交變電流的產(chǎn)生和描述1.一臺發(fā)電機的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示，其中N、S是永久磁鐵的兩個磁極，它們的表面呈半圓柱面形狀。M是圓柱形鐵芯，鐵芯外套有一矩形線圈，線圈繞鐵芯M中心的固定轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動。磁極與鐵芯之間的縫隙中形成沿半徑方向的輻向磁場。從如圖所示位置開始計時，規(guī)定此時電動勢為正值，選項圖中能正確反映線圈中的感應(yīng)電動勢e隨時間t的變化規(guī)律的是(　　)解析：選D　由于磁場為沿半徑的輻向磁場，可以認(rèn)為磁感應(yīng)強度的大小不變，線圈始終垂直切割磁感線，所以產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小不變，由右手定則可知，線圈轉(zhuǎn)動一周，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的方向改變兩次，選項D正確。2．如圖甲所示，矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的中心軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，從某時刻開始計時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢e隨時間t的變化曲線如圖乙所示，若外接電阻R＝70 Ω，線圈電阻r＝10 Ω，則下列說法正確的是(　　)A．線圈的角速度為100 rad/sB．0.01 s末穿過線圈的磁通量最大C．通過線圈的最大電流為1.25 AD．電壓表的示數(shù)為87.5 V解析：選C　由題圖乙知，交流電的周期T＝4×10－2 s，線圈轉(zhuǎn)動的角速度ω＝＝ rad/s＝50π rad/s，故A項錯誤；由題圖乙知，0.01 s末線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大，則0.01 s末線圈平面與磁場平行，穿過線圈的磁通量為0，故B項錯誤；由題圖乙知，線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的最大值Em＝100 V，則通過線圈的最大電流Im＝＝ A＝1.25 A，故C項正確；線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的有效值E＝＝ V＝50 V，電壓表的示數(shù)U＝·R＝×70 V≈61.9 V，故D項錯誤。3．如圖所示為一交變電流隨時間變化的圖像，其中電流的正值為正弦曲線的正半周，其最大值為Im；電流的負(fù)值的大小為Im，則該交變電流的有效值為(　　)A.Im　　　　　　　　　　 B.C.Im   D.Im解析：選C　設(shè)該交變電流的有效值為I，取一個周期時間，由電流的熱效應(yīng)得：2R×1×10－2 s＋Im2R×1×10－2 s＝I2R×2×10－2 s，解得：I＝Im，故C正確。4.手搖式發(fā)電機的線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動時，其磁通量隨時間按如圖所示的正弦規(guī)律變化。當(dāng)線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼囊话霑r，下列說法正確的是(　　)A．交流電壓的變化周期變?yōu)樵瓉淼囊话?/span>B．穿過線圈的磁通量的最大值變?yōu)樵瓉淼囊话?/span>C．交流電壓的最大值變?yōu)樵瓉淼囊话?/span>D．交流電壓的有效值變?yōu)樵瓉淼?/span>倍解析：選C　根據(jù)T＝可知，當(dāng)線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼囊话霑r，周期變?yōu)樵瓉淼?倍，選項A錯誤；穿過線圈的磁通量的最大值為Φm＝BS，與轉(zhuǎn)速無關(guān)，選項B錯誤；當(dāng)線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼囊话霑r，角速度變?yōu)樵瓉淼囊话?，根?jù)E＝NBSω可知，交流電壓的最大值變?yōu)樵瓉淼囊话耄x項C正確；根據(jù)E＝可知，交流電壓的有效值變?yōu)樵瓉淼囊话?，選項D錯誤。5．(2019·天津高考)(多選)單匝閉合矩形線框電阻為R，在勻強磁場中繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動，穿過線框的磁通量Φ與時間t的關(guān)系圖像如圖所示。下列說法正確的是(　　)A.時刻線框平面與中性面垂直B．