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分層規(guī)范快練(三十五)　交變電流的產(chǎn)生和描述 [雙基過關練] 1. (多選)如圖所示為交流發(fā)電機示意圖，線圈的AB邊連在金屬滑環(huán)K上，CD邊連在滑環(huán)L上，導體制作的兩個電刷E、F分別壓在兩個滑環(huán)上，線圈在轉動時可以通過滑環(huán)和電刷保持與外電路的連接．關于其工作原理，下列分析正確的是(　　) A．當線圈平面轉到中性面的瞬間，穿過線圈的磁通量最大 B．當線圈平面轉到中性面的瞬間，線圈中的感應電流最大 C．當線圈平面轉到跟中性面垂直的瞬間，穿過線圈的磁通量最小 D．當線圈平面轉到跟中性面垂直的瞬間，線圈中的感應電流最小 答案：AC 2．[2019惠州市高三調研考試]某交流發(fā)電機給燈泡供電，產(chǎn)生交變電流的圖象如圖所示．下列說法中正確的是(　　) A．交變電流的頻率為100 Hz B．交變電流的瞬時表達式為i＝5cos50πt (A) C．該交流電的電壓有效值為5 V D．在t＝510－3 s時，穿過交流發(fā)電機線圈的磁通量最大 解析：根據(jù)圖象知交流電的周期為0.02 s，因此交流電的頻率為50 Hz，A錯誤；由ω＝＝100π rad/s，交變電流的最大值為5 A可得，交變電流的瞬時值表達式為i＝5cos 100πt (A)，B錯誤；因為電阻未知，故電壓不能確定，C錯誤；t＝510－3 s時，交變電流的瞬時值為零，磁通量最大，D正確． 答案：D 3. 如圖所示，直線MN右側有垂直紙面向外、磁感應強度為B的勻強磁場，有一個單匝、電阻為R、邊長為L的導線框一半處于勻強磁場中，t＝0時刻，框面與磁場垂直，現(xiàn)讓線框以MN為軸勻速轉動，轉速為n，則通過線框的感應電流的有效值為(　　) A.　　B. C. D. 解析： 線框總有一半在磁場中，若規(guī)定逆時針的電流方向為正，線框中產(chǎn)生的感應電流如圖所示，峰值為：Im＝，根據(jù)有效值與峰值間的關系可得：I＝Im＝. 答案：D 4．一個矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉動，穿過線圈的磁通量隨時間變化的圖象如圖甲所示，則下列說法正確的是(　　) A．t＝0時刻，線圈平面與中性面垂直 B．t＝0.01 s時刻，Φ的變化率最大 C．t＝0.02 s時刻，交流電動勢達到最大 D．該線圈產(chǎn)生的交流電動勢的圖象如圖乙所示 解析：由Φ－t圖知，在t＝0時，Φ最大，即線圈處于中性面位置，此時e＝0，故A、D兩項錯誤；由圖知T＝0.04 s，在t＝0.01 s時，Φ＝0，最大，e最大，則B項正確；在t＝0.02 s時，Φ最大，＝0，e＝0，則C項錯誤． 答案：B 5. 交變電流電壓的有效值為6 V，它和電阻R1、R2及電容器C、電壓表一起連接成如圖所示的電路，圖中電壓表的讀數(shù)為U1，為了保證電容器C不被擊穿，電容器的耐壓值為U2，電容器在電路中正常工作，則(　　) A．U1＝6 V　U2＝6 V B．U1＝6 V　U2＝3 V C．U1＝6 V　U≥6 V D．U1＝6V　U2≥6 V 解析：交流電源的有效電壓是6 V，而電壓表測量的是交流電的有效值，則電壓表的示數(shù)為U1＝6 V；因正弦式交流電的最大值是有效值的倍，則知電壓的最大值為6 V，所以電容器要能正常工作，其耐壓值必須不低于6 V，即U2≥6 V．故D項正確，A、B、C項錯誤． 答案：D 6．(多選)勻強磁場中有一長方形導線框，分別以相同的角速度繞圖所示的固定轉軸旋轉，用Ia、Ib、Ic、Id表示四種情況下線框中電流的有效值，則(　　) A．Ia＝Id　 B．Ia>Ib C．Ib>Ic D．