5.3电感和电容对交变电流的影响 （word答案含解析）—人教版高中物理选修3-2同步训练
文档属性
| 名称 | 5.3电感和电容对交变电流的影响 （word答案含解析）—人教版高中物理选修3-2同步训练 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 358.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-06-13 21:08:42 | ||
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文档简介
5.3电感和电容对交变电流的影响
一、单选题(共30分)
1．(本题3分)电感和电容对交流电的阻碍作用的大小不但跟电感、电容本身有关，还跟交流电的频率有关，下列说法中正确的是( )
A．电感是通直流、阻交流，通高频、阻低频
B．电容是通直流、阻交流，通高频、阻低频
C．电感是通直流、阻交流，通低频、阻高频
D．电容是通交流、隔直流，通低频、阻高频
53530503270252．(本题3分)如图所示的电路中，电源为一交流发电机，发电机线圈的电阻忽略不计。若把发电机转子的转速减小一半，并且把电枢线圈的匝数增加一倍，其他条件不变，下列说法正确的是（ ）
A．发电机输出电压变小
B．交流电的频率增大
C．L1变亮、L2变暗、L3不变
D．L1变暗，L2不变、L3变亮
41319452336803．(本题3分)如图甲所示的电路，当用图乙中的交变电流a给电路供电时，发现L1、L2、L3三灯亮度相同。当用图乙中的交变电流b给电路供电时，以下说法正确的是（ ）
A．L1灯亮度不变、L2灯亮度变 B．L1灯亮度变亮、L2灯亮度变暗
C．L2灯亮度变亮、L3灯亮度变暗 D．L2灯亮度变暗、L3灯亮度变亮
40855904152904．(本题3分)将完全相同的两个线圈false和灯泡分别串联接到直流电源（内阻不计）和交流电源上，如图甲、乙所示，已知直流电源的电压与交流电压的有效值相等。则下列判断正确的是（ ）
A．图乙中灯泡更亮些
B．图甲和图乙中灯泡最终会一样亮
C．减小交流电频率，图乙中灯泡会变亮
D．图甲中闭合S瞬间，通过灯泡的电流立即达到最大值
39909755772155．(本题3分)如图所示，三只完全相同的灯泡a、b、c分别与电阻R、电感L、电容C串联，再将三者并联，接在220V，50Hz的交变电源两端，三只灯泡亮度相同。如果将电源改为220V，60Hz的交变电源，则（ ）
A．三只灯泡亮度不变
B．a亮度不变，b变暗，c变亮
C．a亮度不变，b变亮，c变暗
D．三只灯泡都将变亮
6．(本题3分)如图所示，电路中三个完全相同的灯泡a、b和c分别与电阻器R、电感线圈L和电容器C串联，当电路两端连接电压为u1=220sin100πt V的交变电源时，三个灯泡亮度恰好相同。若将电路两端接入的交变电源的电压变为u2=220sin120πt V，则关于将要发生的现象下列说法正确的是（ ）
501015040005A．a灯亮度变亮 B．b灯变亮
C．c灯更亮 D．三灯亮度都不变
7．(本题3分)一电阻不计的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴作匀速转动，产生正弦式交变电流，其电动势的变化规律如图甲中的线a所示，用此线圈给图乙电路供电，发现三个完全相同的灯泡亮度均相同。当调整线圈转速后，电动势的变化规律如图甲中的线b所示，以下说法正确的是（ ）
3114675101600A．曲线a、b对应的线圈转动角速度之比为2：3
B．false时刻，线圈平面恰好与磁场方向平行
C．转速调整后，灯泡false的亮度变暗
D．转速调整后，线圈电动势的有效值变为10V
8．(本题3分)如图所示，在频率为f的交流电路中，当开关S依次接通R、C、L支路时，交流电流表的读数均相同，如果该交流电电压不变，而将频率加大，则下列判断中错误的是（ ）
51244503810A．接通R支路时，交流电流表的读数与原来相同
B．接通C支路时，交流电流表的读数最大
C．接通L支路时，交流电流表的读数最小
D．接通R支路时，交流电流表的读数增大
50292002381259．(本题3分)如图所示的电路中，两只小灯泡的规格相同．在开关S闭合一段时间后，发现两个灯泡的亮度相同．断开开关S后，进行如下操作，下列对小灯泡发光的描述正确的是（ ）
A．开关S闭合瞬间，两灯一样亮
