第五章·交变电流 A夯实基础一遍过（2020一遍过·物理选修3-2）01

第五章交变电流,物理选修3-2人教,课时1交变电流,课时1,1.如图所示的各图象中表示交变电流的是(),答案,1.D【解题思路】大小和方向随时间做周期性变化的电流,称为交变电流,A、B、C三幅图中的电流大小虽然变化,但方向不随时间做周期性的变化,故选项D正确。,知识点1交变电流的产生,ABCD,2.(多选)2018北大附中期末考试下列各图中,线圈中能产生交流电的是(),答案,2.BCD【解题思路】选项A中线圈中的磁通量始终是零,无感应电流产生,选项A错误;选项B、C、D中都是线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动,故能产生交流电,选项BCD正确。,知识点1交变电流的产生,ABCD,3.2018山东枣庄八中期末考试如图所示为演示交变电流产生的装置图,关于这个实验,下列说法正确的是()A.线圈每转动一周,指针左右摆动两次B.图示位置为中性面,线圈中无感应电流C.图示位置ab边的感应电流方向为abD.线圈平面与磁场方向平行时,磁通量变化率为零,答案,3.C【解题思路】线圈在磁场中匀速转动时,在电路中产生呈周期性变化的交变电流,线圈经过中性面时电流改变方向,线圈每转动一周,有两次通过中性面,电流方向改变两次,指针左右摆动一次,故选项A错误;线圈处于图示位置时,ab边向右运动,由右手定则,ab边的感应电流方向为ab,故选项C正确;线圈平面与磁场方向平行时,ab、cd边垂直切割磁感线,线圈产生的电动势最大,也可以认为,线圈平面与磁场方向平行时,磁通量为零,但磁通量的变化率最大,选项BD错误。,知识点1交变电流的产生,4.2018重庆市巴蜀中学期中考试一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。在转动过程中,线框中的最大磁通量为m,最大感应电动势为Em,下列说法正确的是()A.当磁通量为零时,感应电动势也为零B.当磁通量减小时,感应电动势也减小C.当磁通量等于0.5m时,感应电动势等于0.5EmD.线框匀速转动的角速度等于mm,答案,4.D【解题思路】根据正弦式交变电流的产生及其变化规律知,当磁通量最大时,感应电动势为零;当磁通量减小时,感应电动势在增大,磁通量减为零时,感应电动势最大,由此可知AB错误;设从线框位于中性面开始计时,则有e=Emsint,式中Em=BS,因m=BS,故角速度=mm,D正确;设从线框位于中性面开始计时,则=mcost,令=0.5m,e=0.5Em,结合D选项分析可知t无解,所以C错误。,知识点2交变电流的变化规律峰值瞬时值,5.2018首师大附中期末考试一闭合矩形线圈abcd绕垂直于磁感线的固定轴OO匀速转动,线圈平面位于如图甲所示的匀强磁场中。通过线圈的磁通量随时间t的变化规律如图乙所示,下列说法正确的是()A.t1、t3时刻通过线圈的磁通量变化率最大B.t1、t3时刻线圈中感应电流方向改变C.t2、t4时刻通过线圈的磁通量最大D.t2、t4时刻线圈中感应电动势最小,答案,5.B【解题思路】t1、t3时刻通过线圈的磁通量最大,磁通量变化率为零,此时感应电动势、感应电流均为零,线圈中感应电流方向改变,选项A错误,选项B正确;t2、t4时刻通过线圈的磁通量为零,磁通量的变化率最大,即感应电动势最大,选项CD错误。,知识点2交变电流的变化规律峰值瞬时值,6.2018湖南长沙雅礼中学期末考试矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的对称轴匀速转动,从中性面开始转动180角过程中,平均感应电动势和最大感应电动势之比为()A.2B.2C.2D.,答案,6.B【解题思路】线圈从中性面转过180角过程中,磁通量的变化为=2-1=BS-(-BS)=2BS,平均感应电动势=2=2,最大感应电动势Em=NBS,则平均感应电动势和最大感应电动势之比为2,选项B正确。