1.一手搖交流發(fā)電機(jī)線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動,內(nèi)阻不計(jì).轉(zhuǎn)軸位于線圈平面內(nèi),并與磁場方向垂直.產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的規(guī)律如圖所示,則( )
A.該交變電流頻率是0.4 Hz
B.計(jì)時起點(diǎn),線圈恰好與中性面重合
C.t=0.1 s時,穿過線圈平面的磁通量最大
D.該交變電動勢瞬時值表達(dá)式是e=10eq \r(2)cs 5πt(V)
2.如圖所示為一交流電電流隨時間變化的圖像,此交流電電流的有效值為( )
A.7 A B.5 A
C.3.5eq \r(2) A D.3.5 A
3.如圖所示,理想變壓器的原線圈接在u=220eq \r(2)sin(100πt) V的交流電源上,副線圈接有R=55 Ω的負(fù)載電阻,原、副線圈匝數(shù)之比為2∶1,電流表、電壓表均為理想電表.下列說法正確的是( )
A.原線圈的輸入功率為220eq \r(2) W
B.電流表的讀數(shù)為1 A
C.電壓表的讀數(shù)為110eq \r(2) V
D.副線圈輸出交流電的周期為50 s
1.為了研究交流電的產(chǎn)生過程,小張同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)構(gòu)思方案:第一次將單匝矩形線圈放在勻強(qiáng)磁場中,線圈繞轉(zhuǎn)軸OO1按圖示方向勻速轉(zhuǎn)動(ab向紙外,cd向紙內(nèi)),并從圖甲所示位置開始計(jì)時,此時產(chǎn)生的交流電如圖乙所示.第二次他僅將轉(zhuǎn)軸移至ab邊上,第三次他僅將轉(zhuǎn)軸OO1右側(cè)的磁場去掉,關(guān)于后兩次的電流圖像,下列說法正確的是( )
A.第二次是(a)圖 B.第二次是(c)圖
C.第三次是(b)圖 D.第三次是(d)圖
2.如圖所示,圖線a是線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動時所產(chǎn)生正弦式交變電流的圖像,當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后,其在同一磁場中勻速轉(zhuǎn)動過程所產(chǎn)生正弦式交變電流的圖像如圖線b所示.下列關(guān)于這兩個正弦式交變電流的說法中正確的是( )
A.在圖中t=0時刻穿過線圈的磁通量均為零
B.線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為3∶2
C.交變電流a的電動勢瞬時值表達(dá)式為e=10sin (5πt) V
D.交變電流b的電動勢最大值為eq \f(20,3) V
3.(2022·湖北黃岡市模擬)如圖是某一線圈通過的交流電的電流—時間關(guān)系圖像(前半個周期為正弦波形的eq \f(1,2)),則一個周期內(nèi)該電流的有效值為( )
A.eq \f(3,2)I0 B.eq \f(\r(5),2)I0 C.eq \f(\r(3),2)I0 D.eq \f(5,2)I0
4.一閉合矩形線圈繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生的感應(yīng)電流如圖,由圖可知( )
A.該交變電流的有效值是5 A
B.該交流電的頻率是50 Hz
C.t=0時刻線圈平面位于中性面
D.該交流電電流的瞬時值表達(dá)式為i=5cs 100πt(A)
5.如圖甲所示,標(biāo)有“220 V 40 W”的燈泡和標(biāo)有“20 μF 320 V”的電容器并聯(lián)接到交流電源上,為交流電壓表,交流電源的輸出電壓如圖乙所示,閉合開關(guān).下列判斷正確的是( )
A.t=eq \f(T,2)時刻,的示數(shù)為零
B.燈泡恰好正常發(fā)光
C.電容器不可能被擊穿
D.的示數(shù)保持110eq \r(2) V不變
6.發(fā)電機(jī)的示意圖如圖甲所示,邊長為L的正方形金屬框,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中以恒定角速度繞OO′軸轉(zhuǎn)動,阻值為R的電阻兩端的電壓如圖乙所示.其他電阻不計(jì),圖乙中的Um為已知量.則金屬框轉(zhuǎn)動一周( )
