高考物理考點一遍過考點52交變電流的產生及描述（含解析）

交變電流的產生及描述

_C豆斛族:

一、交變電流的產生和變化規(guī)律

1.交變電流

大小和方向都隨時間做周期性變化的電流。如圖（a）、（b）、（c）、（d）所示都屬于交變電流。

其中按正弦規(guī)律變化的交變電流叫正弦式交變電流，簡稱正弦式電流，如圖（a）所示.

（1）產生：在勻強磁場里，線圈繞垂直于磁場方向的軸勻速轉動;

（2）中性面

①定義：與磁場方向垂直的平面:

②特點

a.線圈位于中性面時，穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率為零，感應電動勢為零；

b.線圈轉動一周，兩次經過中性面，線圈每經過中性面一次，電流的方向就改變一次。

（3）圖象：用以描述交流電隨時間變化的規(guī)律，如果線圈從中性面位置開始計時，其圖象為正弦函數(shù)

曲線。

二、正弦交變電流的基本物理量

1.周期和頻率

2兀

（1）周期交變電流完成一次周期性變化（線圈轉一周）所需的時間，單位是秒（s）,公式T=——；

co

（2）頻率（力：交變電流在1s內完成周期性變化的次數(shù)。單位是赫茲（H?）；

（3）周期和頻率的關系:

2.交變電流的瞬時值、峰值、有效值

(1)瞬時值：交變電流某一時刻的值，是時間的函數(shù)；

(2)峰值：交變電流的電流或電壓所能達到的最大值，也叫最大值；

(3)有效值：跟交變電流的熱效應等效的恒定電流的值叫做交變電流的有效值，對正弦交流電，其有

EUI

效值和峰值的關系為：譚、一臂、，=嘴；

，2<2V2

(4)平均值：是交變電流圖象中波形與橫軸所圍面積跟時間的比值。

三、交變電流的變化規(guī)律

1.正弦式交變電流的變化規(guī)律(線圈在中性面位置開始計時)

規(guī)律

函數(shù)圖象

物理量

中

4,L…….八

①二（

磁通量PmCOS3t=BScos3t0\小

-g

e

&

電動勢e=fisin33t0

A

RE

電壓u=ttsint=---m-sin3t

R+r

if

Ea

電流i=Isinst=---m-sin3t

mR+r

2.兩個特殊位置的特點

(1)線圈平面與中性面重合時，SVB,切最大，——=0,^0,?=0,電流方向將發(fā)生改變;

AZ

A0

(2)線圈平面與中性面垂直時，S//B,80,——'最大一,e最大，,最大，電流方向不改變。

△t

特別提醒：

①只要線圈平面在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉動，就產生正弦式交流電，其變化規(guī)律與線圈

的形狀、轉動軸處于線圈平面內的位置無關；

②0—圖象與對應的匕力圖象是互余的。

四、交變電流的“四值”的比較與理解

1.交變電流的瞬時值、峰值、有效值和平均值的比較

物理量物理含義重要關系適用情況及說明

e^EnSin3t

瞬時值交變電流某一時刻的值計算線圈某時刻的受力情況

y=7msin3t

E^nBS3

峰值最大的瞬時值討論電容器的擊穿電壓

I-

mR+r

E=與(1)計算與電流的熱效應有

V2

關的量(如電功、電功率、

電熱等)

跟交變電流的熱效應等效U=與

有效值y/2(2)電氣設備“銘牌”上所

的恒定電流的值

/=%標的一般是有效值

V2

(3)保險絲的熔斷電流為有

適用于正(余)弦式交變電流效值

交變電流圖象中圖線與時E=BLv;E=n——

Ar

平均值間軸所夾的面積與時間的計算通過電路截面的電荷量

i上

比值R+r

2.交變電流瞬時值表達式的求法

(1)先求電動勢的最大值笈=〃?S。；

,271

(2)求出角速度3,

(3)明確從哪一位置開始計時，從而確定是正弦函數(shù)還是余弦函數(shù);

(4)寫出瞬時值的表達式。

3.求交變電流有效值的方法

(1)公式法

EUI

利用E=-7U=一蘆、/=一含計算，只適用于正余弦式交流電。

V2<2

(2)利用有效值的定義計算(非正弦式交流電)

在計算有效值時，“相同時間”至少取一個周期或周期的整數(shù)倍.

