(时间：90分钟，满分100分)
一、选择题(本题包括8小题，每小题6分，共48分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的)
1．矩形线圈绕垂直于匀强磁场的对称轴做匀速转动，当线圈通过中性面时，则下列判断不正确的是( )
A．线圈平面与磁场方向垂直
B．线圈中的感应电动势的方向将发生变化
C．通过线圈的磁通量达到最大值
D．通过线圈的磁通量的变化率达到最大值
解析：知道线圈通过中性面这个特殊位置时各物理量及它们的变化情况：①线圈各边都不切割磁感线，即感应电流等于零；②磁感线垂直于该时刻的线圈平面，所以磁通量最大，磁通量的变化率为零；③交变电流的方向在中性面的两侧是相反的，每当线框转过中性面时，感应电动势和感应电流方向就改变一次。
答案：D
2．某个正弦式交变电流的瞬时值表达式是i＝44 sin(20t) A，与这个表达式相符的交流电的图像是图1中的( )
图1
解析：由瞬时值表达式i＝44sin(20t)知，Im＝44 A，
T＝＝0.314 s。所以图C符合。
答案：C
3．交变电压的瞬时值u＝Umsin 100πt，当t＝1/600 s时，u＝5 V，则用电压表测电压，电压表上看到的读数为( )
A．5 V B．5 V
C．10 V D．10 V
解析：把时间和相应的电压值代入瞬时值表达式得到最大值Um＝10 V，再求出有效值U＝＝10 V。电压表测量的是有效值，所以读数为10 V。
答案：C
4．一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图2所示。由图可知( )
图2
A．该交流电的电压瞬时值的表达式为u＝100 sin(25 t) V
B．该交流电的频率为50 Hz
C．该交流电的电压的有效值为100 V
D．若将该交流电压加在阻值为R＝100 Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率是50 W
解析：从图中可知，交流电周期T＝4×10－2s，峰值电压Um＝100 V，故交流电的频率f＝＝25 Hz，有效值U＝＝50 V。加在R＝100 Ω的电阻上时的热功率P＝＝50 W，瞬时值表达式u＝Um sint＝100 sin(50πt)V，故正确选项为D。
答案：D
5. 某同学在研究电容、电感对恒定电流与交变电流的影响时，采用了如图3所示的电路，其中A1、A2是两个完全相同的灯泡。已知把开关置于3、4时，电路与交流电源相通，稳定后的两个灯泡发光亮度相同，则对该同学所做的操作描述正确的是( )
A．当开关置于1、2时，稳定后A1、A2两个灯泡均发光且亮度也相同 图3
B．当开关置于1、2时，稳定后A1、A2两个灯泡均发光，但A1比A2亮
C．当开关置于3、4时，稳定后若只增加交流电的频率，两个灯泡的亮度将同时变暗
D．在开关置于3、4瞬间，A2立即发光，而A1亮度慢慢增大
解析：当开关置于1、2时，电源为直流电，电容器隔直流，A2不亮，故A、B两项均错。当开关置于3、4与交变电源相连达稳定状态后，若只增加交流电的频率，则L的感抗增大，C的容抗减小，A1变暗，A2变亮，所以C项错。由于L产生的自感电动势阻碍电流的变化，也就是只允许电流缓慢增大，故A1中电流逐渐增大，所以其亮度逐渐变亮，所以D项正确。
答案：D
6. 如图4所示，面积为S的矩形线圈共有N匝，内阻为r，绕OO′轴以角速度ω匀速转动，当从图示位置转过90°的过程中，下列说法正确的是( )
A．电压表的读数是 图4
B．通过电阻R的电荷量是
C．外力做功是
D．电阻R上产生的焦耳热是
解析：由题意可知，线圈转动过程中产生的最大电动势为Em＝NBSω，电动势的有效值为E＝＝NBSω，电压表的读数为UV＝R＝
从图示位置转过90°的过程中，通过电阻的电荷量为
q＝·Δt＝·Δt＝Δt＝＝
依据能量守恒，外力做功W为
W＝Q＝·＝·＝
电阻R上产生的焦耳热为
QR＝()2R·＝()2R·＝
故正确选项应为C。
答案：C
7. 只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间的变化的图像如图5所示，则下列说法不正确的是( )
A．t＝0时刻线圈平面与中性面平行
B．t＝0.1 s时刻，穿过线圈平面的磁通量的变化率最大 图5
C．t＝0.2 s时刻，线圈中有最大感应电动势
D．t＝0.3 s时刻，线圈中有最大感应电流
解析：矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，当以线圈通过中性面为计时起点，感应电动势瞬时表达式为e＝Emsin ωt，此时穿过线圈的磁通量为最大值Φm＝BS，e＝0。而图示开始时Φ＝0，但最大，则此时e＝Em，可见磁通量的变化与感应电动势的变化规律存在“互余”关系。因此只有A项错误。
答案：A
