新課改高中物理選修二同步專題講義：09 A交變電流 基礎(chǔ)版（學(xué)生版）

交變電流知識(shí)點(diǎn)一：交變電流一、交變電流1．交變電流：大小和方向隨時(shí)間做周期性變化的電流叫作交變電流，簡(jiǎn)稱交流．2．直流：方向不隨時(shí)間變化的電流稱為直流．二、交變電流的產(chǎn)生交流發(fā)電機(jī)的線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)軸與磁場(chǎng)方向垂直，用右手定則判斷線圈切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向．三、交變電流的變化規(guī)律1．中性面(1)中性面：與磁感線垂直的平面．(2)當(dāng)線圈平面位于中性面時(shí)，線圈中的磁通量最大，線圈中的電流為零．2．從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，線圈中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式：e＝Emsinωt，Em叫作電動(dòng)勢(shì)的峰值，Em＝NωBS.3．正弦式交變電流：按正弦規(guī)律變化的交變電流叫作正弦式交變電流，簡(jiǎn)稱正弦式電流．4．正弦式交變電流和電壓電流表達(dá)式i＝Imsin_ωt，電壓表達(dá)式u＝Umsin_ωt.其中Im、Um分別是電流和電壓的最大值，也叫峰值．四、交流發(fā)電機(jī)1．主要構(gòu)造：電樞和磁體．2．分類(1)旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)：電樞轉(zhuǎn)動(dòng)，磁極不動(dòng)．(2)旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)：磁極轉(zhuǎn)動(dòng)，電樞不動(dòng)．技巧點(diǎn)撥一、交變電流與直流1．交變電流大小和方向隨時(shí)間做周期性變化的電流叫作交變電流，簡(jiǎn)稱交流．2．常見(jiàn)的交變電流的波形圖實(shí)際應(yīng)用中，交變電流有著不同的變化規(guī)律，常見(jiàn)的有以下幾種，如下圖所示．3．直流方向不隨時(shí)間變化的電流叫作直流，大小和方向都不隨時(shí)間變化的電流叫作恒定電流．二、兩個(gè)特殊位置假定線圈繞OO′軸沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，如下圖所示：1．中性面位置(S⊥B，如圖中的甲、丙)線圈平面與磁場(chǎng)垂直的位置，此時(shí)Φ最大，eq\f(ΔΦ,Δt)為0，e為0，i為0.線圈經(jīng)過(guò)中性面時(shí)，電流方向發(fā)生改變，線圈轉(zhuǎn)一圈電流方向改變兩次．2．垂直中性面位置(S∥B，如圖中的乙、丁)此時(shí)Φ為0，eq\f(ΔΦ,Δt)最大，e最大，i最大．三、交變電流的變化規(guī)律1．正弦交變電流的瞬時(shí)值表達(dá)式(1)從中性面位置開(kāi)始計(jì)時(shí)e＝Emsinωt，i＝Imsinωt，u＝Umsinωt(2)從與中性面垂直的位置開(kāi)始計(jì)時(shí)e＝Emcosωt，i＝Imcosωt，u＝Umcosωt.2．交變電流的峰值Em＝NωBS，Im＝eq\f(NωBS,R＋r)，Um＝eq\f(NωBSR,R＋r).四、交變電流的圖像如圖甲、乙所示，從圖像中可以得到以下信息：(1)交變電流的峰值Em、Im.(2)兩個(gè)特殊值對(duì)應(yīng)的位置：①e＝0(或i＝0)時(shí)：線圈位于中性面上，此時(shí)eq\f(ΔΦ,Δt)＝0，Φ最大．②e最大(或i最大)時(shí)：線圈平行于磁感線，此時(shí)eq\f(ΔΦ,Δt)最大，Φ＝0.(3)e、i大小和方向隨時(shí)間的變化規(guī)律．例題精練1．（2021春?洛陽(yáng)月考）如圖甲所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線圈兩次分別以不同的轉(zhuǎn)速繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)圖象如圖乙中曲線a、b所示，則下列說(shuō)法正確的是（）A．曲線b表示的交變電動(dòng)勢(shì)有效值為5V B．曲線a、b對(duì)應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為2：3 C．曲線a表示的交變電動(dòng)勢(shì)頻率為50Hz D．t＝3×10﹣2s時(shí)曲線a對(duì)應(yīng)線框的磁通量最大2．（2021?天津二模）如圖所示，為交流發(fā)電機(jī)的示意圖，裝置中兩磁極之間產(chǎn)生的磁場(chǎng)可近似為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)通過(guò)滑環(huán)和電流保持與外電路的閉合。