Ic＝Id 解析：對正弦交流電而言，最大值Em＝NBSω，而有效值E＝，I＝E/R. 得線框中電流的有效值：I＝. 線框中電流的有效值只與N、B、S、ω、R有關，與固定轉軸所處的具體位置無關．選A、D. 答案：AD 7．[2019孝感模擬]一正弦交流電的電壓隨時間變化規(guī)律如圖所示，則(　　) A．交流電的頻率為50 Hz B．交流電壓的有效值為100 V C．交流電壓瞬時值表達式為u＝100sin50πt (V) D．此交流電壓可以直接接耐壓值為80 V的電容器 解析：由題圖可知，T＝410－2 s，故f＝＝25 Hz，故A項錯誤；由圖象可知交流電的最大值為100 V，因此其有效值為U＝ V＝50 V，故B項錯誤；交流電的角速度ω＝2πf＝50π rad/s，所以其表達式為u＝100sin(50πt) V，故C項正確；電容器的耐壓值為交流電的最大值，最大值100 V大于80 V，故不能直接接在此交流電上，故D項錯誤． 答案：C 8．[2019遼寧沈陽二中月考](多選)如圖甲所示，將阻值為R＝5 Ω的電阻接到內(nèi)阻不計的正弦式交流電源上，電流隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示，電流表串聯(lián)在電路中測量電流的大?。畬Υ耍铝姓f法正確的是(　　) A．電阻R兩端電壓變化的表達式為u＝2.5sin(200πt) V B．電阻R消耗的電功率為1.25 W C．如圖丙所示，若此交變電流由一矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動產(chǎn)生，當線圈的轉速提升一倍時，電流表的示數(shù)為1 A D．這一交變電流與圖丁所示電流比較，其有效值之比為 解析：圖乙所示電流的最大值為Im＝0.5 A，周期為T＝0.01 s，則ω＝＝200π rad/s，由歐姆定律得Um＝ImR＝2.5 V，所以R兩端電壓瞬時值的表達式為u＝2.5sin(200πt) V，選項A正確；該電流的有效值為I＝，電阻R消耗的電功率為P＝I2R，解得P＝0.625 W，選項B錯誤；電流表的示數(shù)為有效值，若該交變電流由圖丙所示矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動產(chǎn)生，當轉速提升一倍時，電動勢的最大值Em＝nBSω為原來的2倍，電路中電流的有效值也是原來的2倍，為2 A≠1 A，選項C錯誤；圖乙中的正弦交變電流的有效值為 A，圖丁所示的交變電流雖然方向發(fā)生變化，但大小恒為0.5 A，故有效值之比為，選項D正確． 答案：AD 9．[2019綿陽模擬]一只低壓教學電源輸出的交變電壓為U＝10sin314t(V)，以下說法正確的是(　　) A．這只電源可以使“10 V　2 W”的燈泡正常發(fā)光 B．這只電源的交變電壓的周期是314 s C．這只電源在t＝0.01 s時電壓達到最大值 D．“10 V　2 μF”電容器可以接在這只電源上 解析：交流電的峰值Um＝10 V，則有效值U＝ V＝10 V所以電源可以使“10 V、2 W”的燈泡正常發(fā)光，故A項正確；ω＝100π，則T＝＝0.02 s，故B項錯誤；t＝0.01 s時，經(jīng)過半個周期，電壓為零，故C項錯誤；當電容器的耐壓值小于峰值，電容器被擊穿，10 V小于10 V，則“10 V　2 μF”電容器不能接在這只電源上，故D項錯誤． 答案：A [技能提升練] 10．(多選) 如圖所示，N匝矩形導線框以角速度ω在磁感應強度為B的勻強磁場中繞軸OO′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R、理想交流電流表和二極管D.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．