1.如圖是某交流發(fā)電機產生的交變電流的圖象，根據(jù)圖象可以判定

A.此交變電流的頻率為5Hz

B.此交變電流的周期為0.1s

C.將標有“12V、3W”的燈泡接在此交變電流上，燈泡可以正常發(fā)光

D.圖象上對應的0.1s時刻，發(fā)電機中的線圈剛好轉至中性面

【答案】AD

【解析】由圖讀出，周期為六0.2s,頻率為/="=5Hz,故A正確，B錯誤；此交變電壓的最大值

6r-

為0=12V,有效值U==60V<12V，燈泡的額定電壓有效值為12V,所以燈泡不能正常發(fā)

2

光，故C錯誤；圖象上對應的0.1s時刻，尸0,所以發(fā)電機中的線圈在中性面，故D正確；故選AD。

【名師點睛】此題中由交變電壓的圖象讀出周期和電壓的最大值。要知道線圈經過中性面的電動勢為零,

經過與中性面垂直位置時電動勢最大。

2.(2018?山東省淄博實驗中學高三開學效果檢測)有一交流發(fā)電機模型，矩形金屬線圈在勻強磁場中繞

與磁感線垂直的固定軸勻速轉動，發(fā)電機負載為白熾小燈泡，若線圈匝數(shù)為100匝，回路總電阻為2Q,

線圈轉動過程中穿過該線圈的磁通量。隨時間t的變化規(guī)律為0=O.O4sinmt(Wb),設—=10,回

路中電阻值恒定不變，則

A.t=0時，回路瞬時電流為零

B.t=10s時，回路電流改變方向

C.t=1.5s時，回路瞬時電流最大

D.從t=0到r=10s時間內，回路產生的焦耳熱為400J

【答案】D

【解析】夕0時，根據(jù)穿過線圈的磁通量隨時間的變化規(guī)律0=O.O4sin"t(Wb),穿過回路的磁通量為

零，感應電動勢最大，感應電流最大，故A錯誤；片10s時，根據(jù)穿過線圈的磁通量隨時間的變化規(guī)律

0=O.O4sinnt(Wb),穿過回路的磁通量為零，回路中的電流方向不改變，故B錯誤；i=L5s時，根

據(jù)穿過線圈的磁通量隨時間的變化規(guī)律0=O.O4sinnt(Wb),穿過回路的磁通量最大，磁通量的變化率

A<t>

----=0.047TCOSfft

為零，回路中的瞬時電流最小，故c錯誤；磁通量的變化率僅，故磁通量的變化率最大為

0.04n,故產生的感應電動勢的最大值￡,=〃At=4貝V,故產生的感應電動勢的有效值\漢',

?

回路中產生的焦耳熱缶下力=400J,故D正確；故選D。

【名師點睛】本題主要考查了線圈在磁場中轉動產生感應電動勢，明確中性面的特點，知道求產生的焦

耳熱用交流電的有效值。

3考向二二變電流的“四值”

典例引順

①該交變電流的頻率為0.2Hz

②該交變電流的有效值為14.1A

③該交變電流的瞬時值表達式為7=20sin0.02t(A)

T

④六大時刻，該交變電流的大小與其有效值相等

8

A.①②B.②④C.③④D.①③

【參考答案】B

【詳細解析】由圖可知，交變電流的周期為0.02s,頻率為50Hz,則①錯誤；該交變電流的有效值

20T

為1=5=A=141A,②正確；該交變電流的瞬時值表達式為，=20sinl00n亡（A）,③錯誤：，=工時亥

J28

該交變電流的大小為，=20sin100nt（A）=20sin土（A）=14.1A,即與其有效值相等，④正確，選項B正確。

4

《變式拓展

1.（2018?湖南省六校聯(lián)盟高二（上）月考）如圖所示電路，電阻尼=2Q,尼=1Q,和用并聯(lián)的D為理

想二極管（正向電阻可看作零，反向電阻可看作無窮大），在46間加一正弦交流電/60sinl00nt（V）,

A.加在A上電壓的有效值為lOgv

B.加在卡上電壓的有效值為5M與V

C.加在后上電壓的有效值為10V

D.加在兆上電壓的有效值為10#V

【答案】AC

【解析】因為是交流電所以應該分兩種情況考慮：當電源在正半軸時6點電位高于/點電位二極管導通

60_

%=i=30J2V

即必被短路，用電壓為電源電壓<2,右=o；當電源在負半軸時1點電位高于8點電位二

?60?60i—

U.=-=------x2V=20J2V（7=-=------X1V-10J2V

極管截止石，兆串聯(lián)分壓，則\2（2+1）,2或（2+1），根據(jù)缶Q+Q,

對用上的電壓可知A'2~R2~~R,解得：U=10^/13V.對他~R2~R2~~R,解得“=10

V,故AC正確，BD錯誤。

2.（2018?四川省成都市高中畢業(yè)班摸底測試）如圖所示，甲為一臺小型發(fā)電機構造示意圖，線圈逆時針

轉動，產生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖象如圖乙所示。發(fā)電機線圈內阻為1Q,外接燈泡的電阻