假設(shè)線圈沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，則下列說(shuō)法正確的是（）A．線圈通過(guò)圖中位置瞬間，AB邊的電流方向由A到B B．線圈通過(guò)圖中位置瞬間，穿過(guò)線圈的磁通量的變化率為零 C．線圈通過(guò)圖中位置瞬間，通過(guò)電阻的電流瞬時(shí)值最大 D．若使線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度增大一倍，那么通過(guò)電阻電流的有效值變?yōu)樵瓉?lái)的倍隨堂練習(xí)1．（2021春?海珠區(qū)校級(jí)月考）如圖甲所示，阻值為5Ω、匝數(shù)為10匝的閉合矩形線圈，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)如圖乙所示。則可以判斷（）A．t＝0時(shí)刻，通過(guò)線圈的磁通量為0 B．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的表達(dá)式為e＝5sin（50t）（v） C．穿過(guò)線圈的磁通量的最大值為Wb D．線圈轉(zhuǎn)一周所產(chǎn)生的熱量為5J2．（2021?晉江市模擬）在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)動(dòng)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖甲所示。產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示。則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．t＝0.01s時(shí)，線框平面與磁感線相互垂直 B．該線框產(chǎn)生的感應(yīng)電流每秒鐘電流方向改變100次 C．t＝0.005s時(shí)，線框磁通量最大 D．電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值22V時(shí)，線圈平面與中性面夾角為45°3．（2021春?臨沂期中）一臺(tái)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電流的u﹣t圖象如圖所示，該交變電流（）A．電動(dòng)勢(shì)有效值為220V B．周期是0.01s C．在t＝0.01s時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量變化率最大 D．發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的交變電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝220sin100πt知識(shí)點(diǎn)二：交變電流的描述一、周期和頻率1．周期(T)：交變電流完成一次周期性變化所需的時(shí)間．2．頻率(f)：周期的倒數(shù)叫作頻率，數(shù)值等于交變電流在單位時(shí)間內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)．3．周期和頻率的關(guān)系：T＝eq\f(1,f)或f＝eq\f(1,T).4．角速度與周期、頻率的關(guān)系：ω＝eq\f(2π,T)＝2πf.二、峰值和有效值1．峰值：交變電流的電壓、電流能達(dá)到的最大數(shù)值叫峰值．電容器所能承受的電壓要高于交流電壓的峰值，否則電容器就可能被擊穿．2．有效值：讓交變電流與恒定電流分別通過(guò)大小相同的電阻，如果在交變電流的一個(gè)周期內(nèi)它們產(chǎn)生的熱量相等，則此恒定電流的數(shù)值叫作交變電流的有效值．3．在正弦式交變電流中，最大值與有效值之間的關(guān)系E＝eq\f(Em,\r(2))＝0.707Em，U＝eq\f(Um,\r(2))＝0.707Um，I＝eq\f(Im,\r(2))＝0.707Im三、正弦式交變電流的公式和圖像1．正弦式交變電流的公式和圖像可以詳細(xì)描述交變電流的情況．若線圈通過(guò)中性面時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，交變電流的圖像是正弦曲線．2．若已知電壓、電流最大值分別是Um、Im，周期為T，則正弦式交變電流電壓、電流表達(dá)式分別為u＝Umsineq\f(2π,Τ)t，i＝Imsineq\f(2π,T)t.技巧點(diǎn)撥一、周期和頻率1．周期：交變電流完成一次周期性變化所需的時(shí)間．在交變電流的圖像中，一個(gè)完整的正弦波形對(duì)應(yīng)的時(shí)間為一個(gè)周期T.2．頻率：周期的倒數(shù)叫作頻率，其數(shù)值等于單位時(shí)間內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)．3．