8. 如图6所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T，转轴O1O2垂直于磁场方向，线圈电阻为2 Ω。从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60°时的感应电流为1 A。那么( )
A．线圈消耗的电功率为8 W
B．线圈中感应电流的有效值为2 A
C．任意时刻线圈中的感应电动势为e＝4cost 图6
D．任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ＝sint
解析：从线圈平面平行于磁感线开始计时，正弦交变电流的感应电动势的一般表达式为e＝Emcos θ，且该式的成立与转轴的位置无关(转轴平行于磁感线的情况除外)，则感应电流i＝＝cos θ，由题给条件有：1＝×，Em＝4 V，则Im＝2 A，I有效＝ A，电功率P＝IR＝4 W，所以A、B错误。e＝4cos ωt＝4cost，即C正确。由Em＝BSω＝Φm·得Φm＝，故Φ＝sint，即D错误。
答案：C
二、填空题(本题包括1小题共12分，把答案填在题中横线上或按题目要求作答)
9．(12分)在交流电路中，使交流成分通过，阻止直流成分通过的电容器叫________电容器，这种电容器应该________联接入电路，它的电容一般________(填“较大”或“较小”)；使高频成分通过电容器，而使低频成分输入到下一级电路，有这种用途的电容器叫________电容器，这种电容器应该________联接入电路，它的电容一般________(填“较大”或“较小”)。
解析：电容器有隔直流、通交流的作用，隔直电容器应串联接入电路，使交流成分通过电容器，而直流成分不能通过，电容越大，容抗越小，交流成分越容易通过；电容器有通高频、阻低频的作用，高频旁路电容器应该并联接入电路，使高频成分通过电容器而被“旁路”，仅低频成分流入下一级，它的电容较小。
答案：隔直 串 较大 高频旁路 并 较小
三、计算题(本题包括3小题，共40分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
10．(10分)一矩形线圈有100匝，面积为50 cm2，线圈内阻r＝2 Ω，在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，从线圈平面与磁场平行时开始计时，已知磁感应强度B＝0.5 T，线圈的转速n＝1 200 r/min，外接一用电器，电阻为R＝18 Ω，试写出R两端电压瞬时值的表达式。
解析：线圈转动的角速度
ω＝2πn＝2π× r/s＝40 π rad/s
产生感应电动势的最大值
Em＝NBSω＝100×0.5×50×10－4×40π V＝10π V
线圈感应电动势e＝Emcos ωt＝10πcos 40πt V
故R两端电压
u＝e×＝0.9×10πcos 40πt V＝9πcos 40πt V。
答案：u＝9πcos 40πt V
11．(15分)如图7甲所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场。已知线圈的匝数n＝100匝，电阻r＝1.0 Ω，所围成矩形的面积S＝0.040 m2，小灯泡的电阻R＝9.0 Ω，磁场的磁感应强度按如图乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为e＝nBmScost，其中Bm为磁感应强度的最大值，T为磁场变化的周期。不计灯丝电阻随温度的变化，求：
图7
(1)线圈中产生感应电动势的最大值；
(2)小灯泡消耗的电功率；
(3)在磁感强度变化的0～的时间内，通过小灯泡的电荷量。
解析：(1)因为线圈中产生的感应电流变化的周期与磁场变化的周期相同，所以由图像可知，线圈中产生交变电流的周期为T＝3.14×10－2 s。
所以线圈中感应电动势的最大值为
Em＝＝8.0 V
(2)根据欧姆定律，电路中电流的最大值为
Im＝＝0.80 A
通过小灯泡电流的有效值为
I＝＝0.40 A
小灯泡消耗的电功率为
P＝I2R＝2.88 W
(3)在磁感应强度变化的0～1/4周期内，线圈中感应电动势的平均值
＝nS
通过灯泡的平均电流
＝＝
通过灯泡的电荷量
q＝Δt＝＝4.0×10－3 C
答案：(1)8 V (2)2.88 W (3)4×10－3 C
12．(15分)如图8所示，AB间为交流电源，电压u＝311 sin 100πt V，经过某“过滤”装置P后将图9甲所示正弦交流电滤去一半，得到如图9乙所示的交流电，求：
图8
图9
(1)CD间接打点计时器时打点周期为多大？
(2)CD间接有“220 V,40 W”灯泡时其发光功率为多大？
(3)CD间能否连接“220 V,20 μF”的电容器？
解析：(1)过滤前交流电的周期
T＝＝＝0.02 s。
