总电阻为r，线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环e、f（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值为R的定值电阻连接。求：
（1）线圈转动过程中感应电动势的最大值；
（2）线圈平面由图示位置开始计时，写出感应电动势瞬时值的表达式；
（3）电阻R的电功率。
23． 2020年12月11日连淮扬镇铁路正式开通运营，扬州全域迈入“高铁时代”，高铁站为了防止意外停电，准备了应急电源（交流发电机）。如图所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，匝数为的矩形线圈，边长分别为和，内阻为，在磁感应强度的匀强磁场中绕轴以的角速度匀速转动，线圈与阻值为的外电阻相连接。求：
（1）开关S断开和S闭合时，理想电压表的示数分别为多大？
（2）通过外电阻的电流的最大值以及外电阻上所消耗的电功率；
（3）由图示位置转过90°的过程中，通过外电阻的电荷量。
24．为了测量储罐中不导电液体的高度，将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容C置于储罐中，电容C可通过开关S与电感L或电源相连，如图所示。当开关从a拨到b时，由电感L与电容C构成的回路中产生振荡电流。现知道平行板电容器极板面积一定、两极板间距离一定的条件下，平行板电容器的电容与两极板间是否有电介质存在着确定的关系，当两极板间充入电介质时，电容增大。问：当储罐内的液面高度降低时，所测得的回路振荡电流的频率如何变化？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【详解】
设有效值为I，根据有效值的概念可知
解得
故选D。
2．D
【详解】
A．根据图象可知，在t=0时穿过线圈平面的磁通量为零，所以线圈平面平行于磁感线，A错误；
B．Φ-t图象的斜率为，即表示磁通量的变化率，在0.5s～1.5s之间，“斜率方向“不变，表示的感应电动势方向不变，则电流强度方向不变，B错误；
C．由图像可得在t=1.5s时，通过线圈的磁量最大，线圈位于中性面，感应电动势为0，C错误；
D．感应电动势的最大值为
有效值为
根据焦耳定律可得一个周期产生的热为
D正确。
故选AD。
3．C
【详解】
AD．交流电压表示数为有效值220V不变，故AD错误；
B．电压有效值正好等于灯泡额定电压，不会烧坏，故B错误；
C．电压峰值为约为311V，超过了电容器击穿电压，故C正确；
故选C。
4．B
【详解】
根据有效值的定义得
解得
故选B。
5．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。
6．B
【详解】
B．从图像中可知该交流电的周期，所以频率
B正确；
AC．角速度
从图像中可知交流电最大值，所以该交流电的电压瞬时值的表达式为
该交流电的电压有效值
AC错误；
D．若将该交流电加在阻值的电阻两端，则电阻消耗的功
D错误。
故选B。
7．A
【详解】
A．图示位置穿过线框的磁通量最大，为中性面，故A正确；
B．回路中将产生正弦式交变电流，故B错误；
CD．时，线框与磁感线方向平行，穿过线框的磁通量为零，感应电流最大，电流方向不会立即变化，故CD错误。
故选A。
8．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。
9．D
【详解】
A．图示位置是中性面，磁通量最大，故A错误；
B．图示位置，磁通量为最大，磁通量变化率最小，电流表读的是有效值，电流表的示数不为零，故B错误；
C．从图示位置开始，再过，电流方向将发生变化，故C错误；
D．铝框的电阻小，涡流强，所以用铝框做线圈骨架，电磁阻尼效果好，故D正确。
故选D。
10．D
【详解】
A．题中图示的位置穿过线框的磁通量最大，为中性面，选项A错误；
B．回路中将产生正弦式交变电流，选项B错误；
CD．t=时，穿过线框的磁通量为零，感应电流最大，电流方向不发生改变，选项C错误、D正确。
故选D。
11．D
【详解】
AB．根据“热相等”原则，得
解得
所以该交变电流的电压有效值为6V，电压表读数为6V，AB错误；
C．由焦耳定律得
C错误；
D．由闭合电路欧姆定律
D正确。
故选D。
12．C
【详解】
设交变电流的有效值为U，将交变电流与直流电分别通过相同电阻R，分析一个周期内热量：交变电流为
直流电为
由
Q1=Q2
得
ABD错误，C正确。
故选C。
13．C
【详解】
A．线圈转动产生的感应电动势的最大值为
Emax=nBSω
线圈由平行于磁场方向位置转过90°，经过个周期，则此段时间内电动势有效值为
E=
所以电流有效值为
I=
电压表示数为
U=IR=
故A错误；
B．通过灯泡的电荷量为
q=
故B错误；
C．电流的有效值为
I=
这一过程的时间为
t=×
则电灯中产生的焦耳热为
Q=I2Rt=
故C正确；
D．通过灯泡的电荷量等于通过线圈的电荷量，故流过线圈的电流的平均值为
故D错误。
故选C。
14．B
【详解】
通过卡回路的磁通量变化率
则感应电动势
又
联立得
则感应电动势的有效值为
带入数据得
故B正确，ACD错误。
故选B。
15．C
【详解】
A．电容器的耐压值应为路端电压的最大值，即
故A错误；
B．由图可知，产生的是正弦式交流电，交流电压表的示数为路端电压的有效值，则有
故B错误；
C．一个周期内，外电阻上产生的热量为
故C正确；
D．前四分之一周期内，通过线圈某一横截面的电量为
故D错误。
故选C。
16． 5 0.02 50
【详解】
[1]由表达式可知，电流的峰值为
[2]电流的有效值
[3]周期
[4]频率
17．正弦
略
18．
【详解】
[1][2] 线框转动过程半径切割磁感线产生的感应电动势为
交流电流的有效值是根据电流的热效应得出的，线框转动周期为T，而线框转动一周只有的的时间内有感应电流，则有
解得电流有效值为
19． 0.02 220
【详解】
[1]由图可知，该正弦交流电的周期为
[2]电压最大值为，所以有效值为
20．（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
21．（1）q＝0.03C；（2）Q＝J
【详解】
（1）当线圈由图示位置转过90°的过程中，磁通量的变化量为
线圈转动的周期为
线圈由图示位置转过90°需要的时间为
该过程中，平均感应电动势为
平均感应电流为
通过电阻R的电荷量为
（2）感应电动势的最大值为
感应电动势的有效值为
感应电流的有效值为
电阻R上所产生的热量为
22．（1） ；（2） ；（3）
【详解】
（1）根据正弦式交变电流的产生规律可知，线圈感应电动势最大值
（2）则线圈平面由如图所示位置开始计时，t时刻感应电动势瞬时值的表达式
（3）电动势的有效值为
根据欧姆定律，电流为
电阻R的功率
23．（1）50V，40V ；（2），80W；（3）。
【详解】
（1）由于交流发电机产生的感应电动势最大值为
所以开关S断开时，电压表示数为电动势有效值
开关S闭合时，由闭合电路欧姆定律得电流有效值为
电压有效值
即电压表示数为40V。
（2）通过外电阻的电流的最大值为
外电阻上所消耗的电功率为
（3）通过外电阻的电荷量
24．频率增大
【详解】
当储罐内的液面高度降低时，电容器两极板之间的电解质减少，则电容器电容减小，因为电感不变，根据
可知周期T变小，则频率增大。
答案第1页，共2页
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