周期和頻率的關(guān)系：f＝eq\f(1,T)，如圖3為我國(guó)照明電路的u－t圖像，則交流電的周期T＝二、峰值和有效值1．峰值：(1)交變電流的電壓、電流能達(dá)到的最大數(shù)值叫峰值，若將交流電接入純電阻電路中，則電路中的電流及外電阻兩端的電壓的最大值分別為Im＝eq\f(Em,R＋r)，Um＝ImR.(2)電容器耐壓值要高于交流電壓的峰值才不會(huì)被擊穿．2．有效值：確定交變電流有效值的依據(jù)是電流的熱效應(yīng)．讓交變電流與恒定電流分別通過(guò)大小相同的電阻，如果在交變電流的一個(gè)周期內(nèi)它們產(chǎn)生的熱量相等，則此恒定電流值叫作交流電的有效值．(1)在正弦式交變電流中，最大值與有效值之間的關(guān)系為：E＝eq\f(Em,\r(2))＝0.707Em，U＝eq\f(Um,\r(2))＝0.707Um，I＝eq\f(Im,\r(2))＝0.707Im.(2)當(dāng)電流是非正弦式交變電流時(shí)，必須根據(jù)有效值的定義求解．先計(jì)算交變電流在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q，再將熱量Q用相應(yīng)的物理量的有效值表示，即Q＝I2RT或Q＝eq\f(U2,R)T，最后代入數(shù)據(jù)求解有效值．說(shuō)明(1)E＝eq\f(Em,\r(2))、I＝eq\f(Im,\r(2))、U＝eq\f(Um,\r(2))只適用于正弦式交變電流，對(duì)于按其他規(guī)律變化的交變電流，上述關(guān)系式一般不再適用．(2)對(duì)于非正弦式交變電流有效值的計(jì)算，時(shí)間一般選取一個(gè)周期．(3)凡涉及能量、電功以及電功率等物理量時(shí)均用有效值，在確定保險(xiǎn)絲的熔斷電流時(shí)也用有效值．例題精練1．（2021?五華區(qū)校級(jí)模擬）如圖所示是交流發(fā)電機(jī)示意圖。矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，與外電路電阻R形成閉合電路時(shí)，流過(guò)電阻的交流電流的有效值為I?，F(xiàn)將一個(gè)二極管與電阻R串聯(lián)，線圈不變，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度也不變，則串聯(lián)二極管后流過(guò)電阻的交流電的有效值為（）A．I B． C． D．2．（2021?珠海二模）如圖所示，正方形線框abcd繞對(duì)稱軸OO′在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速ω＝100rad/s，線框邊長(zhǎng)L＝0.1m，匝數(shù)N＝100，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.1T，圖示位置線框平面與磁感線平行閉合回路中線框的電阻r＝2Ω，外接電阻R＝8Ω。則（）A．圖中所示的瞬間，線框處于中性面 B．轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，穿過(guò)線框的磁通量最大值為0.1Wb C．電壓表讀數(shù)為 D．通過(guò)電阻R電流的有效值為1A隨堂練習(xí)1．（2021?煙臺(tái)模擬）在如圖甲所示的電路中，R1、R2是兩個(gè)定值電阻且R2＝2R1，與R2并聯(lián)的理想二極管D，其正向電阻可視為零、反向電阻為無(wú)窮大。接線柱a、b之間加一個(gè)如圖乙所示的交變電壓，Uab＞0時(shí)電壓為正值。則R1兩端電壓的有效值為（）A．10V B．10V C．20V D．20V2．（2021?南海區(qū)校級(jí)模擬）如圖甲所示為科技小制作的風(fēng)力發(fā)電機(jī)簡(jiǎn)易模型，在風(fēng)力的作用下，風(fēng)葉帶動(dòng)與其固定在一起的永磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速與風(fēng)速成正比。某一風(fēng)速時(shí)，線圈中產(chǎn)生的正弦式交變電流如圖乙所示，則（）A．t＝0.1s時(shí)穿過(guò)線圈的磁通量為零 B．磁鐵的角速度為20πrad/s C．風(fēng)速減半時(shí)電流的表達(dá)式為i＝0.6sin（20πt）A D．風(fēng)速減半時(shí)線圈中電流的有效值為0.6A3．（2021春?仁壽縣校級(jí)月考）如圖所示的交流電壓加在一阻值為22Ω的電阻兩端，下列說(shuō)法正確的是（）A．流過(guò)電阻的電流方向每秒改變50次 B．該交流電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式u＝110sin100πt（V） C．并聯(lián)在該電阻兩端的交流電壓表的示數(shù)為110V D．該電阻消耗的功率為1100W綜合練習(xí)一．選擇題（共20小題）1．（2021春?朝陽(yáng)區(qū)校級(jí)月考）如圖所示的幾種電流隨時(shí)間變化的圖線中，不屬于交變電流的是（）A． B． C． D．