為9Q,貝IJ

甲

A.電壓表的示數(shù)為6V

B.燈泡消耗的電功率是6.48W

C.線圈轉動的角速度為100"rad/s

D.在片1X10、時刻，穿過線圈的磁通量為零

【答案】C

【解析】由圖象可知，電動機電壓的最大值為6艱V,那么有效電壓就是6V,電壓表測量的是燈泡的電

65.42

壓，所以電壓為京@X9V=5.4V,所以A錯誤。由R〃/"知，片丁=3.24W,所以B錯誤。由

2尸_2萬

3=12x1O2=IOOitrad/s,所以C正確。在Q1X10飛時刻，由圖象可知此時的電動勢為零，那

么此時的磁通量應該是最大的，所以D錯誤。故選C。

【名師點睛】應用正弦式交變電流最大值和有效值間的關系，判斷出電壓，其他的由公式都可以求出,

就是看對交變電流的理解。

；三；秣田幡送辛

幺考點國案

1.（2018?山東省濟寧市高二下學期期末考試）交流發(fā)電機發(fā)電的示意圖如圖所示，線圈的46邊連在金

屬滑環(huán)木上，切邊連在金屬滑環(huán)￡上，線圈在轉動時可以通過滑環(huán)和電刷保持與外電路相連。線圈轉動

過程中，下列說法中正確的是

甲乙丙T

A.轉到圖甲位置時，通過線圈的磁通量變化率最大

B.轉到圖乙位置時，線圈中產生的感應電動勢為零

C.轉到圖丙位置時，線圈中產生的感應電流最大

D.轉到圖丁位置時，46邊感應電流方向為4TB

2.如圖所示，下列圖象屬于交流電的有

3.(2018?云南省峨山縣大龍?zhí)吨袑W高二下學期期末考試)如圖甲所示，電阻為1Q的矩形線圈繞垂直

勻強磁場的轉軸勻速旋轉產生交流電，現(xiàn)將此電流給阻值為410Q的小燈泡L供電，通過電流

傳感器得到燈泡中電流的圖象如圖乙，不考慮溫度對燈泡阻值的影響，下列說法中正確的是

A.在f=5X10T$時，線圈處于中性面位置

B.在￡=10X10-%時，穿過線圈的磁通量最大

C.交變電流的瞬時值表達式為/=5cos50nt(A)

D.線圈產生的交流電的電動勢為笠ZV

4.一矩形線圈繞垂直于勻強磁場且位于線圈平面內的固定軸轉動。線圈中的感應電動勢e隨時間/的變化

關系如圖所示。下列說法中正確的是

A.心時刻穿過線圈的磁通量為零

B.必時刻穿過線圈的磁通量最大

C.a時刻穿過線圈的磁通量的變化率最大

D.每當e變換方向時，穿過線圈的磁通量都為最大

5.（2018?廣東省揭陽市高二下學期期末考試）圖甲為交流發(fā)電機的?原理圖，正方形線圈在勻強磁場中繞

垂直于磁感線的軸00'勻速轉動，電流表為理想交流電表，線圈中產生的交變電流隨時間的變化如圖乙

所示，則

3；。

*

：B

）：乂）

甲

A.線圈轉動的角速度為50rad/s

B.電流表的示數(shù)為10A

C.0.01s時線圈平面和磁場平行

D.0.01s時線圈的磁通量變化率為0

6.矩形線圈匝數(shù)50匝，在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉動，穿過線圈的磁通量。隨時間￡的變化

規(guī)律如圖所示，則

A.在片0.1s和片0.3e時,電動勢最大

B.在片0.1s和t=0.3s時,線圈與中性面垂直

C.在t=0.2s和片0.4s時,磁通量變化率最大

D.在夕0.2s和Q0.4s時,電動勢改變方向

7.（2018?河北省承德二中高二上學期第四次月考）正弦交變電源與電阻日交流電壓表按照圖甲所示的

方式連接，，7?=10Q,交流電壓表的示數(shù)是10V。圖乙是交變電源輸出電壓"隨時間￡變化的圖象。則

甲乙

A.通過的電流人隨時間t變化的規(guī)律是人=005(10071t)A

B.通過A的電流力隨時間t變化的規(guī)律是人=依0$(50人t)A

C./?兩端的電壓u#隨時間t變化的規(guī)律是u#=10/cos(100nt)V

D.E兩端的電壓Ue隨時間t變化的規(guī)律是。#=5艱(205(50nt)V

8.線圈在磁場中勻速轉動產生的交流電的瞬時電動勢為差10J，sin20nt(V),則下列說法正確的是

A.片0時，線圈平面位于中性面

B.片0時，穿過線圈的磁通量最大

C.仁0時，導線切割磁感線的有效速度最大

D.r=0.4s時，e達到峰值10&V

9.如圖所示，N匝矩形導線框在磁感應強度為8的勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸0。勻速轉動，線框