,知识点2交变电流的变化规律峰值瞬时值,7.2019山西省朔州市应县一中期末考试矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势随时间变化的图象如图所示,则()A.t1、t3时刻线圈平面处于中性面位置B.t2、t4时刻通过线圈的磁通量最大C.t1、t3时刻通过线圈的磁通量变化率最大D.t2、t4时刻线圈平面与中性面平行,答案,7.A【解题思路】t1、t3时刻感应电动势为零,磁通量变化率为零,磁通量最大,线圈平面处于中性面位置,故A正确,C错误;t2、t4时刻感应电动势最大,磁通量变化率最大,通过线圈的磁通量为零,线圈平面与中性面垂直,故BD错误。,知识点2交变电流的变化规律峰值瞬时值,8.2019重庆市南开中学期末考试交流发电机发电示意图如图所示,线圈转动过程中,下列说法正确的是()A.转到图甲位置时,通过线圈的磁通量变化率最大B.转到图乙位置时,线圈中产生的感应电动势为零C.转到图丙位置时,线圈中产生的感应电流最大D.转到图丁位置时,AB边感应电流方向为AB,答案,8.D【解题思路】转到题图甲位置时,线圈平面与磁感线垂直,磁通量最大,磁通量变化率最小,故A错误;转到题图乙位置时,线圈产生的感应电动势最大,故B错误;转到题图丙位置时,线圈位于中性面位置,此时感应电流最小,故C错误;转到题图丁位置时,根据楞次定律可知AB边感应电流方向为AB,故D正确。,知识点2交变电流的变化规律峰值瞬时值,9.如图所示,一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中,并绕过ab、cd中点的轴OO以角速度逆时针匀速转动。若以线圈平面与磁场夹角=45时为计时起点,并规定当电流自a流向b时电流方向为正,则下列四幅图象中可能正确的是(),答案,9.C【解题思路】以线圈平面与磁场夹角=45时为计时起点,由楞次定律可判断,初始时刻电流方向为b到a,则瞬时电流的表达式为i=-Imsin(t+4),选项C正确。,知识点2交变电流的变化规律峰值瞬时值,ABCD,10.2019福建省泉州市泉港区第一中学月考如图所示,矩形线圈匝数N=100,ab=30cm,ad=20cm,匀强磁场磁感应强度B=0.8T,绕轴OO从图示位置开始匀速转动,角速度=100rad/s,则(1)穿过线圈的磁通量最大值m为多大?(2)线圈产生的感应电动势最大值Em为多大?(3)感应电动势e随时间t变化的表达式?(4)从图示位置开始匀速转动30过程中,线圈中产生的平均电动势为多少?,知识点2交变电流的变化规律峰值瞬时值,答案,10.答案:(1)0.048Wb(2)480V(3)e=480cos100tV(4)1440V解:(1)当线圈转至与磁感线垂直时,磁通量有最大值,为m=BS=0.80.300.20Wb=0.048Wb(2)线圈与磁感线平行时,感应电动势有最大值,为Em=NBS=480V(3)从题图所示位置开始计时,电动势的瞬时值表达式为e=Emcost=480cos100tV(4)根据法拉第电磁感应定律得=(sin300)303602=1440V,知识点2交变电流的变化规律峰值瞬时值,1.(多选)2018重庆八中期末考试如图所示,矩形线圈abcd在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度匀速转动,当线圈平面转到图示与磁场方向平行时()A.线圈绕P1转动时的电流等于绕P2转动时的电流B.线圈绕P1转动时的电动势小于绕P2转动时的电动势C.线圈分别绕P1和P2转动时的电流的方向相同,都是adcbD.线圈绕P1转动时dc边受到的安培力大于绕P2转动时dc边受到的安培力,答案,1.AC【解题思路】线圈abcd分别绕轴P1、P2转动,转到图示位置时产生的电动势E=nBS,由I=总可知此时电流相等,故选项A正确,选项B错误;由右手定则可知电流方向为adcb,故选项C正确;dc边受到的安培力F=BLdcI,故F一样大,选项D错误。,2.(多选)2018浙江金华一中期末考试如图所示,一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动,转动过程中线框中产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=0.5sin20tV,由该表达式可推知的物理量有()A.匀强磁场的磁感应强度B.线框的面积C.穿过线框的磁通量的最大值D.