人教2019選擇性必修第二冊高二物理備課必備講義專題11交變電流規(guī)律的應(yīng)用(原卷版+解析)

第三章交變電流專題11交變電流規(guī)律的應(yīng)用【核心素養(yǎng)目標(biāo)】物理觀念進(jìn)一步理解交變電流的有效值的物理意義，并會(huì)進(jìn)行計(jì)算.科學(xué)思維知道交變電流峰值、瞬時(shí)值、有效值、平均值的區(qū)別，并會(huì)進(jìn)行有關(guān)計(jì)算科學(xué)探究根據(jù)電流熱效應(yīng)探究交流電的有效值科學(xué)態(tài)度與責(zé)任通過交變電流峰值、瞬時(shí)值、有效值、平均值知識應(yīng)用的實(shí)例，感受物理中科學(xué)技術(shù)與社會(huì)的緊密聯(lián)系，體會(huì)科學(xué)知識的應(yīng)用價(jià)值，進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力和科學(xué)意識。知識點(diǎn)一交變電流有效值的計(jì)算【重難詮釋】計(jì)算交變電流有效值應(yīng)注意：(1)計(jì)算有效值時(shí)要注意根據(jù)電流的熱效應(yīng)，抓住“三同”；“相同時(shí)間”內(nèi)“相同電阻”上產(chǎn)生的“熱量相同”，進(jìn)而列式求解．(2)利用公式Q＝I2Rt和Q＝eq\f(U2,R)t可分別求得電流有效值和電壓有效值．(3)正弦式交變電流在eq\f(T,4)和eq\f(T,2)內(nèi)有效值與峰值間的關(guān)系都是I＝eq\f(Im,\r(2))，U＝eq\f(Um,\r(2)).(4)交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來規(guī)定的，與電流的方向無關(guān)，一般以一個(gè)周期來計(jì)算有效值．【典例精析】例1．如圖甲所示，調(diào)光臺燈是通過雙向可控硅電子器件來實(shí)現(xiàn)無級調(diào)節(jié)燈的亮度的．現(xiàn)將某無級調(diào)光臺燈接在220V的正弦交變電流上，經(jīng)過可控硅調(diào)節(jié)后加在燈管兩端的電壓如圖乙所示(圖中曲線為正弦曲線的一部分)，則此時(shí)電壓表的示數(shù)是()A．220VB．156VC．110VD．78V知識點(diǎn)二交變電流“四值”的比較及應(yīng)用【重難詮釋】名稱物理含義重要關(guān)系應(yīng)用情況瞬時(shí)值交變電流某一時(shí)刻的值電流為正弦式交變電流時(shí)：e＝Emsinωti＝Imsinωt分析交變電流在某一時(shí)刻的情況，如計(jì)算某一時(shí)刻線圈受到的安培力最大值最大的瞬時(shí)值Em＝NωBSIm＝eq\f(Em,R＋r)電容器的擊穿電壓有效值跟交變電流的熱效應(yīng)等效的恒定電流值電流為正弦式交變電流時(shí)：E＝eq\f(Em,\r(2))U＝eq\f(Um,\r(2))I＝eq\f(Im,\r(2))(1)計(jì)算與電流熱效應(yīng)相關(guān)的量(如電功率、電熱、熱功率)(2)交流電表的測量值(3)電氣設(shè)備標(biāo)注的額定電壓、額定電流(4)保險(xiǎn)絲的熔斷電流平均值交變電流圖像中圖線與時(shí)間軸所圍面積與時(shí)間的比值eq\x\to(E)＝neq\f(ΔΦ,Δt)eq\x\to(I)＝eq\f(\x\to(E),R＋r)計(jì)算通過電路橫截面的電荷量q＝eq\x\to(I)Δt＝neq\f(ΔΦ,R＋r)【典例精析】例2．如圖所示，矩形線圈面積為S，匝數(shù)為N，線圈電阻為r，線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的OO′軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，外電路電阻為R，電壓表、電流表均為理想電表．在線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中，下列判斷不正確的是()A．電壓表的示數(shù)為eq\f(NBSωR,\r(2)R＋r)B．通過電阻R的電荷量為eq\f(NBS,2R＋r)C．