B．开关S闭合后，灯A2一直比A1亮
C．若将电源换成交流电，两灯一样亮
D．断开开关S时，两灯都逐渐熄灭
10．(本题3分)在如图所示的电路中，false、false、false是三盏相同的灯泡．当false、false两端接交流false时，三盏灯的发光情况相同．若将false、false两端接直流false时，稳定后观察到的现象是（ ）
4772025212725A．三盏灯的亮度相同 B．false不亮，false、false的亮度相同
C．false不亮，false比false亮 D．false不亮，false比false亮
二、多选题(共16分)
11．(本题4分)关于电感对交变电流的影响，以下说法中正确的是（ ）
A．电感对交变电流有阻碍作用
B．电感对交变电流阻碍作用的大小叫感抗
C．电感对某一频率的交变电流的阻碍作用跟线圈的自感系数无关
D．线圈的自感系数越大，交变电流的频率越高，电感对交变电流的阻碍作用就越大
12．(本题4分)一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴线匀速转动时产生正弦式交变电流，其电动势的变化规律如图甲中的线a所示，用此线圈给图乙电路供电，发现三个完全相同的灯泡亮度均相同。当调整线圈转速后，电动势的变化规律如图甲中的线b所示，以下说法正确的是（ ）
320738554610
A．曲线a、b对应的线圈角速度之比为false
B．false时刻，线圈平面恰好与磁场方向平行
C．转速调整后，L2灯泡最亮
D．转速调整后，三个灯泡的亮度仍然相同
13．(本题4分)如图所示，电阻为r的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以角速度ω＝100πrad/s匀速转动，t＝0时刻线圈平面与磁场垂直，各电表均为理想交流电表，则（ ）
A．t＝0时刻线圈中的感应电动势最大
5038725-386080B．1s内电路中的电流方向改变100次
C．滑片P下滑时，电压表的读数变大
D．开关K处于断开状态和闭合状态时，电流表的读数相同
14．(本题4分)关于电感对交变电流的阻碍作用，下列说法正确的是（ ）
A．电感对交变电流的阻碍作用的大小用感抗描述
B．线圈的自感系数越大，交变电流的频率越高，线圈对交变电流的阻碍作用就越大
C．低频扼流圈只能阻碍低频交变电流，不能阻碍高频交变电流
D．感抗是由线圈的自感现象引起的
三、解答题(共54分)
15．(本题11分)如图所示，交流发电机的矩形线圈边长ab＝cd＝0．4 m，ad＝bc＝0．2 m，线圈匝数N＝100匝，电阻r＝1 Ω，线圈在磁感应强度B＝0．2 T的匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以n＝50 r/s的转速匀速转动，外接电阻R＝9 Ω，求：
（1）线圈转动时感应电动势的最大值；
（2）电压表的示数（计算结果可用false和根号表示）
16．(本题10分)发电机转子是匝数false，边长false的正方形线圈，其置于磁感应强度false的匀强磁场中，绕着垂直磁场方向的轴以false的角速度转动，当转到线圈平面与磁场方向垂直时开始计时。线圈的电阻r=1Ω，外电路电阻R=99Ω。
(1)写出交变电流瞬时值表达式；
(2)求外电阻上消耗的功率。
17．(本题10分)如图所示，一个边长L=10cm，匝数N=1000匝的正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，磁感应强度B=0.50T，角速度ω=2rad/s，外电路电阻R=4.0Ω，线圈内阻r=1.0Ω。
4800600184785(1)求线圈转动的周期和感应电动势的最大值；
(2)交流电压表的示数是多少？
18．(本题12分)如图所示，交流发电机的矩形线圈abcd中，ab＝cd＝50cm，bc＝ad＝30cm，匝数n＝100匝，线圈电阻r＝0.2Ω，外电阻R＝4.8Ω。线圈在磁感应强度B＝0.05T的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴OO′匀速转动，角速度ω＝100πrad/s。
4705350129540(1)求产生感应电动势的最大值；
(2)若从图示位置开始计时，写出感应电流随时间变化的函数表达式；
(3)交流电压表和交流电流表的示数各为多少？
(4)此发电机的功率为多少？