A.框內(nèi)電流方向不變
B.電動勢的最大值為Um
C.流過電阻的電荷量q=eq \f(2BL2,R)
D.電阻產(chǎn)生的焦耳熱Q=eq \f(πUmBL2,R)
7.如圖所示,理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為3∶1,在原、副線圈的回路中分別接有阻值相同的電阻,原線圈一側(cè)接在電壓為220 V的正弦交流電源上,下列說法正確的是( )
A.原、副線圈中的電流之比為3∶1
B.副線圈回路中電阻兩端的電壓為66 V
C.原線圈回路中電阻兩端的電壓為55 V
D.原、副線圈回路中電阻消耗的功率之比為1∶3
8.如圖所示,理想變壓器原線圈接在交流電源上,圖中各電表均為理想電表.下列說法正確的是( )
A.當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時,R1消耗的功率變大
B.當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時,電壓表V示數(shù)變大
C.當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時,電流表A1示數(shù)變大
D.若閉合開關(guān)S,則電流表A1示數(shù)變大,A2示數(shù)變大
9.如圖所示,原、副線圈匝數(shù)比為100∶1的理想變壓器,b是原線圈的中心抽頭,電壓表和電流表均為理想電表,從某時刻開始在原線圈c、d兩端加上交變電壓,其瞬時值表達(dá)式為u1=310sin 314t(V),則( )
A.當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與a連接時,電壓表的示數(shù)為3.1 V
B.副線圈兩端的電壓頻率為50 Hz
C.當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a扳向b時,原線圈輸入功率變小
D.當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a扳向b時,電壓表和電流表的示數(shù)均變小
10.如圖所示為遠(yuǎn)距離交流輸電的簡化電路圖.發(fā)電廠的輸出電壓為U,用等效總電阻是r的兩條輸電線輸電,輸電線路中的電流是I1,其末端間的電壓為U1,在輸電線與用戶間連有一理想變壓器,流入用戶端的電流為I2,則( )
A.用戶端的電壓為eq \f(I1U1,I2)
B.輸電線上的電壓降為U
C.理想變壓器的輸入功率為I12r
D.輸電線路上損失的電功率為I1U
專題10 電磁感應(yīng)
第25練 交變電流
1.一手搖交流發(fā)電機(jī)線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動,內(nèi)阻不計(jì).轉(zhuǎn)軸位于線圈平面內(nèi),并與磁場方向垂直.產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的規(guī)律如圖所示,則( )
A.該交變電流頻率是0.4 Hz
B.計(jì)時起點(diǎn),線圈恰好與中性面重合
C.t=0.1 s時,穿過線圈平面的磁通量最大
D.該交變電動勢瞬時值表達(dá)式是e=10eq \r(2)cs 5πt(V)
【答案】C
【解析】由題圖可知電壓隨著時間變化的周期為T=0.4 s,故頻率為f=eq \f(1,T)=eq \f(1,0.4) Hz=2.5 Hz,故A錯誤;計(jì)時起點(diǎn),電動勢最大,所以此時磁通量為0,線圈和中性面垂直,故B錯誤;t=0.1 s時,電動勢為0,穿過線圈平面的磁通量最大,故C正確;該交變電動勢最大值為Um=10 V,ω=eq \f(2π,T)=eq \f(2π,0.4)=5π rad/s,又從垂直中性面開始計(jì)時,所以電動勢瞬時值表達(dá)式是 e=Emcs ωt=10cs 5πt(V),故D錯誤.
2.如圖所示為一交流電電流隨時間變化的圖像,此交流電電流的有效值為( )
A.7 A B.5 A
C.3.5eq \r(2) A D.3.5 A
【答案】B
【解析】設(shè)該電流的有效值為I,根據(jù)有效值的定義有:(4eq \r(2) A)2R×0.02 s+(3eq \r(2) A)2R×0.02 s=I2R×0.04 s,解得I=5 A,故選B.