電阻R所產(chǎn)生的焦耳熱為eq\f(πN2B2S2ωR,4R＋r2)D．產(chǎn)生的電流為eq\f(NBSω,R＋r)針對訓(xùn)練一、單選題1．一正弦式交變電流，下列說法正確的是（）A．該交變電流的最大值為B．該交變電流的有效值為2AC．該交變電流的頻率為5HzD．每分鐘該交變電流的方向變化240次2．如圖所示，ab邊長為、ad邊長為的N匝矩形線圈abcd處于勻強(qiáng)磁場中，線圈繞垂直于磁感線的OO′軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，t＝0時(shí)線圈平面與磁感線平行。已知磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，線圈電阻為r，外電路電阻為R。則（）A．電流表的示數(shù)為B．感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)表達(dá)式C．時(shí)，ab邊所受的安培力為D．從圖示位置轉(zhuǎn)過90°過程中，通過外電路電阻的電荷量為3．某交流發(fā)電機(jī)給燈泡供電，產(chǎn)生正弦式交變電流的圖像如圖所示，下列說法中不正確的是（）A．交變電流的周期為B．交變電流的瞬時(shí)表達(dá)式為C．在時(shí)，穿過交流發(fā)電機(jī)線圈的磁通量為零D．若發(fā)電機(jī)線圈電阻為，則其產(chǎn)生的熱功率為4．某發(fā)光二極管，當(dāng)加在其兩端的電壓大于等于時(shí)才發(fā)光?，F(xiàn)在其兩端加上一電壓隨時(shí)間變化關(guān)系為的交流電。則在一分鐘內(nèi)二極管的發(fā)光時(shí)間為（）A． B． C． D．5．啟輝器是一個(gè)用來預(yù)熱日光燈燈絲，并提高燈管兩端電壓，以點(diǎn)亮燈管的自動(dòng)開關(guān)，圖中的氖管是它的重要組成部分，當(dāng)氖管兩端的電壓超過，管內(nèi)氣體就會(huì)發(fā)出輝光，現(xiàn)將一電壓變化規(guī)律為的交流電源接在氖管兩端，則在內(nèi)氖管發(fā)光的時(shí)間為（）A．0.5s B．0.6s C．0.7s D．0.8s6．一個(gè)面積為的矩形金屬框abcd，從如圖所示的位置開始（金屬框平面與磁感線平行），在勻強(qiáng)磁場中以ab為軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T，則產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢隨時(shí)間變化的圖像是（）A． B．C． D．二、多選題7．如圖所示是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖，線圈繞垂直于磁場方向的水平軸沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為ω，線圈匝數(shù)為n，電阻為r，外接電阻為R，A為理想交流電流表，線圈從圖示位置（線圈平面平行于磁場方向）轉(zhuǎn)過60°時(shí)的感應(yīng)電流為I，下列說法正確的是（）A．電阻R兩端電壓最大值B．轉(zhuǎn)動(dòng)過程中穿過線圈的磁通量的最大值為C．從圖示位置開始轉(zhuǎn)過90°的過程中，通過電阻R的電荷量為D．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過程中，電阻R產(chǎn)生的熱量為8．當(dāng)線圈不動(dòng)，磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在固定線圈內(nèi)同樣可以產(chǎn)生正弦式交變電流。如圖所示，在持續(xù)的風(fēng)力作用下，風(fēng)葉帶動(dòng)磁鐵勻速轉(zhuǎn)動(dòng)磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，線圈的內(nèi)阻不計(jì)，線圈通過導(dǎo)線與定值電阻相連，則下列說法正確的是（）A．當(dāng)穿過線圈的磁通量為零時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢為零B．磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的有效值就越大C．若僅使磁鐵的轉(zhuǎn)速增加一倍，則理想交流電壓表的示數(shù)變?yōu)樵瓉淼囊话隓．若僅使磁鐵的轉(zhuǎn)速增加一倍，則定值電阻消耗的電功率變?yōu)樵瓉淼?倍9．一交變電流的i-t圖像如圖所示，則對于該交變電流，下列說法正確的是()A．該交變電流的周期為0.02sB．該交變電流的最大值為4AC．該交變電流的有效值為AD．該交變電流通過10Ω的電阻時(shí)熱功率為60W10．已知如圖所示為穿過匝數(shù)n=100的線圈的磁通量隨時(shí)間t按正弦規(guī)律變化的圖像，其產(chǎn)生的電壓為交變電壓（π=3.14）。判斷下列選項(xiàng)中的四個(gè)交變電壓的有效值與已知的交變電壓的有效值相同的是（）A． B．C． D．三、解答題11．圖甲所示交變電流每個(gè)周期的前半個(gè)周期電流按正弦規(guī)律變化、后半個(gè)周期電流不變，規(guī)定由A經(jīng)外電路流向B的方向?yàn)殡娏鞯恼较?。?）求該電流強(qiáng)度的有效值；（2）將該電流接入圖乙所示電路，求0-2T時(shí)間內(nèi)通過電阻的電量大小。12．如圖甲為手機(jī)無線充電工作原理示意圖，它由送電線圈和受電線圈組成。已知受電線圈的匝數(shù)為40匝，電阻，在它的c、d兩端接一阻值的電阻。設(shè)在受電線圈內(nèi)存在與線圈平面垂直的磁場，其磁通量隨時(shí)間變化規(guī)律如圖乙所示，可在受電線圈中產(chǎn)生正弦式交變電流。求：（1）交流電壓表的示數(shù)為多少？（2）無線充電1分鐘，電阻上接受電能多少？（3）從到時(shí)間內(nèi)，通過電阻的電荷量。13．如圖甲所示，在一個(gè)正方形金屬線圈區(qū)域內(nèi)，存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化的勻強(qiáng)磁場，磁場的方向與線圈平面垂直。金屬線圈所圍的面積，匝數(shù)，線圈總電阻。線圈與電阻R構(gòu)成閉合回路，電阻。勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的情況如圖乙所示，求：（1）求出在時(shí)間內(nèi)，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢的大?。唬?）在圖丙中畫出線圈中感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的圖像（以線圈中逆時(shí)方向?yàn)殡娏髡较?，至少要出兩個(gè)周期）；（3）求出線圈中電流的有效值。14．如圖甲所示為一小型發(fā)電機(jī)的示意圖，一定匝數(shù)的線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢隨時(shí)間的變化圖像如圖乙所示。已知線圈的電阻為1.0Ω，外接電阻R的阻值為5.0Ω，交流電壓表V為理想電表。求：（1）通過電阻R的電流峰值；（2）電壓表的示數(shù)。第三章交變電流專題11交變電流規(guī)律的應(yīng)用【核心素養(yǎng)目標(biāo)】物理觀念進(jìn)一步理解交變電流的有效值的物理意義，并會(huì)進(jìn)行計(jì)算.科學(xué)思維知道交變電流峰值、瞬時(shí)值、有效值、平均值的區(qū)別，并會(huì)進(jìn)行有關(guān)計(jì)算科學(xué)探究根據(jù)電流熱效應(yīng)探究交流電的有效值科學(xué)態(tài)度與責(zé)任通過交變電流峰值、瞬時(shí)值、有效值、平均值知識應(yīng)用的實(shí)例，感受物理中科學(xué)技術(shù)與社會(huì)的緊密聯(lián)系，體會(huì)科學(xué)知識的應(yīng)用價(jià)值，進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力和科學(xué)意識。知識點(diǎn)一交變電流有效值的計(jì)算【重難詮釋】計(jì)算交變電流有效值應(yīng)注意：(1)計(jì)算有效值時(shí)要注意根據(jù)電流的熱效應(yīng)，抓住“三同”；“相同時(shí)間”內(nèi)“相同電阻”上產(chǎn)生的“熱量相同”，進(jìn)而列式求解．