(5)从图示位置起，转过90°过程中，平均电动势为多少？
19．(本题11分)如图（甲）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′按如图所示方向匀速转动，线圈的匝数n=100、电阻r=10Ω，线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻R=90Ω，与R并联的交流电压表为理想电表。在t=0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按图（乙）所示正弦规律变化。（取π=3.14）求：
(1)交流发电机产生的电动势的最大值；
(2)从t=0时刻开始计时，线圈转过60°时线圈中感应电流瞬时值及回路中的电流方向；
(3) 从图示位置转过90°时电路中交流电压表的示数。
参考答案
答案含解析
1．C
【解析】
AC、电感的特性：通直流，阻交流．通低频，阻高频．故A错误，C正确；
BD、电容器的特性：通交流，隔直流，通高频，阻低频．故BD错误．
故选C．
2．C
【详解】
A．根据交流发电机工作时的电动势最大值false可知发电机电枢的转速减小一半，false减小为原来的一半；同时将把电枢线圈的匝数n增加一倍，则电动势最大值不变，有效值不变，输出电压不变，选项A错误；
B．设转速为n，频率为f，则有
false
可知发电机转子的转速减小一半，频率减小一半，选项B错误；
CD．由于频率变小，则与L1串联的电感线圈感抗变小，L1变亮；与L2串联的电容容抗变大，L2变暗；与L3串联的是定制电阻，L3亮度不变，选项C正确，D错误。
故选C。
3．D
【详解】
AB．用交变电流b给电路供电时相对于交变电流a给电路供电来说电压的有效值不变，但电流b的周期比a的小则电流b的频率比a的大，L1灯与定值电阻串联，则无论是接交变电流a或b都无影响，灯泡亮度不变，L2灯与电感线圈串联，接电流b时频率变大则感抗变大，灯泡变暗，AB错误；
CD．用交变电流b给电路供电时相对于交变电流a给电路供电来说电压的有效值不变，但电流b的周期比a的小则电流b的频率比a的大，L2灯与电感线圈串联，接电流b时频率变大则感抗变大，灯泡变暗，L3灯与电容串联，接电流b时频率变大则容抗变小，灯泡变亮，C错误、D正确。
故选D。
4．C
【详解】
AB．根据电感线圈对电流的阻碍作用可知，电感线圈对交流电的阻碍作用更大，所以接直流的电路中的灯泡更亮一些，即图甲中灯泡更亮，故AB错误；
C．当交流的频率减小时，线圈的阻碍作用减小，所以图乙中的灯泡变亮，故C正确；
D．图甲中，当闭合S瞬间，由于线圈对电流的增大有阻碍作用，所以通过灯泡的电流不能立即达到最大值，故D错误。
故选C。
5．B
【详解】
根据电感的特性：通低频、阻高频，当电源的频率变高时，电感对电流的感抗增大，b灯变暗；根据电容器的特性：通高频、阻低频，当电源的频率变高时，电容器对电流的容抗减小，c灯变亮。而电阻的亮度与频率无关，a灯亮度不变。
故选B。
6．C
【详解】
由题意可知，电路接入交变电流的频率升高，则有，根据电感的特性：通低频，组高频，当电源的频率变高时，电感对电流的感抗增大，b灯变暗，根据电容的特性：通高频、阻低频，当电源的频率变高时，电容器的容抗减小，c灯变亮。而电阻的阻值与频率无关，故a灯亮度不变。
故选C。
7．C
【详解】
A．由图可知，曲线a、b对应的周期分别为Ta=0.04s，Tb=0.06s，根据false可得曲线a、b对应的线圈角速度之比为
false
故A错误；
B．t=0时刻，感应电动势为0，则线圈平面恰好与磁场方向垂直，故B错误；
C．转速调整后，角速度变小，产生的感应电动势变小，并且交流电的频率变小，电感对交变电流的阻碍减小、电容对交变电流的阻碍增大，三个灯泡的亮度各不相同，其中L3亮度变暗，故C正确；
D．根据Em=NBSω可知
false
解得
false
转速调整后，线圈电动势的有效值变为
false
故D错误。
故选C。
8．D
【详解】
在频率为f的交变电流电路中，当开关S依次分别接通R、C、L支路，这时通过各支路的电流有效值相等。当交变电流的频率加大时，则线圈的感抗变大，导致通过L的电流有效值变小；对于电容器的容抗变小，导致通过C的电流有效值变大；对于电阻来说没有变化，故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
9．D
【详解】
B．开关S闭合，电路稳定后，两个灯泡的亮度相同，电感线圈的电阻与滑动变阻器电阻相等，故B错误；