线框转动的角速度,答案,2.CD【解题思路】根据单匝线框产生的正弦式交变电流的瞬时值表达式e=BSsint,可得=20rad/s,而磁通量的最大值为m=BS,所以可以根据BS=0.5V求出磁通量的最大值,故AB错误,CD正确。,3.(多选)2019重庆市巴蜀中学月考一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动,穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图甲所示,则下列说法正确的是()A.t=0.01s时刻线圈平面与中性面垂直B.t=0.01s时刻磁通量的变化率达到最大C.t=0.02s时刻感应电动势达到最大D.该线圈相应的感应电动势图象如图乙所示,答案,3.AB【解题思路】由题图甲可知t=0.01s时刻磁通量等于零,线圈平面与中性面垂直,故A正确;t=0.01s时刻,磁通量等于零,但磁通量变化率最大,故B正确;t=0.02s时刻,磁通量最大,感应电动势为零,故C错误;由题图甲可知感应电动势的图象应为正弦图象,故D错误。,4.2018海南海口一中期中考试为了研究交流电的产生过程,小张同学设计了如下实验方案:第一次将单匝矩形线圈放在匀强磁场中,线圈绕转轴OO1按图甲所示方向匀速转动(ab向纸外,cd向纸内),并从图甲所示位置开始计时,此时产生的交变电流如图乙所示。第二次他仅将转轴移至ab边上,第三次相对于第一次,他仅将转轴OO1右侧的磁场去掉,关于后两次的电流图象,下列说法正确的是()A.第二次是a图B.第二次是c图C.第三次是b图D.第三次是d图,答案,4.D【解题思路】第二次他仅将转轴移到ab边上,产生的交流电的电动势E=BSsint,产生的交流电与图乙一样,故AB错误;第三次仅将转轴OO1右侧的磁场去掉,在完整的周期内,一直只有一条边切割磁感线,所以交流电的数值减半,故C错误,D正确。,5.2018海南中学期末考试如图所示,在匀强磁场中有一个“”形导线框,可绕AB轴转动,已知匀强磁场的磁感应强度B=52T,线框相邻两边相互垂直,其中CD边长为20cm,CE、DF长均为10cm,转速为50r/s,若从图示CEFD平面平行磁场位置开始计时:(1)写出线框中感应电动势的瞬时值表达式;(2)求出由图示位置转过30过程中线框产生的平均电动势;(3)在et坐标系中作出线框中感应电动势随时间变化的图象。,答案,5.答案:(1)e=102cos100tV(2)302V(3)解:(1)线框转动,开始计时的位置为线框平面与磁感线平行的位置,CD边长为l1=20cm,CE、DF边长为l2=10cm,在t时刻线框转过的角度为t,此时刻e=Bl1l2cost其中B=52Tl1l2=0.20.1m2=0.02m2=2n=250rad/s=100rad/s故e=520.02100cos100tV即e=102cos100tV,答案,(2)线框由题图所示位置转过30的过程中=Bl1l2/2t=6则平均电动势E=302V(3)线框中感应电动势随时间变化的图象如图所示:,课时2描述交变电流的物理量,课时2,1.2018江西省玉山一中高二下学期检测电流方向每秒钟改变100次的交变电流,它的周期和频率分别是()A.0.01s和100HzB.0.01s和50HzC.0.02s和50HzD.0.02s和100Hz,答案,1.C【解题思路】一个周期内电流方向改变两次,所以f=50Hz,则T=0.02s,故选C。,知识点1交变电流的周期和频率,2.(多选)已知某交变电流的瞬时值表达式为i=10sin10tA,则()A.交流电的频率为5HzB.交流发电机线圈转动的角速度为10rad/sC.交变电流的峰值为10AD.若线圈的匝数N=10,则穿过线圈的磁通量的最大值为0.1Wb,答案,2.AC【解题思路】根据=2f得f=5Hz,选项A正确;由表达式i=10sin10tA可知发电机线圈转动的角速度为10rad/s,选项B错误;交变电流的峰值为10A,选项C正确;因电动势的峰值未知,故无法求出磁通量的最大值,选项D错误。,知识点1交变电流的周期和频率,3.(多选)2018河南新乡市一中期末考试某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如图所示,下列说法正确的是()A.感应电动势的瞬时值表达式为e=1002sin50t(V)B.