(2)利用公式Q＝I2Rt和Q＝eq\f(U2,R)t可分別求得電流有效值和電壓有效值．(3)正弦式交變電流在eq\f(T,4)和eq\f(T,2)內(nèi)有效值與峰值間的關(guān)系都是I＝eq\f(Im,\r(2))，U＝eq\f(Um,\r(2)).(4)交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來規(guī)定的，與電流的方向無關(guān)，一般以一個(gè)周期來計(jì)算有效值．【典例精析】例1．如圖甲所示，調(diào)光臺燈是通過雙向可控硅電子器件來實(shí)現(xiàn)無級調(diào)節(jié)燈的亮度的．現(xiàn)將某無級調(diào)光臺燈接在220V的正弦交變電流上，經(jīng)過可控硅調(diào)節(jié)后加在燈管兩端的電壓如圖乙所示(圖中曲線為正弦曲線的一部分)，則此時(shí)電壓表的示數(shù)是()A．220VB．156VC．110VD．78V【答案】B【解析】雖然題圖乙所示電流不是正弦式交變電流，根據(jù)正弦式交變電流的圖像對稱性可知，圖線仍然滿足最大值是有效值的eq\r(2)倍，根據(jù)交變電流有效值定義有：eq\f(U2,R)T＝·eq\f(T,2)，解得U＝110eq\r(2)V≈156V，故B正確．知識點(diǎn)二交變電流“四值”的比較及應(yīng)用【重難詮釋】名稱物理含義重要關(guān)系應(yīng)用情況瞬時(shí)值交變電流某一時(shí)刻的值電流為正弦式交變電流時(shí)：e＝Emsinωti＝Imsinωt分析交變電流在某一時(shí)刻的情況，如計(jì)算某一時(shí)刻線圈受到的安培力最大值最大的瞬時(shí)值Em＝NωBSIm＝eq\f(Em,R＋r)電容器的擊穿電壓有效值跟交變電流的熱效應(yīng)等效的恒定電流值電流為正弦式交變電流時(shí)：E＝eq\f(Em,\r(2))U＝eq\f(Um,\r(2))I＝eq\f(Im,\r(2))(1)計(jì)算與電流熱效應(yīng)相關(guān)的量(如電功率、電熱、熱功率)(2)交流電表的測量值(3)電氣設(shè)備標(biāo)注的額定電壓、額定電流(4)保險(xiǎn)絲的熔斷電流平均值交變電流圖像中圖線與時(shí)間軸所圍面積與時(shí)間的比值eq\x\to(E)＝neq\f(ΔΦ,Δt)eq\x\to(I)＝eq\f(\x\to(E),R＋r)計(jì)算通過電路橫截面的電荷量q＝eq\x\to(I)Δt＝neq\f(ΔΦ,R＋r)【典例精析】例2．如圖所示，矩形線圈面積為S，匝數(shù)為N，線圈電阻為r，線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的OO′軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，外電路電阻為R，電壓表、電流表均為理想電表．在線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中，下列判斷不正確的是()A．電壓表的示數(shù)為eq\f(NBSωR,\r(2)R＋r)B．通過電阻R的電荷量為eq\f(NBS,2R＋r)C．電阻R所產(chǎn)生的焦耳熱為eq\f(πN2B2S2ωR,4R＋r2)D．產(chǎn)生的電流為eq\f(NBSω,R＋r)【答案】B【解析】線圈在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值為Em＝NBSω，電動(dòng)勢的有效值為E＝eq\f(NBSω,\r(2))，電壓表測量的是路端電壓，電壓表的示數(shù)U＝eq\f(E,R＋r)·R＝eq\f(NBSωR,\r(2)R＋r)，故A正確；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，平均感應(yīng)電動(dòng)勢eq\x\to(E)＝Neq\f(ΔΦ,Δt)，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知eq\x\to(I)＝eq\f(\x\to(E),R＋r