2．（2021春?薛城區(qū)期中）線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生交變電流的圖象如圖所示，由圖可知（）A．在A、C時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量為零 B．在B、D時(shí)刻線圈處于與中性面垂直的位置 C．從A時(shí)刻到D時(shí)刻線圈轉(zhuǎn)過(guò)的角度為π D．若從O時(shí)刻到D時(shí)刻經(jīng)過(guò)0.02s，則在1s內(nèi)交變電流的方向改變50次3．（2021春?船山區(qū)校級(jí)期中）一只矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過(guò)線圈的磁通量隨時(shí)間變化的圖像如圖所示，則下列說(shuō)法中正確的是（）A．t1時(shí)刻，線圈平面感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)達(dá)最大 B．t2時(shí)刻，線圈平面位于中性面 C．t3時(shí)刻，線圈平面磁通量變化率為零 D．t2時(shí)刻，線圈平面產(chǎn)生的感應(yīng)電流改變方向4．（2021春?沭陽(yáng)縣期中）一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)為e＝10sin（20πt）V，則下列說(shuō)法正確的是（）A．t＝0時(shí)，線圈位于中性面 B．t＝0時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量為零 C．t＝0時(shí)，線圈切割磁感線的有效速度最大 D．t＝0.4s時(shí)，電動(dòng)勢(shì)第一次出現(xiàn)最大值5．（2021春?濱州期中）交流發(fā)電機(jī)工作時(shí)的電動(dòng)勢(shì)的變化規(guī)律為e＝Em0sinωt，如果轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速提高一倍，其它條件不變，則（）A．電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式將變?yōu)閑＝Em0sin2ωt B．發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)有效值為Em0 C．交流電的周期將變?yōu)樵瓉?lái)的2倍 D．交流電的頻率變?yōu)樵瓉?lái)的6．（2021?福州三模）如圖所示為交流發(fā)電機(jī)模型，矩形金屬線固在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞與磁感線垂直的固定軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)電機(jī)的負(fù)載為定值電阻。已知線圈的內(nèi)阻r＝2Ω，定值電阻R＝6Ω，交流電流表為理想電表，線圈中產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值隨時(shí)間的變化規(guī)律為e＝8sin10πt（V），則下列說(shuō)法正確的是（）A．電流表的示數(shù)為1.4A B．該線圈轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為10rad/s C．線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)有效值為8V D．t＝0.25s時(shí)，線圈平面與中性面重合7．（2021春?煙臺(tái)期中）下列所給圖像中，能表示交流電的電流i隨時(shí)間t變化的是（）A． B． C． D．8．（2021?江蘇模擬）兩人在赤道上站立，各自手握金屬繩OPO′的一端，繞東西方向的水平軸沿順時(shí)針?lè)较騽蛩贀u動(dòng)，周期為T，將金屬繩連入電路，閉合回路如圖所示，取金屬繩在圖示的最高位置時(shí)為t＝0時(shí)刻，則下列說(shuō)法正確的是（）A．電路中存在周期為T的變化電流 B．t＝0時(shí)刻，回路磁通量最大，電路中電流最大 C．t＝時(shí)刻，電流向左通過(guò)靈敏電流計(jì) D．t＝時(shí)刻，回路磁通量最大，電路中電流最大9．（2021春?湖北期中）如圖所示，單匝線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，周期為T，轉(zhuǎn)軸O1O2垂直于磁場(chǎng)方向，線框電阻為2Ω。若線框從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)60°時(shí)感應(yīng)電流的瞬時(shí)值為1A。則下列說(shuō)法正確的是（）A．線框勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中消耗的電功率為8W B．