面積為S,線框的電阻、電感均不計，外電路接有電阻丘理想電流表A和二極管D。電流表的示數(shù)為/,

二極管D具有單向導電性，即正向電阻為零，反向電阻無窮大。下列說法中正確的是

A.導線框轉動的角速度為「

NBS

B.導線框轉動的角速度為及震

C.導線框轉到圖示位置時，線框中的磁通量最大，瞬時電動勢為零

D.導線框轉到圖示位置時，線框中的磁通量最大，瞬時電動勢也最大

10.一閉合矩形線圈繞垂直于磁場方向的軸勻速轉動，產生的感應電流如圖，由圖可知

A.該交流電電流的有效值是5A

B.該交流電的頻率是20Hz

C.片0時刻線圈平面位于中性面

D.該交流電電流的瞬時表達式為/=5cosl00nt(A)

11.(2018?江西省上饒縣中學高二下學期第一次月考)在勻強磁場中，一矩形。金屬線框繞與磁感線垂直

的轉軸勻速轉動，如圖所示，產生的交變電動勢的圖象如圖2所示，則

B.Z=0.005s時線框的磁通量變化率為零

C.線框產生的交變電動勢有效值為220V

D.線框產生的交變電動勢的頻率為50Hz

12.圖甲是小型交流發(fā)電機的示意圖，兩磁極N、S間的磁場可視為水平方向的勻強磁場，A為交流電流表,

線圈繞垂直于磁場的水平軸。。'沿逆時針方向勻速轉動，從圖示位置開始計時，產生的交變電流隨時

間變化的圖象如圖乙所示，以下判斷正確的是

A.電流表的示數(shù)為10A

B.線圈轉動的角速度為50nrad/s

C.0.01s時線圈平面與磁場方向平行

D.0.02s時電阻A中電流的方向自右向左

13.通過某電流表的電流按如圖所示的規(guī)律變化，則該電流表的讀數(shù)為

D.5A

14.（2018?湖北省武漢市第六中學高二第六次（3月）月考）如圖甲所示，一矩形閉合線圈在勻強磁場中

繞垂直于磁場方向的轉軸0'以恒定的角速度。轉動，從線圈平面與磁場方向平行時開始計時，線圈

中產生的交變電流按照圖乙所示的余弦規(guī)律變化，在齊"/2。時刻

A.線圈中的電流最大

B.穿過線圈的磁通量為零

C.線圈所受的安培力為零

D.穿過線圈磁通量的變化率最大

15.在勻強磁場中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉軸勻速轉動，如圖1所示。產生的交變電動勢的

圖象如圖2所示，則

A.L0.005s時線框的磁通量變化率為零

B.Z=0.01s時線框平面與中性面重合

C.線框產生的交變電動勢有效值為311V

D.線框產生的交變電動勢頻率為100Hz

16.一閉合矩形線圈繞垂直于磁場方向的軸勻速轉動，產生的感應電流如圖所示，由圖可知

A.該交流電電流的有效值是5A

B.該交流電的頻率是20Hz

C.片0時刻線圈平面位于中性面

D.該交流電電流的瞬時表達式為f=5cos100nt(A)

17.(2018?福建省南安市華僑中學期中考試)如圖所示，一正方形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的

對稱軸00'勻速轉動。沿著00,觀察，線圈沿逆時針方向轉動。已知勻強磁場的磁感應強度為B,線

圈匝數(shù)為〃，邊長為1,電阻為此轉動的角速度為則當線圈轉至圖示位置時

6a

B

c?--；d

A.線圈中的感應電流的方向為a6c出

B.線圈中的感應電流為空3

R

C.穿過線圈的磁通量為6/2

D.穿過線圈的磁通量的變化率為0

18.如圖電阻為r的矩形線圈面積為S,在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸以角速度3勻速轉動。t=0時刻