A．由于A1与电感线圈串联，开关S闭合瞬间，电感线圈中产生自感电动势阻碍电流的增大，电感线圈的电阻与滑动变阻器电阻相等，所以开关S闭合瞬间，A1的亮度比A2暗，故A错误；
C．若将电源换成交流电，电感线圈对交流电的阻碍作用表现为电阻和感抗，电感线圈的电阻与滑动变阻器电阻相等，所以A1灯更暗，故C错误；
D．断开开关S时，由于电感线圈中的电流减小，在电感线圈中产生自感电动势阻碍电流的减小；电感线圈与两灯、滑动变阻器组成回路，两灯都逐渐熄灭，故D正确．
10．C
【详解】
三个支路电压相同，当通交流电时，电感的感抗与电容的容抗都会对交流电有影响，而电阻所在支路对电流的阻碍作用不变，当通入直流时，对于电阻没有影响，亮度不变；而对电容器来说，不能通过直流，所以灯false不亮；对于线圈来说，阻碍减小，导致false变得更亮，C正确。
故选C。
11．ABD
【详解】
A．电感对交变电流有阻碍作用，选项A正确；
B．电感对交变电流阻碍作用的大小叫感抗，选项B正确；
C．电感对某一频率的交变电流的阻碍作用跟线圈的自感系数有关，自感系数越大，则感抗越大，选项C错误；
D．线圈的自感系数越大，交变电流的频率越高，电感对交变电流的阻碍作用就越大，选项D正确。
故选ABD。
12．AC
【详解】
A．曲线a的周期T1=0.04s，曲线b的周期T2=0.06s，所以转速之比
false
故A正确；
B．t=0时刻，电动势为0，说明线圈平面恰好与磁场方向垂直，故B错误；
CD．转速调整后，交流电的频率降低了，所以线圈的电感对交流电的阻碍减小了，电容对交流电的阻碍增大了，而电阻对交流电的阻碍不变，所以灯泡L2最亮，L3最暗，即三个灯泡的亮度各不相同，故C正确，D错误。
故选AC。
13．BC
【详解】
A．t＝0时刻线圈处于中性面，感应电动势为零，A选项错误；
B．交变电流的周期
T＝false＝0.02s
一个周期内电流方向改变两次，故1s内电流方向改变100次，B选项正确；
C．滑片P下滑时，电阻变大，电压表的示数变大，C选项正确；
D．开关K闭合时，交变电流流过电容器，电流表示数增大，D选项错误；
故选BC。
14．AB
【详解】
A．感抗是用来描述电感对交变电流的阻碍作用的大小，故A正确；
B．根据
false
可知自感系数越大，交变电流的频率越高，则电感对交变电流的阻碍作用就越大，故B正确；
C．根据
false
可知低频扼流圈对低频交变电流、高频交变电流都有阻碍作用，对高频交变电流的阻碍作用更大，故C错误；
D．感抗是用来描述电感对交变电流的阻碍作用的大小的物理量，故D错误。
故选AB。
15．（1）false（2）false
【解析】
试题分析：（1）电动势的最大值false
（2）电动势的有效值false
电压表示数即路端电压false
考点：考查了交流电的产生，闭合回路欧姆定律
【名师点睛】本题要注意求电功率用有效值，求电荷量必须用电动势的平均值，电压表测量的是有效值．
16．(1)false；(2)false
【详解】
(1)电动势的最大值为
false
根据闭合电路欧姆定律得
false
故交变电流瞬时值表达式为
false
(2)电流的有效值为
false
由false得外电阻上的消耗功率为
false
17．(1)T=πs；10V；(3)falseV
【详解】
(1)根据公式可得
false
根据Em=NBωS，可得感应电动势的最大值
false
(2)电流的最大值
false
转动过程中，交流电压表的示数为有效值
false
18．(1)235.5V；(2)i＝47.1cos（100πt）A；(3)160V；33.3A；(4)5544W；(5)150V
【详解】
(1)设ab＝l1，bc＝l2，则交流电动势的最大值
Em＝nBl1l2ω≈235.5V
(2)根据闭合电路欧姆定律，电流的最大值
Im＝false＝47.1A
在题图所示位置时，电流有最大值，则电流的瞬时值表达式为
i＝Imcosωt
代入数值得
i＝47.1cos（100πt）A
(3)电流的有效值为
I＝false≈33.3A
路端电压的有效值为
U＝IR≈160V
即电压表的示数为160V，电流表的示数为33.3A
(4)电动势的有效值为
E＝false≈166.5V
则发电机的功率为
P＝IE≈5544W
(5)平均电动势为
false＝nfalse＝nfalse＝nfalse＝150V
19．(1)200V；(2)1A，电流方向abcda；(3)false