过滤前打点计时器每经0.02 s打一次点。
过滤后电流变化周期还是0.02 s。
所以打点计时器的打点周期不变，仍为0.02 s。
(2)设题图乙所示交流电的有效值为U，有
·＝·T
U＝Um＝ V。
由P＝知＝，
得此时小灯泡的功率P＝20 W。
(3)过滤后，电压的最大值不变，大小为311 V，电容器的电压“220 V”是击穿电压，所以不能直接连接在CD间。
答案：(1)0.02 s (2)20 W (3)不能
1．下列提到的交流电，哪一个不是指有效值( )
A．交流电压表读数 B．保险丝熔断电流
C．电容器击穿电压 D．220 V交流电压
解析：根据对交流电有效值的定义及理解，C是交流电的峰值。
答案：C
2．(2012·广东高考改编)某小型发电机产生的交变电动势为e＝50 sin100πt(V)。对此电动势，下列表述不正确的是( )
A．最大值是50 V
B．频率是100 Hz
C．有效值是25 V
D．周期是0.02 s
解析：最大值Em＝50 V，有效值为E＝＝25 V，频率为50 Hz，周期为T＝＝0.02 s，所以ACD正确。
答案：B
3．(2012·北京高考)一个小型电热器若接在输出电压为10 V的直流电源上，消耗电功率为P；若把它接在某个正弦交流电源上，其消耗的电功率为。如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为( )
A．5 V B．5 V
C．10 V D．10 V
解析：设该电热器的电阻为R，题中正弦交流电源输出电压的有效值为U，则＝；加直流电时，P＝；又由最大值Um＝U，可解出Um＝10 V。故选项C正确。
答案：C
4．图1中甲、乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示电压按正弦规律变化。下列说法正确的是( )
图1
A．图甲表示交流电，图乙表示直流电
B．两种电压的有效值相等
C．图甲所示电压的有效值为220 V
D．一个周期内两种电流的电压平均值不相等
解析：图甲、图乙均表示交流电，故A错；图甲是正弦式交流电，有效值等于×311 V＝220 V，故C选项对；图甲和图乙的有效值并不相同，B错；两种电流一个周期内的电压平均值都为零，D错。
答案：C
5．(2012·大纲全国卷) 一台电风扇的额定电压为交流220 V。在其正常工作过程中，用交流电流表测得某一段时间内的工作电流I随时间t的变化如图2所示。这段时间内电风扇的用电量为( )
A．3.9×10－2度
B．5.5×10－2度 图2
C．7.8×10－2度
D．11.0×10－2度
解析：根据电流的变化情况，分段计算求电功，W1＝I1Ut1＝0.3×220×10×60 J＝3.96×104 J，W2＝I2Ut2＝0.4×220×10×60 J＝5.28×104 J，W3＝I3Ut3＝0.2×220×40×60 J＝1.056×105 J，则总功W＝W1＋W2＋W3＝1.98×105 J＝5.5×10－2度，选项B正确。
答案：B
6．电阻R1、R2与交流电源按照图3甲所示方式连接，R1＝10 Ω，R2＝20 Ω。合上开关S后，通过电阻R2的正弦式交变电流i随时间t变化的情况如图乙所示。则( )
图3
A．通过R1的电流有效值是1.2 A
B．R1两端的电压有效值是6 V
C．通过R2的电流最大值是1.2 A
D．R2两端的电压最大值是6 V
解析：由题图可知通过电阻R2的电流最大值为0.6 A，故其有效值为0.6 A，根据串联电路的特点可得通过R1的电流有效值也为0.6 A，A、C项均错；R1两端的电压有效值为U1＝IR1＝6 V，B项正确；R2两端的电压最大值为Um＝ImR2＝12 V，D项错。
答案：B
7．在阻值为R1和R2的两个电阻的两端，分别加上50 V的直流电压和某一交流电压，则下面关于交流电压有效值的说法中正确的是( )
A．若两电阻在相等时间内产生的热量相等，则交流电压有效值为50/ V
B．若R1＝R2，且两电阻热功率相等，则交流电压有效值为50 V
C．若R1＝R2，且两电阻产生的热量相等，则交流电压有效值为50 V
D．不论R1是否等于R2，只要两电阻的热功率相等，就有交流电压的有效值为50 V
解析：对A、D项，因不确定两个电阻间的大小关系，所以不能确定交流电的有效值。对B项，两只电阻相等，又有热功率相等，所以直流电压值就等于交流电压的有效值，B正确。对C项，没有强调在相等的时间内产生相等的热量，故C错误。
答案：B
8. 如图4所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B，电阻为R、半径为L、圆心角为45°的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O轴以角速度ω匀速转动(O轴位于磁场边界)。则线框内产生的感应电流的有效值为( )