感应电动势的瞬时值表达式为e=100sin50t(V)C.若其他条件不变,仅使线圈的转速变为原来的一半,则电动势的瞬时值表达式为e=50sin50t(V)D.若其他条件不变,仅使线圈的转速变为原来的一半,则电动势的最大值变为50V,答案,3.BD【解题思路】由题图可知,感应电动势的最大值Em=100V,周期T=0.04s,所以瞬时值表达式为e=100sin50t(V),选项A错误,B正确;根据感应电动势最大值的表达式Em=NBS得知,Em与成正比,则线圈的转速变为原来的一半,感应电动势最大值变为原来的一半,为Em=50V,则感应电动势的瞬时值表达式为e=50sin25t(V),故选项C错误,D正确。,知识点1交变电流的周期和频率,4.下列提到的交流电,哪个指的不是交流电的有效值()A.交流电压表的示数B.保险丝的熔断电流C.电容器的击穿电压D.电动机铭牌上的额定电压,答案,4.C【解题思路】交流电表的示数,是有效值;保险丝的熔断电流,也是有效值;电容器的击穿电压,是指最大值;电动机铭牌上的额定电压,也是有效值。题目要求不是有效值,故选C。,知识点2交变电流的有效值,5.2019河南省濮阳市期末考试3A的直流电通过电阻R时,t时间内产生的热量为Q。现让一正弦交流电通过电阻R,若2t时间内产生的热量为Q,则该交变电流的有效值和最大值分别为()A.322A,3AB.3A,32AC.3A,6AD.32A,6A,答案,5.A【解题思路】设电阻R的阻值为R0,3A的直流电通过电阻R时,t时间内产生的热量为Q=12R0t。让一交流电通过电阻R,若2t时间内产生的热量为Q,则有Q=有2R02t,联立解得I有=322A,则最大值Imax=2I有=3A,故A正确,BCD错误。,知识点2交变电流的有效值,6.2018云南曲靖一中期末考试两个相同的电阻,分别通以如图甲所示的正弦式交变电流和如图乙所示的方波式交变电流,两种交变电流的最大值相等,周期相等。则在一个周期内,正弦式交变电流在电阻上产生的焦耳热Q1与方波式交变电流在电阻上产生的焦耳热Q2之比等于()A.31B.12C.21D.43,答案,6.B【解题思路】设两电阻的阻值均为R,通入题图甲所示的交变电流的电阻消耗的功率P甲=(m2)2R,通入题图乙所示的交变电流的电阻消耗的功率P乙=m2R,所以P甲P乙=12。又题图甲、乙所示交变电流周期相等,所以Q1Q2=12,故B正确。,知识点2交变电流的有效值,图甲图乙,7.2018浙江余姚中学期末考试一交变电流随时间变化的图象如图所示,则此交变电流的有效值为()A.3AB.5AC.25AD.32A,答案,7.B【解题思路】取一个周期研究,前半个周期的有效值为2A,后半个周期的有效值为22A,根据有效值的定义可得,I2RT=(2A)2R2+(22A)2R2,解得I=5A,选项B正确。,知识点2交变电流的有效值,8.(多选)2018江西临川二中期末考试如图甲所示为一交流电的电压随时间变化的图象,每个周期内,前二分之一周期电压恒定,后二分之一周期电压按正弦规律变化。若将此交流电接入如图乙所示的电路,电阻R阻值为100,则()A.理想电压表读数为100VB.理想电流表读数为0.75AC.电阻R消耗的电功率为56WD.电阻R在100s内产生的热量为5625J,答案,8.BD【解题思路】设电阻R的阻值为R0,根据电流的热效应,一个周期内产生的热量:Q=2T=(100V)202+(502V)202,解得U=75V,A错误;电流表读数I=0=0.75A,B正确;电阻R消耗的电功率P=I2R0=56.25W,C错误;在100s内产生的热量Q热=Pt=5625J,D正确。,知识点2交变电流的有效值,9.(多选)若交流电1的电流随时间的变化规律为i1=10sin10tA,交流电2的电流随时间的变化规律为i2=20sin(10t+4)A,则()A.交流电1在t=1s时的相位为10B.交流电2的初相位为4C.相位是描述交变电流变化快慢的物理量D.交流电1和2具有确定的相位差,答案,9.ABD【解题思路】由相位的概念可知交流电1在t=1s时的相位为10,选项A正确;由初相位的概念可知,交流电2的初相位为4,选项B正确;描述交变电流变化快慢的物理量是周期或频率,选项C错误;根据相位差的概念可知,交流电1和2具有4的确定相位差,选项D正确。