)，根據(jù)電荷量定義可知q＝eq\x\to(I)Δt，聯(lián)立解得通過電阻的電荷量q＝eq\f(NBS,R＋r)，故B錯(cuò)誤；電阻R產(chǎn)生的焦耳熱Q＝eq\f(U2,R)·eq\f(π,2ω)＝eq\f(πN2B2S2ωR,4R＋r2)，故C正確；線圈轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝NBSωsinωt，當(dāng)線圈由題圖所示位置轉(zhuǎn)過90°時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢e＝NBSω，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，電流i＝eq\f(NBSω,R＋r)，故D正確．針對訓(xùn)練一、單選題1．一正弦式交變電流，下列說法正確的是（）A．該交變電流的最大值為B．該交變電流的有效值為2AC．該交變電流的頻率為5HzD．每分鐘該交變電流的方向變化240次【答案】D【解析】AB．根據(jù)正弦式交變電流表達(dá)式可知該交變電流的最大值為該交變電流的有效值為故AB錯(cuò)誤；CD．根據(jù)正弦式交變電流表達(dá)式可知該交變電流的周期為該交變電流的頻率為交變電流一個(gè)周期內(nèi)電流方向改變2次，每分鐘該交變電流的方向變化的次數(shù)為故C錯(cuò)誤，D正確。故選D。2．如圖所示，ab邊長為、ad邊長為的N匝矩形線圈abcd處于勻強(qiáng)磁場中，線圈繞垂直于磁感線的OO′軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，t＝0時(shí)線圈平面與磁感線平行。已知磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，線圈電阻為r，外電路電阻為R。則（）A．電流表的示數(shù)為B．感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)表達(dá)式C．時(shí)，ab邊所受的安培力為D．從圖示位置轉(zhuǎn)過90°過程中，通過外電路電阻的電荷量為【答案】C【解析】AB．根據(jù)正弦式交變電流的產(chǎn)生規(guī)律可知，感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值為t＝0時(shí)線圈平面與磁感線平行，感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)表達(dá)式電動(dòng)勢有效值根據(jù)閉合電路歐姆定律可知故AB錯(cuò)誤；C．時(shí)，轉(zhuǎn)一圈，電流最大，ab邊所受的安培力為故C正確；D．從圖示位置轉(zhuǎn)過90°過程中，通過外電路電阻的電荷量為故D錯(cuò)誤。故選C。3．某交流發(fā)電機(jī)給燈泡供電，產(chǎn)生正弦式交變電流的圖像如圖所示，下列說法中不正確的是（）A．交變電流的周期為B．交變電流的瞬時(shí)表達(dá)式為C．在時(shí)，穿過交流發(fā)電機(jī)線圈的磁通量為零D．若發(fā)電機(jī)線圈電阻為，則其產(chǎn)生的熱功率為【答案】B【解析】A．由圖像可知，交流電的周期為故A正確，不符合題意；B．根據(jù)圖像可知，交流電的瞬時(shí)值表達(dá)式故故B錯(cuò)誤，符合題意；C．在時(shí)，感應(yīng)電流最大，所以此時(shí)穿過交流發(fā)電機(jī)線圈的磁通量變化率最大，穿過交流發(fā)電機(jī)線圈的磁通量最小，故C正確，不符合題意；D．交流電有效值發(fā)電機(jī)發(fā)熱功率故D正確，不符合題意。故選B。4．某發(fā)光二極管，當(dāng)加在其兩端的電壓大于等于時(shí)才發(fā)光。現(xiàn)在其兩端加上一電壓隨時(shí)間變化關(guān)系為的交流電。則在一分鐘內(nèi)二極管的發(fā)光時(shí)間為（）A． B． C． D．【答案】C【解析】如圖所示為一個(gè)周期內(nèi)交變電流的u—t圖像當(dāng)電壓為時(shí)，代入公式有則即四分之一周期內(nèi)有三分之一的時(shí)間二極管不亮，一分鐘之內(nèi)有三分之二的時(shí)間二極管發(fā)光，則一分鐘內(nèi)二極管發(fā)光時(shí)間為，ABD錯(cuò)誤，C正確。