A. B. 图4
C. D.
解析：扇形闭合导线框切割磁感线的有效长度始终是半径L，各点的平均速度v＝，导线框进磁场和出磁场时有感应电流产生，由法拉第电磁感应定律和有效值的定义有：E＝，×＝I2RT，可得I＝，故D正确，A、B、C错误。
答案：D
9．如图5所示的电流i通过一个R＝1 Ω的电阻，它不是恒定电流。
图5
(1)计算通电1 s内电阻R中产生的热量？
(2)计算该交流电的有效值。
解析：(1)电流i在1 s内产生的热量
Q＝2IRt1＋2IRt2＝2×12×1×0.2 J＋2×22×1×0.3 J＝2.8 J
(2)由I2Rt＝Q得电流I＝＝ A≈1.67 A
即该交变电流的有效值为1.67 A。
答案：(1)2.8 J (2)1.67 A
10．先后用如图6甲、乙所示的电流通过丙图中的电阻R，则电流表的示数分别为多少？
图6
解析：电流表的示数为通过R的电流的有效值。
甲图中的i－t图像是正弦式曲线，在前半个周期内，它的有效值与正弦式交变电流的有效值相同，I＝＝ A，后半个周期不产生热量，则交流电在一个周期内通过电阻R所产生的热量Q交＝。直流电在一个周期内通过电阻R所产生的热量Q直＝IRT。由于Q交＝Q直，所以＝IRT，IA＝＝2.5 A。
乙图中周期为0.04 s，前0.02 s内i大小方向不变，产生的热量Q1＝IR·，后0.02 s内有效值为，产生的热量Q2＝()2R·，由有效值的定义有：
IR·＋()2R·＝I2R·T，即52R·＋()2R·＝I2R·T，可得I＝2.5 A≈4.33 A。
答案：2.5 A 4.33 A
1．关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流，以下说法中不正确的是( )
A．线圈平面每经过中性面一次，感应电动势方向改变一次
B．线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次
C．线圈平面经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次
D．线圈转动一周，感应电动势和感应电流方向都要改变两次
解析：线圈平面经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次，故一周内，电动势和电流方向改变两次。
答案：B
2. 线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电流如图1所示，由图可知( )
A．在t1和t3时刻，线圈处于中性面位置
B．由图可知线圈转动是在中性面开始计时的 图1
C．从t1到t4线圈转过的角度为π弧度
D．若从0时刻到t4时刻经过0.02 s，则在1 s内交变电流的方向改变50次
解析：线圈过中性面，磁通量最大，但其变化率为零，所以电动势为零，电流为零，且电流的方向要发生变化；从t1到t4线圈转过了π弧度，转动一圈线圈两次经过中性面，电流方向变化两次，1 s内线圈转动50转，感应电流方向改变100次。故答案为B。
答案：B
3．交流发电机在工作时的电动势e＝Emsin ωt。若将线圈匝数、线圈面积都提高到原来的两倍，其他条件不变，则电动势变为( )
A．e＝2Emsin ωt B．e＝4Emsin ωt
C．e＝Emsin ωt D．e＝Emsin ωt
解析：由电动势最大值表达式Em＝nBSω，n、S变为原来的两倍，则最大值变为4Em，故B正确。
答案：B
4．长为a、宽为b的矩形线圈，在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场的OO′轴以恒定的角速度ω旋转。设t＝0时，线圈平面与磁场方向平行，则此时的磁通量和磁通量的变化率分别是( )
A．0,0 B．0，Babω
C.，0 D． Bab，Babω
解析：实际上，线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴转动时，产生交变电动势：
e＝Emcos ωt＝Babωcos ωt。
当t＝0时，cos ωt＝1，
虽然磁通量Φ＝0，但是电动势有最大值Em＝Babω，
根据法拉第电磁感应定律