線圈平面與磁場垂直，各電表均為理想交流電表。則

A.滑片〃下滑時，電壓表的讀數(shù)不變

B.圖示位置線圈中的感應電動勢最大

C.線圈從圖示位置轉過180°的過程中，流過電阻A的電荷量為萼

R

D.1s內流過7?的電流方向改變色次

兀

19.實驗室里的交流發(fā)電機可簡化為如圖所示的模型，單匝正方形線圈在水平勻強磁場中，繞垂直于磁感

線的軸勻速轉動。今在發(fā)電機的輸出端接一個電阻A和理想電壓表，并讓線圈每秒轉25圈，讀出電壓

表的示數(shù)為9V,已知廬9Q,線圈電阻為1C,下列說法正確的是

xx

A.流過電阻斤的電流每秒鐘方向改變25次

B.線圈從如圖所示的位置開始計時，線圈中感應電動勢的瞬時值表達式為e=10&cos50"t(V)

C.線圈轉動一周電阻后產生的熱量等于0.4J

D.線圈從圖示的位置轉過60°,通過負載電阻斤的電荷量等孑巫

IOOTT

20.我國家庭照明所用交流電的電壓瞬時值隨時間變化的圖象，如圖所示。根據(jù)圖象可知，以下結論中正

確的是

A.此交流電的頻率為100Hz

B.此交流電的周期為2.0s

C.交流電的電壓峰值為3110V

D.此交流電的電壓有效值為220V

21.(2018?湖北省武漢市第六中學高二下學期4月月考)如圖所示，某電子電路的輸入端輸入的電流既

有直流成分，又有交流低頻成分和交流高頻成分，若通過該電路只把交流的低頻成分輸送到下一級，

那么關于該電路中各元件的作用，下列說法中正確的是

A./在此的功能為通直流，阻交流，是高頻扼流圈

B./在此的功能為通高頻，阻低頻，是低頻扼流圈

C.G在此的功能為通交流，隔直流，叫隔直電容

D.C在此的功能為通低頻，阻高頻，叫高頻旁路電容

22.如圖，實驗室一臺手搖交流發(fā)電機，內阻尸1.0Q,外接廬9.0Q的電阻。閉合開關S,當發(fā)動機轉

子以某一轉速勻速轉動時，產生的電動勢e=lO0sin10e（V）,則

C3

A.該交變電流的頻率為10Hz

B.該電動勢的有效值為1OaV

C.外接電阻"所消耗的電功率為10W

D.電路中理想交流電流表A的示數(shù)為1.0A

23.（2018?山東省東營市利津縣第一中學高二12月檢測）如圖所示，當交流電源的電壓為220V,頻率

為50Hz時，三只燈泡，J、七、七亮度相同，若保持交流電源的電壓不變，只將其頻率變?yōu)?00”z,

貝！I

A.L'、乙2、“3的亮度都比原來亮

B.只有4的亮度比原來亮

C.只有G的亮度比原來亮

D.%的亮度不變

24.實驗室里的交流發(fā)電機可簡化為如圖所示的模型，正方形線圈在水平勻強磁場中，繞垂直于磁感線的。

0'軸勻速轉動。今在發(fā)電機的輸出端接一個電阻7?和理想電壓表，并讓線圈每秒轉25圈，讀出電壓

表的示數(shù)為10V。己知於10Q,線圈電阻忽略不計，下列說法正確的是

A.線圈位于圖中位置時，線圈中的瞬時電流為零

B.從線圈經過中性面開始計時，線圈中電壓瞬時值表達式為年10sin50nt(V)

C.流過電阻〃的電流每秒方向改變100次

D.電阻A上的熱功率等于10W

25.(2018?四川省攀枝花市高二下學期期末調研檢測)48兩個完全相同的金屬線圈，在同一勻強磁場

中分別以不同的轉速，繞垂直于磁場的轉軸勻速轉動，產生的交變電動勢的e-￡圖象如圖中曲線a、b

所示。則

06叭叫

A.t=0時刻穿過兩線圈的磁通量均為零

B.4線圈產生交變電動勢的頻率為50Hz

C.A,8兩線圈轉速之比為3:2

D.6線圈的電動勢最大值為1.0V

T

26.如圖所示，單匝線圈在勻強磁場中繞0。'軸從圖示位置開始勻速轉動。已知從圖示位置轉過時，線

6

圈中電動勢大小為10V,求：

；0

XX;XX

XX;XX

XXXX

XX；XX

1O9

(1)交流電動勢的峰值;