,知识点3交变电流的相位,10.一正弦式交变电流随时间变化的规律图象如图所示,由图可知()A.用电流表测该电流其示数为10AB.该交变电流的频率为200HzC.该交变电流通过100电阻时,电阻消耗的热功率为1000WD.该交变电流瞬时值表达式为i=102sin314tA,答案,10.A【解题思路】电流表显示的是有效值,示数为I=10A,选项A正确;由题图知周期为0.01s,频率为100Hz,选项B错误;电阻消耗的热功率为P=I2R=1104W,选项C错误;角速度=2f=628rad/s,所以瞬时值表达式i=102sin628tA,选项D错误。,知识点4交变电流的四值计算,11.(多选)有一个电子器件,当其两端电压高于100V时则导通,等于或低于100V时则不导通,若把这个电子器件接到100V、50Hz的正弦交流电源上,这个电子器件将()A.不导通B.每秒钟导通50次C.每秒钟导通100次D.每次导通时间为0.005s,答案,11.CD【解题思路】“100V,50Hz”的正弦交流电源,其电压的最大值为1002V,当电压的瞬时值为100V时,由100=1002sin知在正半周有两个解,分别为=45和=135,可见交变电流每个周期内将有两次导通,每次导通时间为周期的14,选项CD正确。,知识点4交变电流的四值计算,12.如图甲所示,标有“220V40W”的灯泡和标有“20F300V”的电容器并联到交流电源上,为理想交流电压表,交流电源的输出电压如图乙所示,闭合开关,下列判断正确的是()A.t=2时刻,的示数为零B.断开开关时灯泡恰好正常发光C.闭合开关时电容器不可能被击穿D.的示数保持1102V不变,答案,12.B【解题思路】的示数应是电压的有效值220V,故选项AD错误;电压的有效值恰好等于灯泡的额定电压,灯泡正常发光,选项B正确;电压的峰值Um=2202V311V,大于电容器的额定电压,故电容器有可能被击穿,选项C错误。,知识点4交变电流的四值计算,13.(多选)2018安徽安庆一中期中考试如图所示,处在垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场中的矩形线框MNPQ,以恒定的角速度绕对角线NQ转动。已知MN长为l1,NP长为l2,线框电阻为R。在t=0时刻线框平面与纸面重合,下列说法正确的是()A.矩形线框产生的感应电动势的有效值为22Bl1l2B.矩形线框转过半周时,通过线框的瞬时电流为零C.矩形线框转动一周时,通过线框的电荷量为12D.矩形线框从图示位置转动半周过程中产生的热量为212222,知识点4交变电流的四值计算,答案,13.ABD【解题思路】矩形线框转动产生的正弦交流电的最大电动势Em=Bl1l2,有效值E=m2=22Bl1l2,故A正确;转过半周,此时线框平面与磁场垂直,磁通量最大,感应电动势为零,瞬时电流为零,B正确;转过一周,通过横截面的电荷量为零,C错误;线框从图示位置转过半周过程中产生的热量为Q=2t=(2212)2=212222,D正确。,知识点4交变电流的四值计算,14.2018山东潍坊一中期末考试如图所示,一个半径为r的单匝半圆形线圈,以直径ab为轴匀速转动,转速为n,ab的左侧有垂直于纸面向里(与ab垂直)的匀强磁场,磁感应强度为B,M和N是两个集流环,负载电阻的阻值为R,线圈、电流表和连接导线的电阻不计,求:(1)感应电动势的最大值;(2)从图示线圈平面与磁场垂直位置起转过90的时间内,负载电阻上产生的热量;(3)从图示线圈平面与磁场垂直位置起转过90的时间内,通过负载电阻的电荷量;(4)电流表的示数。,知识点4交变电流的四值计算,答案,14.答案:(1)2Bnr2(2)4248(3)22(4)222解:(1)设线圈从题图所示位置绕轴匀速转动时,在电路中产生的交变电流方向为正方向,则所产生的交变电流图象如图所示。此交变电动势的最大值为Em=BS=B222n=2Bnr2(2)在线圈从题图所示位置转过90的时间内,电动势的有效值为E=m2=2222负载电阻上产生的热量为Q=()2R4=4248(3)在线圈从题图所示位置转过90的时间内,电动势的平均值为=通过负载电阻的电荷量q=t=t=22,知识点4交变电流的四值计算,答案,(4)设此交变电动势在一个周期内的有效值为E,由有效值的定义得(m2)22=2T,解得E=m2故电流表的示数为I=222,知识点4交变电流的四值计算,1.