E＝n，
可知当电动势为最大值时，对应的磁通量的变化率也最大，即Em＝()max＝Babω。
综上所述，正确选项为B。
答案：B
5．如图2所示，abcd为一边长为L、匝数为N的正方形闭合线圈，绕对称轴OO′匀速转动，角速度为ω。空间中只有OO′左侧存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。若闭合线圈的总电阻为R，则( )
图2
A．线圈中电动势的有效值为NBL2ω
B．线圈中电动势的最大值为NBL2ω
C．在线圈转动一圈的过程中，线圈中有一半时间没有电流
D．当线圈转到图中所处的位置时，穿过线圈的磁通量为NBL2
解析：最大值：Em＝NBL2ω，有效值：E＝＝NBL2ω。故A错B对。在线圈转动的过程中，线圈始终有一半在磁场中运动，不会有一半时间没有电流，故C错。图中所示位置中，穿过线圈的磁通量为BL2，D错。
答案：B
6. 通有电流i＝Imsin ωt的长直导线OO′与断开的圆形线圈在同一平面内，如图3所示(设电流由O至O′为电流正方向)，为使A端的电势高于B端的电势且UAB减小，交流电必须处于每个周期的( )
A．第一个周期 B．第二个周期图3
C．第三个周期 D．第四个周期
解析：A、B间电势差即环中产生的电动势E∝∝，要E减小，即要减小，由如图中i＝Imsin ωt的图像可知，应在0～和～T时间内。题中要求φA＞φB，由楞次定律可分析知，只有0～时间内才符合要求。
答案：A
7．如图4甲所示，形金属导轨水平放置，导轨上跨接一金属棒ab，与导轨构成闭合回路，并能在导轨上自由滑动。在导轨左侧与ab平行放置的导线cd中通以图乙所示的交变电流，规定电流方向自c向d为正，则ab棒受到向左的安培力的时间是( )
图4
①0～t1 ②t1～t2 ③t2～t3 ④t3～t4
A．①③ B．①④
C．②③ D．②④
解析：0～t1时间内，电流i由c→d且逐渐增大，由安培定则及楞次定律可判定，闭合回路中的磁场方向垂直纸面向里，金属棒ab中的电流方向由a→b，再由左手定则可判定，此时ab棒所受安培力向左，①正确；同理可判断出t1～t2时间内、t3～t4时间内ab棒所受安培力向右，t2～t3时间内ab棒所受安培力向左，③正确。
答案：A
8．一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图5甲所示。已知发电机线圈内阻为5 Ω，现外接一只电阻为95 Ω的灯泡，如图乙所示，则( )
图5
A．电压表 的示数为220 V
B．电路中的电流方向每秒钟改变50次
C．灯泡实际消耗的功率为484 W
D．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J
解析：由图像可知电动势的有效值为220 V，而电压表测量的是路端电压，其大小为U＝R＝×95 V＝209 V，选项A错误；由图像可知交变电流的周期为T＝0.02 s，则频率f＝＝50 Hz，一个周期内电流的方向要改变2次，故每秒钟电流方向要改变2×50＝100(次)，选项B错误；灯泡的实际功率为P＝()2R＝()2×95 W＝459.8 W，选项C错误；由焦耳定律得发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Q＝()2rt＝()2×5×1 J＝24.2 J，选项D正确。
答案：D
9. 如图6所示为演示用的手摇发电机模型，匀强磁场磁感应强度B＝0.5 T，线圈匝数n＝50，每匝线圈面积0.48 m2，转速150 r/min，在匀速转动过程中，从图示位置开始计时。
(1)写出交变感应电动势瞬时值的表达式；
(2)画出e－t图线。
解析：(1)当线圈平面经过中性面开始计时，则线圈在时间t内转过角 图6
度ωt，于是感应电动势瞬时值e＝Emsin ωt，其中Em＝nBSω。
由题意知n＝50，B＝0.5 T，
ω＝ rad/s＝5π rad/s，S＝0.48 m2，
Em＝nBSω＝50×0.5×0.48×5π V≈188 V，
所以e＝188 sin(5πt)V。