線框中感應(yīng)電流的有效值為2A C．線框在圖示的位置磁通量變化率為零 D．從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，在任意時(shí)刻穿過(guò)線框磁通量的表達(dá)式為Φ＝sin（Wb）10．（2021?蚌埠三模）在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，匝數(shù)N＝100的矩形線圈繞垂直磁感線的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化規(guī)律如圖所示，則下列說(shuō)法正確的是（）A．t＝0.5×10﹣2s時(shí)，線圈平面與中性面重合 B．t＝1×10﹣2s時(shí)，線圈中磁通量變化率最大 C．穿過(guò)每一匝線圈的最大磁通量為1×10﹣3Wb D．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為50πrad/s11．（2021?南崗區(qū)校級(jí)三模）今年2、3月份，美國(guó)許多地方遭到了暴風(fēng)雪的襲擊，暴風(fēng)雪造成了德州全州大停電。居安思危，某同學(xué)利用所學(xué)知識(shí)自制發(fā)電機(jī)，交流發(fā)電機(jī)的模型示意圖如圖所示。磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5T，自制線圈匝數(shù)N＝500匝，面積S＝0.04m2，不計(jì)線圈內(nèi)阻，額定電壓為220V、20W的燈泡正常發(fā)光了1分鐘，下列說(shuō)法正確的是（）A．圖示位置感應(yīng)電流為零 B．線圈的轉(zhuǎn)速n＝r/s C．電壓表的示數(shù)為220V D．1分鐘內(nèi)該同學(xué)消耗的能量至少為1200J12．（2021春?盱眙縣校級(jí)月考）某交變電壓為u＝6sin100πtV，則（）A．用此交變電流作打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源時(shí)，打點(diǎn)周期為2s B．把額定電壓為6V的小燈泡接在此電源上，小燈泡正常發(fā)光 C．把額定電壓為6V的小燈泡接在此電源上，小燈泡將燒毀 D．耐壓6V的電容器可以直接用在此電源上13．（2021?歷城區(qū)校級(jí)模擬）如圖所示為四種電流的i﹣t圖象，其中圖②③中每段曲線均為余弦或正弦曲線的一部分，電流的最大值均為I0，下列說(shuō)法正確的是（）A．圖①②電流的有效值相等 B．圖②③電流變化周期相等 C．圖①電流的有效值是圖③的2倍 D．圖④電流的有效值等于圖③電流的有效值14．（2021春?順慶區(qū)校級(jí)月考）通過(guò)某電阻R的電流i與時(shí)間t的關(guān)系如圖所示，R＝10Ω，則從t＝0開(kāi)始到t＝1s的時(shí)間內(nèi)，電阻R上產(chǎn)生的熱量為（）A．125J B．250J C．375J D．500J15．（2021?金華模擬）如圖所示，電動(dòng)牙刷充電時(shí)將牙刷插入充電座內(nèi)，充電座中的線圈接入220V交流電，牙刷內(nèi)的線圈兩端獲得4.5V的電壓，再通過(guò)控制電路對(duì)牙刷內(nèi)部的直流充電電池充電，電池的電動(dòng)勢(shì)為2.4V，內(nèi)阻為0.1Ω，容量為800mA?h，10小時(shí)即可充滿。充滿電后用戶平均每天使用4分鐘，可以連續(xù)使用60天。關(guān)于此電動(dòng)牙刷的說(shuō)法正確的是（）A．充電座和牙刷內(nèi)線圈的匝數(shù)比為110：9 B．充電時(shí)，直流充電電池中的平均電流是800mA C．使用時(shí)電池的平均輸出功率為0.48W D．電池最多能提供的電能為6912J16．（2021春?雙峰縣校級(jí)月考）如圖所示的正方形線框abcd邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，每邊電阻均為r，在垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞cd軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，c、d兩點(diǎn)與一阻值為r的電阻相連，各表均可視為理想電表，導(dǎo)線電阻不計(jì)，則下列說(shuō)法中正確的是（）A．圖示時(shí)刻產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 B．當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，電壓表的示數(shù)為零 C．當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，電壓表的示數(shù)為BωL2 D．當(dāng)S閉合時(shí)，電流表的示數(shù)為17．（2021春?