(2)交流電動勢的有效值；

(3)設線圈電阻為廬1Q,角速度。=100rad/s,線圈由圖示位置轉過一過程中通過導線截面的電

2

荷量q。

27.如圖所示，交流發(fā)電機的矩形線圈邊長a爐c0to.4m,a0t兒=0.2m,線圈匝數(shù)滬100匝，電阻尸1Q,

線圈在磁感應強度於0.2T的勻強磁場中繞垂直于磁場的軸以廳50r/s的轉速勻速轉動，外接電阻R

=9Q,求：

(1)線圈轉動時感應電動勢的最大值；

(2)電壓表的示數(shù)(計算結果可用兀和根號表示)

28.如圖甲所示，一小型發(fā)電機內的矩形線圈在勻強磁場中以恒定的角速度繞垂直于磁場方向的固定軸轉

動，線圈匝數(shù)爐100,穿過每匝線圈的磁通量。隨時間按正弦規(guī)律變化，如圖乙所示。發(fā)電機線圈電

阻廠4.0C,外電路中的電阻廬6Q,燈泡L電阻尼=12Q,不計其他電阻，交流電流表為理想電流

表。求：

(1)線圈轉動的角速度以

(2)交變電流表的讀數(shù)；

(3)在1min內，電阻產生的熱量。

29.如圖為某交流發(fā)電機和外接負載的示意圖，發(fā)電機電樞線圈aAd為k500匝的矩形線圈，其中ad長

為匕=10cm,劭長為％=5cm。線圈繞垂直于磁場的軸0。'在磁感應強,度為廬0.2T的勻強磁場中以。

=200rad/s的角速度勻速轉動(不計一切摩擦)，線圈總電阻為廠2.0Q,外電路負載電阻為廬8.0

Q。試求:

（1）由圖示位置開始計時交變電動勢的表達式；

（2）由圖示位置轉過90°角的過程中產生的平均感應電動勢;