【详解】
(1)由false图线可知
false，false
因为false，所以
false
(2)因为
false
有
false
所以
false
电流方向为abcda；
(3)电动势的有效值
false
由闭合电路的欧姆定律，电路中电流的有效值为
false
交流电压表的示数为
false
一、单选题(共30分)
1．(本题3分)电感和电容对交流电的阻碍作用的大小不但跟电感、电容本身有关，还跟交流电的频率有关，下列说法中正确的是( )
A．电感是通直流、阻交流，通高频、阻低频
B．电容是通直流、阻交流，通高频、阻低频
C．电感是通直流、阻交流，通低频、阻高频
D．电容是通交流、隔直流，通低频、阻高频
53530503270252．(本题3分)如图所示的电路中，电源为一交流发电机，发电机线圈的电阻忽略不计。若把发电机转子的转速减小一半，并且把电枢线圈的匝数增加一倍，其他条件不变，下列说法正确的是（ ）
A．发电机输出电压变小
B．交流电的频率增大
C．L1变亮、L2变暗、L3不变
D．L1变暗，L2不变、L3变亮
41319452336803．(本题3分)如图甲所示的电路，当用图乙中的交变电流a给电路供电时，发现L1、L2、L3三灯亮度相同。当用图乙中的交变电流b给电路供电时，以下说法正确的是（ ）
A．L1灯亮度不变、L2灯亮度变 B．L1灯亮度变亮、L2灯亮度变暗
C．L2灯亮度变亮、L3灯亮度变暗 D．L2灯亮度变暗、L3灯亮度变亮
40855904152904．(本题3分)将完全相同的两个线圈false和灯泡分别串联接到直流电源（内阻不计）和交流电源上，如图甲、乙所示，已知直流电源的电压与交流电压的有效值相等。则下列判断正确的是（ ）
A．图乙中灯泡更亮些
B．图甲和图乙中灯泡最终会一样亮
C．减小交流电频率，图乙中灯泡会变亮
D．图甲中闭合S瞬间，通过灯泡的电流立即达到最大值
39909755772155．(本题3分)如图所示，三只完全相同的灯泡a、b、c分别与电阻R、电感L、电容C串联，再将三者并联，接在220V，50Hz的交变电源两端，三只灯泡亮度相同。如果将电源改为220V，60Hz的交变电源，则（ ）
A．三只灯泡亮度不变
B．a亮度不变，b变暗，c变亮
C．a亮度不变，b变亮，c变暗
D．三只灯泡都将变亮
6．(本题3分)如图所示，电路中三个完全相同的灯泡a、b和c分别与电阻器R、电感线圈L和电容器C串联，当电路两端连接电压为u1=220sin100πt V的交变电源时，三个灯泡亮度恰好相同。若将电路两端接入的交变电源的电压变为u2=220sin120πt V，则关于将要发生的现象下列说法正确的是（ ）
501015040005A．a灯亮度变亮 B．b灯变亮
C．c灯更亮 D．三灯亮度都不变
7．(本题3分)一电阻不计的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴作匀速转动，产生正弦式交变电流，其电动势的变化规律如图甲中的线a所示，用此线圈给图乙电路供电，发现三个完全相同的灯泡亮度均相同。当调整线圈转速后，电动势的变化规律如图甲中的线b所示，以下说法正确的是（ ）
3114675101600A．曲线a、b对应的线圈转动角速度之比为2：3
B．false时刻，线圈平面恰好与磁场方向平行
C．转速调整后，灯泡false的亮度变暗
D．转速调整后，线圈电动势的有效值变为10V
8．(本题3分)如图所示，在频率为f的交流电路中，当开关S依次接通R、C、L支路时，交流电流表的读数均相同，如果该交流电电压不变，而将频率加大，则下列判断中错误的是（ ）
51244503810A．接通R支路时，交流电流表的读数与原来相同
B．接通C支路时，交流电流表的读数最大
C．接通L支路时，交流电流表的读数最小
D．接通R支路时，交流电流表的读数增大
50292002381259．(本题3分)如图所示的电路中，两只小灯泡的规格相同．在开关S闭合一段时间后，发现两个灯泡的亮度相同．断开开关S后，进行如下操作，下列对小灯泡发光的描述正确的是（ ）
A．开关S闭合瞬间，两灯一样亮
B．开关S闭合后，灯A2一直比A1亮
C．若将电源换成交流电，两灯一样亮
D．断开开关S时，两灯都逐渐熄灭
10．(本题3分)在如图所示的电路中，false、false、false是三盏相同的灯泡．当false、false两端接交流false时，三盏灯的发光情况相同．若将false、false两端接直流false时，稳定后观察到的现象是（ ）