郫都區(qū)期中）通過(guò)一阻值R＝100Ω的電阻的交變電流如圖所示，其周期為1s。電阻兩端電壓的有效值為（）A．12V B．4V C．15V D．8V18．（2020秋?金臺(tái)區(qū)期末）“人工肺ecomo”呼吸機(jī)是治療新冠肺炎重癥的重要設(shè)備。一呼吸機(jī)接在電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律為μ＝311sin100πt（v）的交流電源上，正常工作時(shí)電流為2.5A，則（）A．該交流電的周期為50Hz B．該交流電每秒內(nèi)電流方向變化50次 C．該交流電的最大值為220V D．該呼吸機(jī)正常工作時(shí)的功率為550W19．（2020秋?鄭州期末）教學(xué)用發(fā)電機(jī)能夠產(chǎn)生正弦式交變電流，原理如圖所示。矩形線圈abcd面積為S，匝數(shù)為N，電阻為r，線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直磁場(chǎng)方向的軸OO′以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，利用該發(fā)電機(jī)向定值電阻R供電，電壓表和電流表均可視為理想電表。下列說(shuō)法正確的是（）A．線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)周期電流方向改變1次 B．電壓表的讀數(shù)為 C．線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)30°時(shí)，線圈中的電流為 D．線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)30°的過(guò)程中，通過(guò)線圈磁通量的變化量為BS20．（2020秋?咸陽(yáng)期末）如圖所示為一閉合導(dǎo)線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的正弦式交流電壓的變化圖象，則由圖可知下列正確的是（）A．該交流電壓的頻率為0.04Hz B．該交流電壓的有效值為5V C．t＝1×10﹣2s時(shí)，導(dǎo)線框恰好與磁場(chǎng)方向平行，磁通量為零 D．若將線框轉(zhuǎn)速增大一倍，則交流電壓的有效值為10V二．多選題（共10小題）21．（2021春?江州區(qū)校級(jí)期中）圖甲是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖，兩磁極N、S間的磁場(chǎng)可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，A為交流電流表，線圈繞垂直于磁場(chǎng)的水平軸OO′沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的交變電流隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示，以下判斷正確的是（）A．0.01s時(shí)穿過(guò)線圈的磁通量為零 B．交流電的頻率是100Hz C．0.01s時(shí)穿過(guò)線圈的磁通量變化率最大 D．0.02s時(shí)線框平面與中性面重合22．（2021春?福建期中）下列圖象描述的電流屬于交變電流的是（）A． B． C． D．23．（2021春?海淀區(qū)校級(jí)月考）一個(gè)閉合矩形線圈繞垂直于磁場(chǎng)方向的中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過(guò)線圈的磁通量隨時(shí)間變化的圖象如圖所示，下列說(shuō)法正確的是（）A．t1時(shí)刻，線圈經(jīng)過(guò)中性面 B．t2時(shí)刻，線圈經(jīng)過(guò)中性面 C．t3時(shí)刻，線圈的磁通量變化率最大 D．若線圈轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為ω＝0.5rad/s，線圈有n＝100匝，電動(dòng)勢(shì)最大值為100V24．（2021春?日照期中）海洋中蘊(yùn)藏著巨大的能量，利用海洋的波浪可以發(fā)電。在我國(guó)南海上有一浮桶式波浪發(fā)電燈塔，其原理示意圖如圖甲所示。浮桶內(nèi)的磁體通過(guò)支柱固定在暗礁上，浮桶內(nèi)置的線圈隨波浪相對(duì)磁體沿豎直方向運(yùn)動(dòng)，且始終處于磁場(chǎng)中，該線圈與阻值R＝15Ω的燈泡相連。浮桶下部由內(nèi)、外兩密封圓筒構(gòu)成（圖中斜線陰影部分），如圖乙所示，其內(nèi)為產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁體，與浮桶內(nèi)側(cè)面的縫隙忽略不計(jì)。匝數(shù)N＝200線圈所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.2T，線圈直徑D＝0.4m，線圈電阻r＝1Ω。