(2)根据交流电的方程画图线时，最大值是正弦图线的峰值，由纵轴上的刻度值标出，交流电的频率与正弦图线的周期相对应，ω＝，而周期由时间轴上的刻度值标出，T＝＝0.4 s，e－t图线如图所示。
答案：(1)e＝188 sin(5πt) V
(2)见解析图
10．(2012·江苏高考)某兴趣小组设计了一种发电装置，如图7所示。在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角α均为π，磁场均沿半径方向。匝数为N的矩形线圈abcd的边长ab＝cd＝l、bc＝ad＝2l。线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动，bc和ad边同时进入磁场。在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直。线圈的总电阻为r，外接电阻为R。求：
图7
(1)线圈切割磁感线时，感应电动势的大小Em；
(2)线圈切割磁感线时，bc边所受安培力的大小F；
(3)外接电阻上电流的有效值I。
解析：(1)bc、ad边的运动速度v＝ω
感应电动势Em＝4NBlv
解得Em＝2NBl2ω
(2)电流Im＝，安培力F＝2NBIml
解得F＝
(3)一个周期内，通电时间t＝T
R上消耗的电能W＝IRt 且W＝I2RT
解得I＝
答案：(1)2NBl2ω (2) (3)
1．关于容抗，下列说法中不正确的是( )
A．电容器充电时，容抗小
B．电容器充电时，容抗大
C．电容器的电容和交变电流的频率一定时，容抗一定，与充、放电无关
D．以上说法都不对
解析：容抗只与电容器的电容大小和交变电流的频率有关。
答案：C
2．关于感抗，下列说法中不正确的是( )
A．感抗是由于电流变化时，在线圈中产生了自感电动势，阻碍电流的变化
B．感抗的大小不仅与自感系数有关，还与电流的频率有关
C．感抗虽然对交变电流有阻碍作用，但不消耗能量
D．感抗是线圈的电阻产生的
解析：产生感抗的原因是自感现象；感抗大小XL＝2πfL；交变电流通过线圈时，电能与磁场能相互转化，不消耗电能。
答案：D
3．对扼流圈的以下说法，正确的是( )
A．扼流圈是利用电感器阻碍交变电流的作用制成的
B．低频扼流圈用来“通低频、阻高频”
C．高频扼流圈用来“通直流、阻交流”
D．高频扼流圈对低频交变电流的阻碍作用大，对高频交变电流的阻碍作用很小
解析：低频扼流圈用来通直流、阻交流，也不让低频电流通过(对低频电流阻碍作用很大)。而高频扼流圈对高频电流阻碍作用很大，对低频电流阻碍作用较小。高频扼流圈的自感系数较小，低频扼流圈的自感系数较大，故只有A正确。
答案：A
4. 如图1所示电路由交变电流供电，如果交变电流的频率升高，则
( )
A．线圈的自感系数增大
B．线圈的感抗减小 图1
C．电路中的电流增大
D．电路中的电流减小
解析：线圈的自感系数是线圈自身的属性，选项A错误；交变电流的频率升高，电流的变化率增大，线圈的自感作用增大，感抗增大，线圈对电流的阻碍作用增大，电路中的电流减小，故选项B、C错误，D正确。
答案：D
5．如图2甲、乙两图是电子技术中的常用电路，a、b是各部分电路的输入端，其中输入的交流高频成分用“”表示，交流低频成分用“～”表示，直流成分用“－”表示。关于两图中负载电阻R上得到的电流特征是( )
图2
①图甲中R得到的是交流成分
②图甲中R得到的是直流成分
③图乙中R得到的是低频成分
④图乙中R得到的是高频成分
A．①③ B．①④
C．②③ D．②④
解析：当交变电流加在电容器上时，有“通交流、隔直流，通高频、阻低频”的特性，甲图中电容器隔直流，R得到的是交流成分，①正确、②错误；乙图中电容器通过交流高频成分，阻碍交流低频成分，R得到的是低频成分，③正确、④错误。
答案：A
6. 如图3所示，甲、乙是规格相同的灯泡，接线柱a、b接电压为U的直流电源时，无论电源的正极与哪一个接线柱相连，甲灯均能正常发光，乙灯完全不亮。当a、b接电压的有效值为U的交流电源时，甲灯发出微弱的光，乙灯能正常发光，则下列判断正确的是( ) 图3
A．与甲灯串联的元件x是电容器，与乙灯串联的元件y是电感线圈
B．与甲灯串联的元件x是电感线圈，与乙灯串联的元件y是电容器
C．与甲灯串联的元件x是二极管，与乙灯串联的元件y是电容器