3.如圖所示,理想變壓器的原線圈接在u=220eq \r(2)sin(100πt) V的交流電源上,副線圈接有R=55 Ω的負(fù)載電阻,原、副線圈匝數(shù)之比為2∶1,電流表、電壓表均為理想電表.下列說法正確的是( )
A.原線圈的輸入功率為220eq \r(2) W
B.電流表的讀數(shù)為1 A
C.電壓表的讀數(shù)為110eq \r(2) V
D.副線圈輸出交流電的周期為50 s
【答案】B
【解析】由u=220eq \r(2)sin(100πt) V可知,原線圈電壓最大值為220eq \r(2) V,故原線圈電壓的有效值為U1=220 V,根據(jù)eq \f(U1,U2)=eq \f(n1,n2)可知,U2=eq \f(n2,n1)U1=110 V,故電壓表的讀數(shù)為110 V,選項(xiàng)C錯誤;副線圈電流有效值為I2=eq \f(U2,R)=2 A,根據(jù)P=UI可知,輸出功率為220 W,則原線圈的輸入功率為220 W,故選項(xiàng)A錯誤;原線圈中的電流I1=eq \f(P,U1)=1 A,故選項(xiàng)B正確;因?yàn)棣兀絜q \f(2π,T),所以T=eq \f(2π,ω)=eq \f(2π,100π) s=0.02 s,故選項(xiàng)D錯誤.
1.為了研究交流電的產(chǎn)生過程,小張同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)構(gòu)思方案:第一次將單匝矩形線圈放在勻強(qiáng)磁場中,線圈繞轉(zhuǎn)軸OO1按圖示方向勻速轉(zhuǎn)動(ab向紙外,cd向紙內(nèi)),并從圖甲所示位置開始計(jì)時,此時產(chǎn)生的交流電如圖乙所示.第二次他僅將轉(zhuǎn)軸移至ab邊上,第三次他僅將轉(zhuǎn)軸OO1右側(cè)的磁場去掉,關(guān)于后兩次的電流圖像,下列說法正確的是( )
A.第二次是(a)圖 B.第二次是(c)圖
C.第三次是(b)圖 D.第三次是(d)圖
【答案】D
【解析】第二次將轉(zhuǎn)軸移到ab邊上產(chǎn)生的感應(yīng)電流與第一次相同,第三次將OO1右側(cè)的磁場去掉,線圈在轉(zhuǎn)動過程中只有一邊切割磁感線,產(chǎn)生的交變電流的最大值為原來的eq \f(1,2),D正確.
2.如圖所示,圖線a是線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動時所產(chǎn)生正弦式交變電流的圖像,當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后,其在同一磁場中勻速轉(zhuǎn)動過程所產(chǎn)生正弦式交變電流的圖像如圖線b所示.下列關(guān)于這兩個正弦式交變電流的說法中正確的是( )
A.在圖中t=0時刻穿過線圈的磁通量均為零
B.線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為3∶2
C.交變電流a的電動勢瞬時值表達(dá)式為e=10sin (5πt) V
D.交變電流b的電動勢最大值為eq \f(20,3) V
【答案】BCD
【解析】由題圖可知t=0時刻線圈均在中性面位置,穿過線圈的磁通量最大,A錯誤;由圖像可知Ta∶Tb=2∶3,故na∶nb=3∶2,B正確;由圖像可知交變電流a的電動勢最大值為10 V,ω=eq \f(2π,T)=eq \f(2π,0.4) rad/s=5π rad/s,所以交變電流a的電動勢瞬時值表達(dá)式為e=10sin (5πt) V,C正確;交變電流的電動勢最大值為Em=NBSω,故Ema∶Emb=3∶2,知Emb=eq \f(2,3)Ema=eq \f(20,3) V,D正確.