（3）由圖示位置轉過1/6周期內通過”的電荷量為多少；

（4）交流電壓表的示數(shù)；

（5）轉動一周回路中產生總的焦耳熱。

名體驗本考

30.（2018?新課標全國HI卷）一電阻接到方波交流電源上，在一個周期內產生的熱量為0方；若該電阻

接到正弦交變電源上，在一個周期內產生的熱量為。正。該電阻上電壓的峰值為a，周期為T,如圖所

示。則。方:。訴等于

A.1:#

31.（2018?新課標全國IH卷）如圖（a）,在同一平面內固定有一長直導線圖和一導線框R,斤在PQ

的右側。導線/鋁中通有正弦交流電流了,了的變化如圖（b）所示，規(guī)定從0到P為電流的正方向。導

線框??中的感應電動勢

R

O

圖⑸圖出）

A.在t=［時為零

T

B.在t=2時改變方向

T

c.在t=2時最大，且沿順時針方向

D.在t=T時最大，且沿順時針方向

32.（2017?天津卷）在勻強磁場中，一個100匝的閉合矩形金屬線圈，繞與磁感線垂直的固定軸勻速轉

動，穿過該線圈的磁通量隨時間按圖示正弦規(guī)律變化。設線圈總電阻為2Q,則

0/Wb

A.片0時，線圈平面平行于磁感線

B.t=ls時，線圈中的電流改變方向

C.t=1.5s時;線圈中的感應電動勢最大

D.一個周期內，線圈產生的熱量為8/J

33.（2015?四川卷）小型手搖發(fā)電機線圈共”匝，每匝可簡化為矩形線圈abed,磁極間的磁場視為勻強

磁場，方向垂直于線圈中心軸。0',線圈繞00'勻速轉動，如圖所示。矩形線圈劭邊和cd邊產生的

感應電動勢的最大值都為刖不計線圈電阻，則發(fā)電機輸出電壓

A.峰值是6B.峰值是2③C.有效值是#N/D.有效值是血/%

34.（2014?天津卷）如圖1所示，在勻強磁場中，一矩形金屬線圈兩次分別以不同的轉速，繞與磁感線

垂直的軸勻速轉動，產生的交變電動勢圖象如圖2中曲線a、6所示，則［-

fflI圖2

A.兩次片0是時刻線圈平面均與中性面重合

B.曲線a、。對應的線圈轉速之比為2:3

C.曲線a表示的交變電動勢頻率為25Hz

D.曲線6表示的交變電動勢有效值為10V

；舂案錯析學

1.D【羿析】當線國轉到明率位是時，線莖平石茶霞場叁文，穿過線第磁通量最大，感應皂勁勢為本，根

據(jù)法拉第電磁感應定律，此時然塞小磁道量的璘時變化變?yōu)榱?，A結誤；當線第轉到用乙住至.時，線國

平會和磁場平行，比時穿過線型的侵退至為零，感應W劫等最大，B綣誤；當線若轉到明丙住至.時，線

國平聲知磁場全克，穿過線駕碳運金爰大，感應電動穿為霧，線冤中的感應電流為零，C綣誤：當線駕

蔣到困了住至.時，級喜.45迪、CD迫比計正分別句上知句下妻支切割磁場，根據(jù)右手定則，比時回路申

的感應電流方向為從月到5,D正碑；故泣D,

【名師點睛】要解決此題，需要掌握發(fā)電機的工作原理，知道發(fā)電機是根據(jù)電磁感應原理制成的，感應

電流的方向與磁場方向和導體棒切割磁感線的方向有關；根據(jù)中性面和最大值面的特點，結合法拉第電

磁感應定律，可知磁通量變化率的情況。

2.AC【解析】交流電是指電流的方向發(fā)生變化的電流，電流的大小是否變化對其沒有影響，電流的方向變

化的是AC,AC是交流電，BI）是直流電，故選AC。

3.AD【解析】由圖可知片0.005s時刻感應電流最小為零，此時線圈所在平面處于中性面位置，故A正確;

片10X10%時，此刻感應電流最大，此時線圈所在平面與中性面位置垂直，所以穿過線框回路的磁通

量最小，故B錯誤；周期及0.02s,角速度6;=—=100nrad/s,故電流的瞬時表達式為，=5cosl00

Em55嫄

nt（A）,故C錯誤；線圈產生的交流電的電動勢最大值為區(qū)=4（股r）=55V,有效值E=-==----V

或2

故D正確；故選AD。

【名師點睛】本題考查的是有關交變電流的產生和特征的基本知識，要具備從圖象中獲得有用信息的能

力；知道正弦交流電的最大值是有效值的M倍。

4.D【解析】乙時刻，感應電動勢為零，通過線圈的磁通量最大，故A錯誤；由圖馬時刻，感應電動勢最大，

通過線圈的磁通量為零，故B錯誤，由圖必時刻，感應電動勢為零，通過線圈的磁通量最大，穿過線圈

的磁通量的變化率最小，C錯誤；每當e變換方向時;磁通量變化率最小，通過線圈的磁通量都最大，

故D正確。

5.BD【葬析】A、角速度3=后=lOOnrad/s,這式A綣送；B.由題困乙可知交流電電流的最大值是

/m=lOv^A,周斯T=0.02s,/=10A,由于電流表時示數(shù)為有效使，故示致1=10A,逸項B正璃；

CD、0.01s時線駕中的感應電流為0,則穿過綬塞的磁道量為最大，磁通蚤變化至為0,故線第平田與

磁場方向叁交，選項C綣誤，D正巧；故泣BD,

【名師點睛】由題圖乙可知交流電電流的最大值、周期，電流表的示數(shù)為有效值，感應電動勢為零，則

穿過線圈的磁通量變化為零，磁通量最大。

6.C【解析】在0.1s和0.3s時磁通量最大，磁通量變化率為零，所以電動勢為零，與中性面平行，AB

錯誤；在0.2s和0.4s時磁通量為零，此時磁通量變化率最大，電動勢最大，電動勢不改變方向，C

正確，D錯誤。

7.AC【解析】由題可知流過電阻的電流：/='=14所以電阻兩端電壓的最大值為隹4由圖象得“周期

A

是0.02s,所以3=；=100”rad/s,因此人隨時間t變化的規(guī)律是%=J2cosl00”“4),故A正確，B

錯誤；同理電阻兩端的電壓最大值為：Um=10^2V,故7?兩端的電壓以隨時間f變化的規(guī)律是

UR=10x,5cosl00fft(r),故c正確，D錯誤。

【名師點睛】根據(jù)有效值求出該交流電的最大值，然后結合圖象即可求出電阻的電流、電壓隨時間的變

化規(guī)律。

8.AB【彈析】D時，瞬時電動勢為0,電線莖平石也于亡檢云，此時通過線蜀的磁通量最大，所以論■項

AB正璃；當E時，感應電動券為雪，削導線切割凝感線的奇效注度最小，故C錯誤；瞬時電動勢為e

=lO0sin2(htf(V)，可知周期7=0.1s,當=0.4s濘，e仍是最小，故D錯誤。

9.AC【解析】導線框產生的最大感應電動勢/巾=NBSs；根據(jù)二極管的特點可知，在一個周期內有半個周

期回路中有電流，根據(jù)交變電流的熱效應可知，VR-=I2RT,解得3=去，故A正確，B錯誤；

導線框轉到圖示位置時，線框處于中性面處，導線框中的磁通量最大，瞬時電動勢為零，故C正確，D

錯誤。故選AC。

10.D【解析】由圖線知，交流電的最大值為5A,A錯誤；該交流電的周期為0.02s,頻率為50Hz,B錯

誤；時刻線圈平面垂直中性面，C錯誤；該交流電電流的瞬時表達式為I=5COS100JIt(A),D正

確。

11.ACD【解析】由圖2可知六0.02s,區(qū)=311V；由圖可知片0.01s時刻感應電動勢等于零，線框平面

與中性面重合，故A正確；片0.005s時感應電動勢最大，線框的磁通量變化率最大，故B錯誤；根據(jù)