下列說法正確的是(　　) A．交流電流表的示數(shù)I＝NBS B．一個周期內(nèi)通過R的電荷量q＝ C．R兩端電壓的有效值U＝NBS D．圖示位置電流表的示數(shù)為0 解析：二極管具有單向導電性，因此電路中只有正向電流，圖象如圖所示． 設回路中電流的有效值為I，由電流的熱效應可知，2RT＝I2RT，I＝，A正確，D錯誤．電阻R兩端電壓U＝IR＝，C錯．一個周期內(nèi)通過R的電荷量q＝＝，B正確． 答案：AB 11．(多選)如圖甲所示，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(chǎn)生的交變電動勢圖象如圖乙中曲線a、b所示，則(　　) A．兩次t＝0時刻線圈平面均與中性面重合 B．曲線a、b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25 Hz D．曲線b表示的交變電動勢有效值為10 V 解析：線圈位于中性面時，磁通量最大，電動勢為零，A項正確；轉速之比等于周期的反比，故該比值為3：2，B項錯誤；頻率為周期的倒數(shù)，a的周期為0.04 s，頻率為25 Hz，C項正確；正弦交變電流的電動勢的有效值為E＝＝，已知Ea＝ V，且ωb＝ωa，故可知Eb＝ V＝ V，D項錯誤． 答案：AC 12．[2019福建漳州模擬](多選)海洋中蘊藏著巨大的能量，利用海洋的波浪可以發(fā)電．在我國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)的磁體通過支柱固定在暗礁上，浮桶內(nèi)置線圈隨波浪相對磁體沿豎直方向運動，且始終處于磁場中，該線圈與阻值R＝15 Ω的燈泡相連，浮桶下部由內(nèi)、外兩密封圓筒構成(圖中斜線陰影部分)，如圖乙所示，其內(nèi)為產(chǎn)生磁場的磁體，與浮桶內(nèi)側面的縫隙忽略不計；匝數(shù)N＝200的線圈所在處輻射磁場的磁感應強度B＝0.2 T，線圈直徑D＝0.4 m，電阻r＝1 Ω.取重力加速度g＝10 m/s2，π2≈10.若浮桶隨波浪上下運動的速度可表示為v＝0.4πsin(πt)m/s，則下列說法正確的是(　　) A．波浪發(fā)電產(chǎn)生電動勢e的瞬時表達式e＝16sin(πt)V B．燈泡中電流i的瞬時表達式i＝4sin(πt) A C．燈泡的電功率為120 W D．燈泡兩端電壓的有效值為 V 解析：線圈在浮桶里隨波浪上下運動切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢，e＝NBLv＝NBπDv＝64sin(πt) V，A錯誤．R總＝R＋r＝16 Ω，則燈泡中電流i的瞬時表達式i＝＝4sin(πt)A，B正確，燈泡中電流的有效值I＝＝2 A，燈泡的電功率P＝I2R＝120 W，C正確．燈泡兩端電壓的有效值U＝IR＝215 V＝30 V，D錯誤． 答案：BC 13．(多選)圖甲為風力發(fā)電的簡易模型．在風力作用下，風葉帶動與桿固連的永磁鐵轉動，磁鐵下方的線圈與電壓傳感器相連．某一風速時，傳感器顯示如圖乙所示，則(　　) A．磁鐵的轉速為10 r/s B．線圈兩端電壓的有效值為6 V C．交流電壓的表達式為U＝12sin 5πt(V) D．該交變電流可以直接加在擊穿電壓為9 V的電容器上 解析：該交變電流的周期為T＝0.4 s，故磁鐵的轉速為n＝＝ r/s＝2.5 r/s，故A錯誤；由題圖乙可知電壓的最大值為12 V，有效值U＝＝ V＝6 V，故B正確；周期T＝0.4 s，故ω＝＝ rad/s＝5π rad/s，故交流電壓的表達式為U＝12sin5πt(V)，故C正確；該交變電流電壓的最大值大于電容器的擊穿電壓，故該交變電流不能直接加在擊穿電壓為9 V的電容器上，故D錯誤． 答案：BC