3.(2022·湖北黃岡市模擬)如圖是某一線圈通過的交流電的電流—時間關(guān)系圖像(前半個周期為正弦波形的eq \f(1,2)),則一個周期內(nèi)該電流的有效值為( )
A.eq \f(3,2)I0 B.eq \f(\r(5),2)I0 C.eq \f(\r(3),2)I0 D.eq \f(5,2)I0
【答案】B
【解析】設(shè)該電流的有效值為I,由I2RT=(eq \f(I0,\r(2)))2R·eq \f(T,2)+(2I0)2R·eq \f(T,4),解得I=eq \f(\r(5),2)I0,故選B.
4.一閉合矩形線圈繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生的感應(yīng)電流如圖,由圖可知( )
A.該交變電流的有效值是5 A
B.該交流電的頻率是50 Hz
C.t=0時刻線圈平面位于中性面
D.該交流電電流的瞬時值表達(dá)式為i=5cs 100πt(A)
【答案】BD
【解析】由題圖可知,電流的最大值為5 A,選項(xiàng)A錯誤;電流的周期為0.02 s,頻率為50 Hz,選項(xiàng)B正確;t=0時,線圈中的電流為最大值,因而線圈平面與磁場平行,并非位于中性面,選項(xiàng)C錯誤;該交變電流的瞬時值表達(dá)式為i=5cs 100πt(A),選項(xiàng)D正確.
5.如圖甲所示,標(biāo)有“220 V 40 W”的燈泡和標(biāo)有“20 μF 320 V”的電容器并聯(lián)接到交流電源上,為交流電壓表,交流電源的輸出電壓如圖乙所示,閉合開關(guān).下列判斷正確的是( )
A.t=eq \f(T,2)時刻,的示數(shù)為零
B.燈泡恰好正常發(fā)光
C.電容器不可能被擊穿
D.的示數(shù)保持110eq \r(2) V不變
【答案】BC
【解析】的示數(shù)應(yīng)是交流電壓的有效值220 V,故選項(xiàng)A、D錯誤;交流電壓的有效值恰好等于燈泡的額定電壓,燈泡正常發(fā)光,選項(xiàng)B正確;交流電壓的峰值Um=220eq \r(2) V≈311 V,小于電容器的耐壓值,故電容器不可能被擊穿,選項(xiàng)C正確.
6.發(fā)電機(jī)的示意圖如圖甲所示,邊長為L的正方形金屬框,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中以恒定角速度繞OO′軸轉(zhuǎn)動,阻值為R的電阻兩端的電壓如圖乙所示.其他電阻不計(jì),圖乙中的Um為已知量.則金屬框轉(zhuǎn)動一周( )
A.框內(nèi)電流方向不變
B.電動勢的最大值為Um
C.流過電阻的電荷量q=eq \f(2BL2,R)
D.電阻產(chǎn)生的焦耳熱Q=eq \f(πUmBL2,R)
【答案】BD
【解析】金屬框轉(zhuǎn)動一周電流方向改變兩次,A項(xiàng)錯誤;因除電阻R外其他電阻不計(jì),R兩端電壓就等于電動勢,所以電動勢最大值為Um,B項(xiàng)正確;金屬框轉(zhuǎn)動一周,穿過金屬框的磁通量的變化量為零,故由q=eq \f(ΔΦ,R)知q=0,C項(xiàng)錯誤;電阻R兩端的電壓的有效值U=eq \f(Um,\r(2)),Um=BL2ω,T=eq \f(2π,ω),又Q=eq \f(U2,R)T,聯(lián)立解得Q=eq \f(πUmBL2,R),D項(xiàng)正確.