重力加速度g取10m/s2，π2≈10。若浮桶隨波浪上下運(yùn)動(dòng)的速度可表示為v＝0.4πsinπt（m/s）。則下列說(shuō)法正確的是（）A．波浪發(fā)電產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)e的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝0.32sinπt（V） B．燈泡中電流i的瞬時(shí)值表達(dá)式為i＝4sinπt（A） C．燈泡的電功率為120W D．1分鐘內(nèi)線圈消耗的電能為960J25．（2021?遼寧模擬）兩人在赤道上站立，各自手握金屬繩OPO′的一端，繞東西方向的水平軸沿順時(shí)針?lè)较騽蛩贀u動(dòng)，周期為T，將金屬繩連入電路，閉合回路如圖所示，取金屬繩在圖示的最高位置時(shí)為t＝0時(shí)刻，則下列說(shuō)法正確的是（）A．電路中存在周期為T的變化電流 B．t＝0時(shí)刻，回路磁通量最大，電路中電流最大 C．t＝時(shí)刻，電流向左通過(guò)靈敏電流計(jì) D．t＝時(shí)刻，回路磁通量最大，電路中電流最小26．（2021?天津模擬）如圖所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)、匝數(shù)為N、電阻不計(jì)的正方形線圈abcd，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞轉(zhuǎn)軸OO′以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，軸OO′垂直于磁感線，制成一臺(tái)交流發(fā)電機(jī)，它與理想變壓器的原線圈連接，變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為1：3，滑動(dòng)變阻器R和定值電阻R1并聯(lián)后接在變壓器的輸出端。電壓表、電流表均為理想電表，下列判斷正確的是（）A．此時(shí)穿過(guò)線圈的磁通量為零 B．此時(shí)電壓表的示數(shù)為NBL2ω C．定值電阻消耗的功率為 D．當(dāng)僅當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片下滑時(shí)電流表的示數(shù)變大27．（2021??？谀M）如圖甲所示，一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為5：1，其原線圈接入如圖乙所示的正弦交流電，副線圈與負(fù)載電阻相連。若交流電壓表和交流電流表都是理想電表，則下列說(shuō)法中正確的是（）A．原線圈輸入的正弦交變電流的頻率是100Hz B．變壓器輸入電壓的最大值是220V C．電壓表的示數(shù)是44V D．若電流表的示數(shù)為0.50A，則變壓器的輸入功率是22W28．（2021?重慶模擬）經(jīng)測(cè)量，某居民家中交流電壓u與時(shí)間t的關(guān)系為u＝230sin（100πt）V，該居民家中正在使用阻值為100Ω的純電阻用電器，下列說(shuō)法正確的是（）A．流過(guò)該用電器的電流方向每秒改變100次 B．流過(guò)該用電器的電流方向每秒改變50次 C．該用電器兩端的最大電壓為230V D．該用電器兩端的最大電壓為230V29．（2021春?青白江區(qū)校級(jí)月考）某線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生交變電流的圖象如圖所示，由圖中信息可以判斷（）A．在A和C時(shí)刻線圈處于中性面位置 B．在B和D時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量為零 C．從A→D時(shí)刻線圈轉(zhuǎn)過(guò)的角度為π D．若從O→D時(shí)刻歷時(shí)0.02s，則在1s內(nèi)交變電流的方向改變100次30．（2021春?貴溪市校級(jí)月考）一矩形線圈，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖所示，由圖象可知（）A．t1和t3時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量為零 B．t1和t3時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量變化率為零 C．是從線圈平面與磁場(chǎng)方向平行的時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)的 D．每當(dāng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)u變換方向時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量都最大三．填空題（共10小題）31．（2021春?