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1、考点规范练考点规范练 52 交变电流的产生与描述交变电流的产生与描述 一、单项选择题 1.一交流电压为 u=100sin(100t) V,由此表达式可知( ) 2 A.用电压表测该电压其示数为 50 V B.该交流电压的周期为 0.02 s C.将该电压加在“100 V 100 W”的灯泡两端,灯泡的实际功率小于 100 W D.t= s时,该交流电压的瞬时值为 50 V 1 400 2.(2018江苏南京、盐城模拟)一只电阻分别通过四种不同形式的电流,电流随时间变化的情况如下 图所示,在相同时间内电阻产生热量最多的是( ) 3.如图所示区域内存在匀强磁场,磁场的边界由 x 轴和 y=2sin
2、 x曲线围成(x2 m),现把一边长为 2 m 2 的正方形单匝线框以水平速度 v=10 m/s 匀速地拉过该磁场区,磁场区的磁感应强度为 0.4 T,线框电 阻 R=0.5 ,不计一切摩擦阻力,则( ) A.水平拉力 F的最大值为 8 N B.拉力 F的最大功率为 12.8 W C.拉力 F要做 25.6 J的功才能让线框通过此磁场区 D.拉力 F要做 12.8 J 的功才能让线框通过此磁场区 二、多项选择题 4.(2017天津卷)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 2 ,则( ) A
3、.t=0时,线圈平面平行于磁感线 B.t=1 s时,线圈中的电流改变方向 C.t=1.5 s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 82 J 5.如图所示,先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电。第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律 变化,如图甲所示;第二次灯泡两端的电压变化规律如图乙所示。若图甲、乙中的 U0、T 所表示的电 压、周期值是相等的,则以下说法正确的是( ) A.第一次灯泡两端的电压有效值是U0 2 2 B.第二次灯泡两端的电压有效值是 U0 3 2 C.第一次和第二次灯泡的电功率之比是 29 D.第一次和第二次灯泡的电功率之比是 15 6.如图所示,面积为
4、S、匝数为 N、电阻为 r 的正方形导线框与阻值为 R 的电阻构成闭合回路,理想交 流电压表并联在电阻 R 的两端。线框在磁感应强度为 B 的匀强磁场中,以与电路连接的一边所在直 线为轴垂直于磁场以角速度 匀速转动,不计其他电阻,则下列说法正确的是( ) A.若从图示位置开始计时,线框中感应电动势的瞬时值表达式为 e=NBSsin t B.线框通过中性面前后,流过电阻 R 的电流方向将发生改变,1 s 内流过电阻 R 的电流方向改变 次 C.线框从图示位置转过 60的过程中,通过电阻 R 的电荷量为 2( + ) D.电压表的示数跟线框转动的角速度 大小无关 三、非选择题 7.如图甲所示,长、
5、宽分别为 l1、l2的矩形金属线框位于竖直平面内,其匝数为 n,总电阻为 r,可绕其竖 直中心轴 O1O2转动。线框的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环 C、D(集流环)焊接在一起,并通 过电刷和定值电阻 R 相连。线框所在空间有水平向右均匀分布的磁场,磁感应强度 B 的大小随时间 t的变化关系如图乙所示,其中 B0、B1和 t1均为已知。在 0t1的时间内,线框保持静止,且线框平面和 磁场垂直;t1时刻后线框在外力的驱动下开始绕其竖直中心轴以角速度 匀速转动。求: (1)0t1时间内通过电阻 R 的电流大小; (2)线框匀速转动后,在转动一周的过程中电流通过电阻 R 产生的热量; (3)线框匀
6、速转动后,从图甲所示位置转过 90的过程中,通过电阻 R 的电荷量。 考点规范练 52 交变电流的产生与描述 1.B 解析 由交流电压瞬时值表达式可知电压的有效值为 100 V,故用电压表测该电压其示数为 100 V,选项 A错误;=100 rad/s,则周期 T=0.02 s,选项 B 正确;该电压加在“100 V 100 W”的灯泡两 2 端,灯泡恰好正常工作,选项 C 错误;t= s 代入瞬时值表达式得电压的瞬时值为 100 V,选项 D 错误。 1 400 2.D 解析 选项 A、B中交变电流的有效值都为 A,选项 C 中恒定电流的大小为 1.5 A,选项 D 中 2 交变电流的有效值
7、为 2 A,根据热量的表达式 Q=I2Rt得出选项 D 正确。 3.C 解析 线框通过磁场区,产生的感应电流先增大后减小,形成正弦式交变电流,周期为 =0.4 s,感应 2 电动势最大值为 Em=Blv=8 V,有效值为 4 V,感应电流最大值为 16 A,有效值为 8 A,则水平拉力 22 最大值为 Fm=BIml=12.8 N,A 选项错误;拉力的最大功率为 Pm=Fmv=128 W,B 选项错误;线框匀速通 过,拉力做的功等于焦耳热,Q=I2Rt=25.6 J,C选项正确,D 选项错误。 4.AD 解析 t=0 时,磁通量为零,故线圈平行于磁感线,故 A 正确;t=1 s 时,由题图可知
8、,磁通量为零,磁 通量变化率最大,此时斜率方向不变,感应电流方向不变,故 B 错误;当 t=1.5 s 时,磁通量最大但磁通量 变化率为零,感应电动势为 0,故 C 错误;由题图可知,有效值 E=Em=nm=2 V,在一个周期内 2 2 2 2 2 产热 Q=T=82 J,故 D 正确。 2 5.AD 解析 第一次所加正弦交流电压的有效值为 U1=U0,A 正确;设第二次所加交流电压的有效值 2 2 为 U2,则根据有效值的定义有T=,解得 U2=U0,B 错误;根据电功率的定义式 P= 22 (2 0)2 2 + 02 2 10 2 2 可知,P1P2=15,C 错误,D 正确。 6.ABC
9、 解析 从图示位置开始计时,即从线框处于中性面位置开始计时,感应电动势瞬时值表达式 e=NBSsin t,选项 A 正确;线框通过中性面前后,流过电阻 R 的电流方向发生改变,每转 1 周电流方 向改变 2次,1 s内线框转动圈数为,故流过电阻 R 的电流方向改变 2次,选项 B 正确;线 1 = 2 2 = 框从图示位置转过 60的过程中,通过电阻 R 的电荷量 q= t=t=N,而 =BS= BS, + + 1 2 故 q=,选项 C正确;电压表的示数 U=,而 E=,故 U,选项 D 错误。 2( + ) + 2 7.解析 (1)0t1时间内,线框中的感应电动势 E=n = 12 ( 1
10、 - 0) 1 根据闭合电路欧姆定律可知,通过电阻 R 的电流 I=。 + = 12 ( 1 - 0) ( + )1 (2)线框匀速转动后产生感应电动势的最大值 Em=nB1l1l2 感应电动势的有效值 E=nB1l1l2 2 2 通过电阻 R 的电流的有效值 I= 2112 2( + ) 线框转动一周所需的时间 t= 2 此过程中,电阻 R 产生的热量 Q=I2Rt=R。 ( 112 + ) 2 (3)线框从图甲所示位置转过 90的过程中, 平均感应电动势 =n = 112 平均感应电流 = + = 112 ( + ) 通过电阻 R 的电荷量 q= t=。 112 + 答案 (1) (2)R (3) 12 ( 1 - 0) ( + )1 ( 112 + ) 2 112 +