5．啟輝器是一個(gè)用來預(yù)熱日光燈燈絲，并提高燈管兩端電壓，以點(diǎn)亮燈管的自動(dòng)開關(guān)，圖中的氖管是它的重要組成部分，當(dāng)氖管兩端的電壓超過，管內(nèi)氣體就會(huì)發(fā)出輝光，現(xiàn)將一電壓變化規(guī)律為的交流電源接在氖管兩端，則在內(nèi)氖管發(fā)光的時(shí)間為（）A．0.5s B．0.6s C．0.7s D．0.8s【答案】A【解析】由于無論電壓正反只要超過220V，就能發(fā)光，根據(jù)正弦圖像的對稱性可知，在一個(gè)周期內(nèi)，有一半時(shí)間電壓超過220V，因此1s內(nèi)，有0.5s時(shí)間發(fā)光。故選A。6．一個(gè)面積為的矩形金屬框abcd，從如圖所示的位置開始（金屬框平面與磁感線平行），在勻強(qiáng)磁場中以ab為軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T，則產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢隨時(shí)間變化的圖像是（）A． B．C． D．【答案】A【解析】圖示位置金屬框處于與中性面垂直的平面，豎直長邊垂直切割磁感線，此時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢最大為根據(jù)正弦式交變電流的表達(dá)式可知感應(yīng)電動(dòng)勢隨時(shí)間的變化關(guān)系為故選A。二、多選題7．如圖所示是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖，線圈繞垂直于磁場方向的水平軸沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為ω，線圈匝數(shù)為n，電阻為r，外接電阻為R，A為理想交流電流表，線圈從圖示位置（線圈平面平行于磁場方向）轉(zhuǎn)過60°時(shí)的感應(yīng)電流為I，下列說法正確的是（）A．電阻R兩端電壓最大值B．轉(zhuǎn)動(dòng)過程中穿過線圈的磁通量的最大值為C．從圖示位置開始轉(zhuǎn)過90°的過程中，通過電阻R的電荷量為D．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過程中，電阻R產(chǎn)生的熱量為【答案】BCD【解析】A．線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢最大值Em=nBSω，由于內(nèi)阻分壓，電阻R兩端電壓最大值小于nBSω，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．線框轉(zhuǎn)過時(shí)的感應(yīng)電流為I=Imcos=·cos=感應(yīng)電動(dòng)勢有效值E=，感應(yīng)電流為I則電流的有效值為I'===I從垂直中性面位置開始計(jì)時(shí)，e=Emcosωt，所以有=I又Em=nBSω=nΦω兩式聯(lián)立可得Φ=選項(xiàng)B正確；C．從圖示位置開始，線圈轉(zhuǎn)過90°的過程中，磁通量變化為ΔΦ=Φ2-Φ1=BSsin90°-0=BS根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，有=n，根據(jù)歐姆定律，有=，根據(jù)電流強(qiáng)度定義I=，聯(lián)立可得q=選項(xiàng)C正確；D．根據(jù)公式Q=I2Rt可得，Q=R·還知道BS=，Em=nBSω聯(lián)立可得Q=選項(xiàng)D正確。故選BCD。8．當(dāng)線圈不動(dòng)，磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在固定線圈內(nèi)同樣可以產(chǎn)生正弦式交變電流。如圖所示，在持續(xù)的風(fēng)力作用下，風(fēng)葉帶動(dòng)磁鐵勻速轉(zhuǎn)動(dòng)磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，線圈的內(nèi)阻不計(jì)，線圈通過導(dǎo)線與定值電阻相連，則下列說法正確的是（）A．