4772025212725A．三盏灯的亮度相同 B．false不亮，false、false的亮度相同
C．false不亮，false比false亮 D．false不亮，false比false亮
二、多选题(共16分)
11．(本题4分)关于电感对交变电流的影响，以下说法中正确的是（ ）
A．电感对交变电流有阻碍作用
B．电感对交变电流阻碍作用的大小叫感抗
C．电感对某一频率的交变电流的阻碍作用跟线圈的自感系数无关
D．线圈的自感系数越大，交变电流的频率越高，电感对交变电流的阻碍作用就越大
12．(本题4分)一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴线匀速转动时产生正弦式交变电流，其电动势的变化规律如图甲中的线a所示，用此线圈给图乙电路供电，发现三个完全相同的灯泡亮度均相同。当调整线圈转速后，电动势的变化规律如图甲中的线b所示，以下说法正确的是（ ）
320738554610
A．曲线a、b对应的线圈角速度之比为false
B．false时刻，线圈平面恰好与磁场方向平行
C．转速调整后，L2灯泡最亮
D．转速调整后，三个灯泡的亮度仍然相同
13．(本题4分)如图所示，电阻为r的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以角速度ω＝100πrad/s匀速转动，t＝0时刻线圈平面与磁场垂直，各电表均为理想交流电表，则（ ）
A．t＝0时刻线圈中的感应电动势最大
5038725-386080B．1s内电路中的电流方向改变100次
C．滑片P下滑时，电压表的读数变大
D．开关K处于断开状态和闭合状态时，电流表的读数相同
14．(本题4分)关于电感对交变电流的阻碍作用，下列说法正确的是（ ）
A．电感对交变电流的阻碍作用的大小用感抗描述
B．线圈的自感系数越大，交变电流的频率越高，线圈对交变电流的阻碍作用就越大
C．低频扼流圈只能阻碍低频交变电流，不能阻碍高频交变电流
D．感抗是由线圈的自感现象引起的
三、解答题(共54分)
15．(本题11分)如图所示，交流发电机的矩形线圈边长ab＝cd＝0．4 m，ad＝bc＝0．2 m，线圈匝数N＝100匝，电阻r＝1 Ω，线圈在磁感应强度B＝0．2 T的匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以n＝50 r/s的转速匀速转动，外接电阻R＝9 Ω，求：
（1）线圈转动时感应电动势的最大值；
（2）电压表的示数（计算结果可用false和根号表示）
16．(本题10分)发电机转子是匝数false，边长false的正方形线圈，其置于磁感应强度false的匀强磁场中，绕着垂直磁场方向的轴以false的角速度转动，当转到线圈平面与磁场方向垂直时开始计时。线圈的电阻r=1Ω，外电路电阻R=99Ω。
(1)写出交变电流瞬时值表达式；
(2)求外电阻上消耗的功率。
17．(本题10分)如图所示，一个边长L=10cm，匝数N=1000匝的正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，磁感应强度B=0.50T，角速度ω=2rad/s，外电路电阻R=4.0Ω，线圈内阻r=1.0Ω。
4800600184785(1)求线圈转动的周期和感应电动势的最大值；
(2)交流电压表的示数是多少？
18．(本题12分)如图所示，交流发电机的矩形线圈abcd中，ab＝cd＝50cm，bc＝ad＝30cm，匝数n＝100匝，线圈电阻r＝0.2Ω，外电阻R＝4.8Ω。线圈在磁感应强度B＝0.05T的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴OO′匀速转动，角速度ω＝100πrad/s。
4705350129540(1)求产生感应电动势的最大值；
(2)若从图示位置开始计时，写出感应电流随时间变化的函数表达式；
(3)交流电压表和交流电流表的示数各为多少？
(4)此发电机的功率为多少？
(5)从图示位置起，转过90°过程中，平均电动势为多少？
19．(本题11分)如图（甲）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′按如图所示方向匀速转动，线圈的匝数n=100、电阻r=10Ω，线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻R=90Ω，与R并联的交流电压表为理想电表。在t=0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按图（乙）所示正弦规律变化。（取π=3.14）求：