蕪湖期中）一交流電壓瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝110sin100πt（V），將該交流電壓加在一阻值為22Ω的電阻兩端，并聯(lián)在該電阻兩端的理想交流電壓表的示數(shù)為V，該電阻消耗的功率為W。32．（2021春?宜秀區(qū)校級(jí)月考）交流電壓表的讀數(shù)指的是交流電的有效值。（對(duì)的填A(yù)，錯(cuò)的填B）33．（2021?泉州模擬）如圖，電阻為r、面積為S的單匝矩形線圈，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞OO'軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，外電路電阻為R，圖示時(shí)刻線圈平面與磁場(chǎng)垂直，此時(shí)理想交流電流表的示數(shù)為，在線圈轉(zhuǎn)過(guò)一周的過(guò)程中，電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為。34．（2020秋?金臺(tái)區(qū)期末）如圖所示的交變電流的有效值I＝A（其中每個(gè)周期的后半周期的圖象為半個(gè)周期的正弦曲線）。若將此電流接在阻值R＝50Ω的電熱絲兩端，1s內(nèi)產(chǎn)生的熱量為J。35．（2020春?海珠區(qū)校級(jí)月考）交流發(fā)電機(jī)的原理如圖甲所示，閉合的矩形線圈放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞OO′軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在線圈中產(chǎn)生的交變電流隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示，已知線圈的電阻為R＝2.0Ω，求：（1）通過(guò)線圈導(dǎo)線的任一個(gè)橫截面的電流的最大值為A。（2）矩形線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的周期為s。（3）線圈電阻上產(chǎn)生的電熱功率是W。（4）保持線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，1min內(nèi)外界對(duì)線圈做的功是J。36．（2021春?宜秀區(qū)校級(jí)月考）矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在中性面時(shí)，通過(guò)線圈的磁通量最大。（對(duì)的填A(yù)，錯(cuò)的填B）37．（2021春?宜秀區(qū)校級(jí)月考）線圈每通過(guò)中性面一次，電流方向改變一次。（對(duì)的填A(yù)，錯(cuò)的填B）38．（2020秋?北碚區(qū)校級(jí)期末）如圖是一個(gè)正弦式交變電流的波形圖．該交流電流的峰值是A，有效值是A，周期是s，1秒鐘電流方向改變次。39．（2020秋?合肥期末）一交流電流的圖象如圖所示，由圖可知，該交變電流周期為s，用電流表測(cè)該電流示數(shù)為A，若該交流電流通過(guò)10Ω的電阻時(shí)，電阻消耗的電功率為W。40．（2020春?西城區(qū)校級(jí)月考）如圖所示，ABCD是一個(gè)豎直的矩形導(dǎo)線框，全部處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框面積為S，線框繞水平固定軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。線圈平面與磁感線夾角為時(shí)（填“0°”或“90°”），感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大；從如圖所示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化規(guī)律為e＝。四．計(jì)算題（共8小題）41．（2021春?鼓樓區(qū)校級(jí)期中）如圖所示，線圈abcd的面積是0.05m2，共100匝，線圈的總電阻r＝1Ω，外接電阻R＝9Ω，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝T.當(dāng)線圈以300r/min的轉(zhuǎn)速勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)，問(wèn)：（1）若從線圈處于中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，寫(xiě)出線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式；（2）線圈轉(zhuǎn)過(guò)s時(shí)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值多大？（3）電路中，電壓表和電流表的