311

正弦式交變電流有效值和峰值的關系可得，該交變電流的有效值為E==220V,故C正確；佇0.02

s,線框產生的交變電動勢的頻率為盧50Hz,故D正確；故選ACD。

21.C【解析】AB、Z在此的功能為通直流、阻交流，通低頻，阻高頻，將低頻的交流成份送到下一級，叫

低頻扼流圈，自感系數(shù)很大，故AB錯誤；C、G在此的功能為通交流，隔直流，使直流不能到達下一級

電路，叫隔直電容，所以C選項是正確的；D、C與輸出電路并聯(lián)，起到通高頻，阻低頻，使高頻成分

能通過，低頻成份到達下一級，G又叫高頻旁路電容，故D錯；故選C。

【名師點睛】電路的輸入端輸入的電流既有直流成份，又有交流低頻成份和交流高頻成份，要只把交

流的低頻成份輸送到下一級，該電路要隔直流，通低頻，阻高頻，根據(jù)電感和電容的特性進行判斷。

22.D【解析】交流電的頻率/=g=5Hz,A錯誤；該電動勢的最大值為V，B錯誤；電壓有效

值為10V,電路中電流為/=U-A=1A,外接電阻"所消耗的電功率為尸及=9W,C錯誤,

1+9

D正確。

23.BD【解析】三個支路電壓相同，當交流電頻率變大時，電感的感抗增大，電容的容抗減小，電阻所在

支路對電流的阻礙作用不變，所以流過L的電流變大，亮度比原來亮；流過L?的電流變小，亮度比原

來暗；流過L3的電流不變，亮度不變，故BD正確，AC錯誤；故選BD。

【名師點睛】關鍵知道當交流電頻率變大時，電感的感抗增大，電容的容抗減小，電阻所在支路對電

流的阻礙作用不變。

24.D【餐析】線寓便于困&住屋.時，磁透重變化至最大，感應電動秀最大，故線為&的瞬時電流不為季反

而為最大，A錯誤；電壓最大值為1O0V,b=50正，所以從小性田開始計時，線國占電壓瞬時值表

達式為”=lO0sin5O7rKV),B綣誤；一種鐘25個高電，每個周期電源方向改變兩次，所以流過電

［產1o2

阻五的電流每秒鐘方向改變50次.C綣談；電也五上時數(shù)動五等于—W=10W,D正瑙"

R10

25.CD【解析】A、t=0時刻兩線圈電動勢均為零，故此時處在中性面上，故穿過兩線圈的磁通量均為最大

值，故A錯誤；B、曲線a周期為0.04s,故其表示的交變電動勢頻率為25Hz,故B錯；C、由圖可

以知道，6的周期為0.06s,轉速之比與周期成反比，故轉速之比為3:2,故C對；D、從圖象可以看

出a線圈的電動勢為1.5V,根據(jù)電動勢4=NBS3=NBS2m,并結合a、6的轉速之比為3:2,所以

電動勢之比也為3:2,則6得電動勢為Eb=：Ea=：xl.5V=1.0V,故D對；故選CD。

33

【名師點睛】根據(jù)圖象可以知道交流電的最大值以及周期等物理量，然后進一步可求出其瞬時值的表

達式以及有效值等。

26.(1)20V(2)1072V(3)0.2C

【解析】(1)圖示位置為中性面，從此時開始計時

交流電動勢的瞬時值為a溫sin3t

T

將3夕:，e=10V代入上式，求得及二20V

6

E20

(2)此電流為正弦交變電流，所以交流電動勢的有效值后企二/V=10&V

TT

(3)在線圈轉過萬的過程中，穿過線圈平面的磁通量變化量A8BS

據(jù)區(qū)=/3

￡

得△0=」L=0.2Wb

CO

E卜①

故"———=0.2C

R

27.(1)160KV(2)72KV2V

【弊析】(1)電勁秀的最大使4=、3So=160jrV

￡