(1)交流发电机产生的电动势的最大值；
(2)从t=0时刻开始计时，线圈转过60°时线圈中感应电流瞬时值及回路中的电流方向；
(3) 从图示位置转过90°时电路中交流电压表的示数。
参考答案
答案含解析
1．C
【解析】
AC、电感的特性：通直流，阻交流．通低频，阻高频．故A错误，C正确；
BD、电容器的特性：通交流，隔直流，通高频，阻低频．故BD错误．
故选C．
2．C
【详解】
A．根据交流发电机工作时的电动势最大值false可知发电机电枢的转速减小一半，false减小为原来的一半；同时将把电枢线圈的匝数n增加一倍，则电动势最大值不变，有效值不变，输出电压不变，选项A错误；
B．设转速为n，频率为f，则有
false
可知发电机转子的转速减小一半，频率减小一半，选项B错误；
CD．由于频率变小，则与L1串联的电感线圈感抗变小，L1变亮；与L2串联的电容容抗变大，L2变暗；与L3串联的是定制电阻，L3亮度不变，选项C正确，D错误。
故选C。
3．D
【详解】
AB．用交变电流b给电路供电时相对于交变电流a给电路供电来说电压的有效值不变，但电流b的周期比a的小则电流b的频率比a的大，L1灯与定值电阻串联，则无论是接交变电流a或b都无影响，灯泡亮度不变，L2灯与电感线圈串联，接电流b时频率变大则感抗变大，灯泡变暗，AB错误；
CD．用交变电流b给电路供电时相对于交变电流a给电路供电来说电压的有效值不变，但电流b的周期比a的小则电流b的频率比a的大，L2灯与电感线圈串联，接电流b时频率变大则感抗变大，灯泡变暗，L3灯与电容串联，接电流b时频率变大则容抗变小，灯泡变亮，C错误、D正确。
故选D。
4．C
【详解】
AB．根据电感线圈对电流的阻碍作用可知，电感线圈对交流电的阻碍作用更大，所以接直流的电路中的灯泡更亮一些，即图甲中灯泡更亮，故AB错误；
C．当交流的频率减小时，线圈的阻碍作用减小，所以图乙中的灯泡变亮，故C正确；
D．图甲中，当闭合S瞬间，由于线圈对电流的增大有阻碍作用，所以通过灯泡的电流不能立即达到最大值，故D错误。
故选C。
5．B
【详解】
根据电感的特性：通低频、阻高频，当电源的频率变高时，电感对电流的感抗增大，b灯变暗；根据电容器的特性：通高频、阻低频，当电源的频率变高时，电容器对电流的容抗减小，c灯变亮。而电阻的亮度与频率无关，a灯亮度不变。
故选B。
6．C
【详解】
由题意可知，电路接入交变电流的频率升高，则有，根据电感的特性：通低频，组高频，当电源的频率变高时，电感对电流的感抗增大，b灯变暗，根据电容的特性：通高频、阻低频，当电源的频率变高时，电容器的容抗减小，c灯变亮。而电阻的阻值与频率无关，故a灯亮度不变。
故选C。
7．C
【详解】
A．由图可知，曲线a、b对应的周期分别为Ta=0.04s，Tb=0.06s，根据false可得曲线a、b对应的线圈角速度之比为
false
故A错误；
B．t=0时刻，感应电动势为0，则线圈平面恰好与磁场方向垂直，故B错误；
C．转速调整后，角速度变小，产生的感应电动势变小，并且交流电的频率变小，电感对交变电流的阻碍减小、电容对交变电流的阻碍增大，三个灯泡的亮度各不相同，其中L3亮度变暗，故C正确；
D．根据Em=NBSω可知
false
解得
false
转速调整后，线圈电动势的有效值变为
false
故D错误。
故选C。
8．D
【详解】
在频率为f的交变电流电路中，当开关S依次分别接通R、C、L支路，这时通过各支路的电流有效值相等。当交变电流的频率加大时，则线圈的感抗变大，导致通过L的电流有效值变小；对于电容器的容抗变小，导致通过C的电流有效值变大；对于电阻来说没有变化，故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
9．D
【详解】
B．开关S闭合，电路稳定后，两个灯泡的亮度相同，电感线圈的电阻与滑动变阻器电阻相等，故B错误；
A．由于A1与电感线圈串联，开关S闭合瞬间，电感线圈中产生自感电动势阻碍电流的增大，电感线圈的电阻与滑动变阻器电阻相等，所以开关S闭合瞬间，A1的亮度比A2暗，故A错误；
C．若将电源换成交流电，电感线圈对交流电的阻碍作用表现为电阻和感抗，电感线圈的电阻与滑动变阻器电阻相等，所以A1灯更暗，故C错误；