線框的感應(yīng)電動勢有效值為C．線框轉(zhuǎn)一周外力所做的功為D．從t＝0到t＝過程中線框的平均感應(yīng)電動勢為解析：選BC　中性面的特點是與磁場垂直，穿過線框的磁通量最大，磁通量變化率最小，由題圖可知時刻線框在中性面上，A錯誤。電動勢最大值為Em＝Φmω＝Фm ，對正弦交流電，E有＝＝，故B正確。由功能關(guān)系知，線框轉(zhuǎn)一周外力做的功等于產(chǎn)生的電能，W＝W電＝·T＝，C正確。由法拉第電磁感應(yīng)定律知，＝＝＝，D錯誤。6. (多選)如圖所示，矩形線圈面積為S，匝數(shù)為N，線圈電阻為r，在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中繞OO′軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，外電路電阻為R，下列判斷正確的是(　　)A．電壓表的讀數(shù)為B．當(dāng)線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過30°的過程中，通過電阻R的電荷量為C．在線圈轉(zhuǎn)過一周的過程中，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為D．當(dāng)線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過30°時通過電阻R的電流為解析：選AD　電動勢的最大值Em＝NBSω，有效值E＝＝，電壓表的示數(shù)為路端電壓的有效值U＝E＝，A正確；線圈轉(zhuǎn)過30°的過程中，通過電阻R的電荷量q＝＝＝，B錯誤；在線圈轉(zhuǎn)過一周的時間內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量Q＝·＝，C錯誤；電流的最大值為Im＝＝，電流的瞬時值表達式為i＝Imsin ωt，線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過30°時，ωt＝，此時的電流為i＝＝，D正確。7. (多選)如圖所示，N匝矩形導(dǎo)線框以角速度ω在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中繞軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，線框面積為S，線框的電阻、電感均不計，外電路接有電阻R、理想交流電流表和二極管D。二極管D具有單向?qū)щ娦?，即正向電阻為零，反向電阻無窮大。下列說法正確的是(　　)A．圖示位置電流表的示數(shù)為NBSB．一個周期內(nèi)通過R的電荷量為C．R兩端電壓的有效值為NBSD．圖示位置電流表的示數(shù)為0解析：選AB　設(shè)回路中電流的有效值為I，由電流的熱效應(yīng)可知，2RT＝I2RT，解得I＝，理想交流電流表測的是電流的有效值，A正確，D錯誤；在一個周期內(nèi)，只有半個周期的時間有電流通過R，故一個周期內(nèi)通過R的電荷量q＝＝，B正確；R兩端電壓有效值U＝IR＝，C錯誤。8．(多選)如圖，足夠長的兩平行光滑金屬導(dǎo)軌MN、PQ水平放置，間距l＝1 m，導(dǎo)軌中間分布有磁感應(yīng)強度為1 T的勻強磁場，磁場邊界為正弦曲線。一粗細(xì)均勻的導(dǎo)體棒以10 m/s的速度向右勻速滑動，定值電阻R的阻值為1 Ω，導(dǎo)體棒接入電路的電阻也為1 Ω，二極管D正向電阻為零，反向電阻無窮大，導(dǎo)軌電阻不計，下列說法正確的是(　　)A．電壓表示數(shù)為2.5 VB．導(dǎo)體棒運動到圖示位置時，有電流流過電阻RC．流經(jīng)電阻R的最大電流為5 AD．導(dǎo)體棒上熱功率為6.25 W解析：選ACD　導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值Em＝Blv＝10 V，產(chǎn)生的是正弦式交流電，則電動勢的有效值E＝＝5 V，由電流的熱效應(yīng)可得：T＝×，解得：E′＝5 V，由閉合電路歐姆定律得，電壓表的示數(shù)為2.5 V，故A正確；導(dǎo)體棒運動到圖示位置時，由右手定則可知，產(chǎn)生的電流方向由a→b，由于二極管具有單向?qū)ㄌ匦?，所以此時無電流流過電阻R，故B錯誤；導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值Em＝Blv＝10 V，所以最大電流Im＝ A＝5 A，故C正確；導(dǎo)體棒上的電流為：I＝ A＝2.5 A，所以熱功率為：P＝I2R＝2.52×1 W＝6.25 W，故D正確。 

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