當(dāng)穿過線圈的磁通量為零時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢為零B．磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的有效值就越大C．若僅使磁鐵的轉(zhuǎn)速增加一倍，則理想交流電壓表的示數(shù)變?yōu)樵瓉淼囊话隓．若僅使磁鐵的轉(zhuǎn)速增加一倍，則定值電阻消耗的電功率變?yōu)樵瓉淼?倍【答案】BD【解析】A．當(dāng)磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在固定線圈內(nèi)同樣可以產(chǎn)生正弦式交變電流，穿過線圈的磁通量為零時(shí)，磁通量變化量最大，根據(jù)法拉第電場感應(yīng)定律可知此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢最大，故A錯(cuò)誤；B．磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度越大，則線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢最大值越大，感應(yīng)電動(dòng)勢的有效值就越大，故B正確；CD．若僅使磁鐵的轉(zhuǎn)速增加一倍，則磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度增加一倍，根據(jù)可知線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值增加一倍，則感應(yīng)電動(dòng)勢的有效值增加一倍，理想交流電壓表的示數(shù)變?yōu)樵瓉淼?倍，根據(jù)可知定值電阻消耗的電功率變?yōu)樵瓉淼?倍，故C錯(cuò)誤，D正確。故選BD。9．一交變電流的i-t圖像如圖所示，則對于該交變電流，下列說法正確的是()A．該交變電流的周期為0.02sB．該交變電流的最大值為4AC．該交變電流的有效值為AD．該交變電流通過10Ω的電阻時(shí)熱功率為60W【答案】BC【解析】A．由圖像可知，該交變電流的周期為0.03s，A錯(cuò)誤；B．由圖像可知，該交變電流的最大值為4A，B正確；C．根據(jù)電流的熱效應(yīng)解得該交變電流的有效值為C正確；D．根據(jù)可知該交變電流通過10Ω的電阻時(shí)的熱功率D錯(cuò)誤。故選BC。10．已知如圖所示為穿過匝數(shù)n=100的線圈的磁通量隨時(shí)間t按正弦規(guī)律變化的圖像，其產(chǎn)生的電壓為交變電壓（π=3.14）。判斷下列選項(xiàng)中的四個(gè)交變電壓的有效值與已知的交變電壓的有效值相同的是（）A． B．C． D．【答案】AD【解析】由題圖知，周期為，角速度為交變電壓的最大感應(yīng)電動(dòng)勢為電壓的有效值為AB．交變電壓的有效值由得，，A正確，B錯(cuò)誤；CD．設(shè)等效電壓為U，電阻R相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相同，則有得D正確，C錯(cuò)誤；故選AD。三、解答題11．圖甲所示交變電流每個(gè)周期的前半個(gè)周期電流按正弦規(guī)律變化、后半個(gè)周期電流不變，規(guī)定由A經(jīng)外電路流向B的方向?yàn)殡娏鞯恼较?。?）求該電流強(qiáng)度的有效值；（2）將該電流接入圖乙所示電路，求0-2T時(shí)間內(nèi)通過電阻的電量大小。【答案】（1）I；（2）IT【解析】（1）由題意知，時(shí)間內(nèi)，電流有效值為時(shí)間內(nèi)電流的有效值為設(shè)該電流一個(gè)周期內(nèi)的有效值為，則由電流的熱效應(yīng)得解得（2）因?yàn)橐?guī)定由A經(jīng)外電路流向B的方向?yàn)殡娏鞯恼较颍詫⒃撾娏鹘尤雸D乙所示電路后，由于二極管的單向?qū)щ娦?，則該電流只剩下t軸以下的負(fù)向電流，所以0-2T時(shí)間內(nèi)通過電阻的