D．断开开关S时，由于电感线圈中的电流减小，在电感线圈中产生自感电动势阻碍电流的减小；电感线圈与两灯、滑动变阻器组成回路，两灯都逐渐熄灭，故D正确．
10．C
【详解】
三个支路电压相同，当通交流电时，电感的感抗与电容的容抗都会对交流电有影响，而电阻所在支路对电流的阻碍作用不变，当通入直流时，对于电阻没有影响，亮度不变；而对电容器来说，不能通过直流，所以灯false不亮；对于线圈来说，阻碍减小，导致false变得更亮，C正确。
故选C。
11．ABD
【详解】
A．电感对交变电流有阻碍作用，选项A正确；
B．电感对交变电流阻碍作用的大小叫感抗，选项B正确；
C．电感对某一频率的交变电流的阻碍作用跟线圈的自感系数有关，自感系数越大，则感抗越大，选项C错误；
D．线圈的自感系数越大，交变电流的频率越高，电感对交变电流的阻碍作用就越大，选项D正确。
故选ABD。
12．AC
【详解】
A．曲线a的周期T1=0.04s，曲线b的周期T2=0.06s，所以转速之比
false
故A正确；
B．t=0时刻，电动势为0，说明线圈平面恰好与磁场方向垂直，故B错误；
CD．转速调整后，交流电的频率降低了，所以线圈的电感对交流电的阻碍减小了，电容对交流电的阻碍增大了，而电阻对交流电的阻碍不变，所以灯泡L2最亮，L3最暗，即三个灯泡的亮度各不相同，故C正确，D错误。
故选AC。
13．BC
【详解】
A．t＝0时刻线圈处于中性面，感应电动势为零，A选项错误；
B．交变电流的周期
T＝false＝0.02s
一个周期内电流方向改变两次，故1s内电流方向改变100次，B选项正确；
C．滑片P下滑时，电阻变大，电压表的示数变大，C选项正确；
D．开关K闭合时，交变电流流过电容器，电流表示数增大，D选项错误；
故选BC。
14．AB
【详解】
A．感抗是用来描述电感对交变电流的阻碍作用的大小，故A正确；
B．根据
false
可知自感系数越大，交变电流的频率越高，则电感对交变电流的阻碍作用就越大，故B正确；
C．根据
false
可知低频扼流圈对低频交变电流、高频交变电流都有阻碍作用，对高频交变电流的阻碍作用更大，故C错误；
D．感抗是用来描述电感对交变电流的阻碍作用的大小的物理量，故D错误。
故选AB。
15．（1）false（2）false
【解析】
试题分析：（1）电动势的最大值false
（2）电动势的有效值false
电压表示数即路端电压false
考点：考查了交流电的产生，闭合回路欧姆定律
【名师点睛】本题要注意求电功率用有效值，求电荷量必须用电动势的平均值，电压表测量的是有效值．
16．(1)false；(2)false
【详解】
(1)电动势的最大值为
false
根据闭合电路欧姆定律得
false
故交变电流瞬时值表达式为
false
(2)电流的有效值为
false
由false得外电阻上的消耗功率为
false
17．(1)T=πs；10V；(3)falseV
【详解】
(1)根据公式可得
false
根据Em=NBωS，可得感应电动势的最大值
false
(2)电流的最大值
false
转动过程中，交流电压表的示数为有效值
false
18．(1)235.5V；(2)i＝47.1cos（100πt）A；(3)160V；33.3A；(4)5544W；(5)150V
【详解】
(1)设ab＝l1，bc＝l2，则交流电动势的最大值
Em＝nBl1l2ω≈235.5V
(2)根据闭合电路欧姆定律，电流的最大值
Im＝false＝47.1A
在题图所示位置时，电流有最大值，则电流的瞬时值表达式为
i＝Imcosωt
代入数值得
i＝47.1cos（100πt）A
(3)电流的有效值为
I＝false≈33.3A
路端电压的有效值为
U＝IR≈160V
即电压表的示数为160V，电流表的示数为33.3A
(4)电动势的有效值为
E＝false≈166.5V
则发电机的功率为
P＝IE≈5544W
(5)平均电动势为
false＝nfalse＝nfalse＝nfalse＝150V
19．(1)200V；(2)1A，电流方向abcda；(3)false
【详解】
(1)由false图线可知
false，false
因为false，所以
false
(2)因为
false
有
false
所以
false
电流方向为abcda；
(3)电动势的有效值
false
由闭合电路的欧姆定律，电路中电流的有效值为
false
交流电压表的示数为
false