D．与甲灯串联的元件x是电感线圈，与乙灯串联的元件y是二极管
解析：由a、b接直流时的现象可知，元件x“通直流”，元件y“隔直流”，由a、b接交流电源时的现象可知，元件x“阻交流”，元件y“通交流”，根据电容器和电感线圈的特点，元件x是电感线圈，元件y是电容器，选项B正确。
答案：B
7. 如图4所示，某电子电路的输入端输入的电流既有直流成分，又有交流低频成分和交流高频成分，若通过该电路只把交流的低频成分输送到下一级，那么关于该电路中各元件的作用，下列说法中错误的是( )
A．L在此的功能为通直流，阻交流，叫低频扼流圈 图4
B．L在此的功能为通高频，阻低频，叫低频扼流圈
C．C1在此的功能为通交流，隔直流，叫隔直电容器
D．C2在此的功能为通高频，阻低频，叫高频旁路电容器
解析：该电路只把交流的低频成分输送到下一级，C1能通交流，隔直流，C正确；L通直流，阻交流，是低频扼流圈，A正确、B错误；C2通高频、阻低频，是高频旁路电容器，D正确。
答案：B
8. 两个相同的白炽灯泡L1和L2接到如图5所示的电路中，灯L1与电容器串联，灯L2与电感线圈串联。当a、b间接电压最大值为Um、频率为f的正弦交流电源时，两灯都发光，且亮度相同。更换一个新的正弦交流电源后，灯L1的亮度低于灯L2的亮度。新电源两极的电压最大值和频率可能是( ) 图5
A．最大值仍为Um，而频率大于f
B．最大值仍为Um，而频率小于f
C．最大值大于Um，而频率仍为f
D．最大值小于Um，而频率仍为f
解析：更换新电源后，灯L1的亮度低于灯L2的亮度，说明电容器的容抗增大，电感的感抗减小。由频率对容抗、感抗的影响可知新电源频率减小，所以B正确。
答案：B
9．如图6所示的甲、乙、丙三种电路是电子技术中的常用电路，a、b是输入端，其中高频成分用“”表示，低频成分用“～”表示，直流成分用“－”表示，则甲、乙、丙负载R上得到的电流的主要特征各是什么？
图6
答案：甲：低频成分；因电容器有隔直流作用，C较大好，低频易通过。
乙：低频成分；因电容C对高频有旁路作用，C较小，通高频，阻低频。
丙：直流成分；因电容C有旁路作用和隔直作用，C较大，C越大时，容抗越小，低频成分越容易通过旁路。
10．(2012·安徽高考)图7是交流发电机模型示意图。在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO′转动，由线圈引出的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕OO′转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路。图乙是线圈的主视图，导线ab和cd分别用它们的横截面来表示。已知ab长度为L1，bc长度为L2，线圈以恒定角速度ω逆时针转动。(只考虑单匝线圈)
图7
(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达式；
(2)线圈平面处于与中性面成φ0夹角位置时开始计时，如图丙所示，试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式；
(3)若线圈电阻为r，求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热。(其他电阻均不计)
解析：(1)矩形线圈abcd在磁场中转动时，只有ab和cd切割磁感线，且转动的半径为r＝，设ab和cd的转动速度为v，则
v＝ω· ①
在t时刻，导线ab和cd因切割磁感线而产生的感应电动势均为
E1＝BL1v⊥ ②
由图可知v⊥＝vsin ωt ③
则整个线圈的感应电动势为
e1＝2E1＝BL1L2ωsin ωt ④
(2)当线圈由题图丙位置开始运动时，在t时刻整个线圈的感应电动势为
e2＝BL1L2ωsin(ωt＋φ0) ⑤
(3)由闭合电路欧姆定律可知
I＝ ⑥
这里E为线圈产生的电动势的有效值
E＝＝ ⑦
则线圈转动一周在R上产生的焦耳热为
QR＝I2RT ⑧
其中T＝ ⑨
于是QR＝πRω2 ⑩
答案：(1)e1＝BL1L2ωsin ωt
(2)e2＝BL1L2ωsin(ωt＋φ0)
(3)πRω2