7.如圖所示,理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為3∶1,在原、副線圈的回路中分別接有阻值相同的電阻,原線圈一側(cè)接在電壓為220 V的正弦交流電源上,下列說法正確的是( )
A.原、副線圈中的電流之比為3∶1
B.副線圈回路中電阻兩端的電壓為66 V
C.原線圈回路中電阻兩端的電壓為55 V
D.原、副線圈回路中電阻消耗的功率之比為1∶3
【答案】B
【解析】原、副線圈中的電流之比為原、副線圈的匝數(shù)比的反比,為1∶3,故A錯誤;設(shè)原線圈兩端的電壓為U,則副線圈兩端的電壓為eq \f(1,3)U,此時通過副線圈的電流為I=eq \f(\f(1,3)U,R)=eq \f(U,3R),則此時通過原線圈的電流為eq \f(U,9R),故此時原線圈的總電壓為U總=eq \f(U,9R)×R+U=eq \f(10,9)U=220 V
故可得原線圈兩端的電壓為U=198 V,原線圈回路中電阻兩端的電壓為22 V;副線圈回路中電阻兩端的電壓為198 V×eq \f(1,3)=66 V,故B正確,C錯誤;原、副線圈回路中電阻兩端的電壓之比為1∶3,通過電阻的電流之比為1∶3,故消耗的電功率之比為1∶9,D錯誤.
8.如圖所示,理想變壓器原線圈接在交流電源上,圖中各電表均為理想電表.下列說法正確的是( )
A.當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時,R1消耗的功率變大
B.當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時,電壓表V示數(shù)變大
C.當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時,電流表A1示數(shù)變大
D.若閉合開關(guān)S,則電流表A1示數(shù)變大,A2示數(shù)變大
【答案】B
【解析】當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時,接入電路的阻值變大,變壓器副線圈兩端電壓不變,副線圈中的電流減小,則R1消耗的功率及其兩端電壓均變小,故電壓表的示數(shù)變大,選項(xiàng)A錯誤,B正確;當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時,副線圈中的電流減小,則原線圈中的電流也減小,電流表A1示數(shù)變小,選項(xiàng)C錯誤;若閉合開關(guān)S,副線圈電路中總電阻減小,副線圈中的電流變大,R1兩端電壓變大,R2兩端電壓減小,電流表A2示數(shù)減小,原線圈中的電流變大,電流表A1示數(shù)變大,選項(xiàng)D錯誤.
9.如圖所示,原、副線圈匝數(shù)比為100∶1的理想變壓器,b是原線圈的中心抽頭,電壓表和電流表均為理想電表,從某時刻開始在原線圈c、d兩端加上交變電壓,其瞬時值表達(dá)式為u1=310sin 314t(V),則( )
A.當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與a連接時,電壓表的示數(shù)為3.1 V
B.副線圈兩端的電壓頻率為50 Hz
C.當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a扳向b時,原線圈輸入功率變小
D.當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a扳向b時,電壓表和電流表的示數(shù)均變小
【答案】B
【解析】由eq \f(U1,U2)=eq \f(n1,n2),得U2=eq \f(U1n2,n1),因U1=eq \f(310,\r(2)) V,所以U2=eq \f(310,\r(2))×eq \f(1,100) V≈2.2 V,A錯誤;由瞬時值表達(dá)式可得ω=314 rad/s,則頻率f=eq \f(ω,2π)=eq \f(314,2π) Hz=50 Hz,B正確;當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a扳向b時,n1減小,則U2增大,電壓表示數(shù)變大,I2=eq \f(U2,R)增大,副線圈的輸出功率P出=U2I2增大,原線圈的輸入功率增大,C、D錯誤.
10.如圖所示為遠(yuǎn)距離交流輸電的簡化電路圖.發(fā)電廠的輸出電壓為U,用等效總電阻是r的兩條輸電線輸電,輸電線路中的電流是I1,其末端間的電壓為U1,在輸電線與用戶間連有一理想變壓器,流入用戶端的電流為I2,則( )
A.用戶端的電壓為eq \f(I1U1,I2)
B.輸電線上的電壓降為U
C.理想變壓器的輸入功率為I12r
D.輸電線路上損失的電功率為I1U
【答案】B
【解析】因?yàn)镻入=P出,所以U1I1=U2I2,即U2=eq \f(U1I1,I2),故選項(xiàng)A正確;輸電線上的電壓降為U線=U-U1,選項(xiàng)B錯誤;理想變壓器的輸入功率P入=I1U1,輸電線路上損失的電功率
P損=I12r=I1(U-U1),選項(xiàng)C、D錯誤.

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