(多选)2018河北唐山一中期末考试一个矩形线框的面积为S,在磁感应强度为B的匀强磁场中,从线框平面与磁场垂直的位置开始计时,转速为n,则()A.线框感应电动势的峰值为nBSB.线框交变电动势的有效值为2nBSC.从开始转动经过1/4周期,线框中的平均感应电动势为2nBSD.感应电动势瞬时值为e=2nBSsin2nt,答案,1.BD【解题思路】因为=2n,所以Em=BS=2nBS,所以选项A错误;E=m2=2nBS,选项B正确;因为T=2=1,所以=4nBS,选项C错误;感应电动势的瞬时值为e=Emsint=2nBSsin2nt,选项D正确。,2.(多选)2019河北省保定唐县第一中学月考边长为L的正方形闭合线圈共n匝,在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度绕垂直于磁感线并在线圈平面内的轴匀速转动,要使线圈中的感应电流增大1倍,下列措施可采用的是()A.只将角速度增大1倍B.只将线圈边长L增大至2LC.只将线圈匝数增加至2nD.只将磁感应强度增至2B,答案,2.ABD【解题思路】线圈在匀强磁场中绕垂直磁感线的轴匀速转动,产生正弦式交变电流,最大电动势为Em=nBL2,故感应电动势的有效值为E=m2=22nBL2,感应电流的有效值为I=222,其中R=4。只将角速度增大1倍,则感应电流增大1倍,故A正确;只将线圈边长L增大至2L,电阻增加为原来的2倍,感应电流增加为原来的2倍,故B正确;只将线圈匝数增加至2n,电阻R也增加为原来的2倍,感应电流不变,故C错误;只将磁感应强度增至2B,则感应电流增加为原来的2倍,故D正确。,3.2019重庆市第一中学月考有两个完全相同的定值电阻,其中一个通有如图的交变电流(图中曲线为余弦曲线的一部分),另一个通有大小为172A的恒定电流,实验发现,在2s时间内这两个电阻产生的热量相等,则图中a的值等于()A.322B.3C.32D.2,答案,3.B【解题思路】根据题意分析,2s时间内这两个电阻产生的热量相等,根据焦耳定律得(172)2Rt=(2)2R2+22R2,解得a=3,ACD错误,B正确。,4.2019江西临川一中期末考试如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度为B。电阻为R、半径为L、圆心角为45的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O轴以角速度匀速转动(O轴位于磁场边界)。则线框内产生的感应电流的有效值为()A.222B.224C.24D.22,答案,4.C【解题思路】线框半径切割磁感线产生的感应电动势E=BL=BL0+2=12BL2,设线框转动周期为T,而线框转动一周只有14T的时间内有感应电流,则有(122)2R4=I2RT,解得I=24,故C正确,ABD错误。,5.2018重庆南开中学期中考试一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动,周期为T。从中性面开始计时,当t=112T时,线圈中感应电动势的瞬时值为2V,则此交流电压的有效值为()A.22VB.2VC.2VD.22V,答案,5.A【解题思路】先用代入法求出感应电动势的最大值。由e=Emsint得2V=Emsin(212),由此得Em=4V,因此有效值为22V,选项A正确。,6.(多选)2018山西长治二中期中考试如图甲是某种型号的电热毯的电路图,电热毯接在如图乙所示的交变电源上,电热毯是由一理想二极管D(正向电阻为零,反向电阻为无穷大)与电热丝串联组成的。若电热丝的电阻为110,则下列说法正确的是()A.交变电流的周期为110-2sB.用交流电压表测得电热丝两端的电压为110VC.通过电热丝的电流为2AD.电热丝在1min内产生的热量为1.32104J,答案,6.CD【解题思路】根据题图乙可知,交变电流的周期为0.02s,选项A错误;根据有效值的定义可得(m2)22=2T,解得U=1102V,选项B错误;通过电热丝的电流I=2A,选项C正确;电热丝在1min内产生的热量Q=I2Rt=1.32104J,选项D正确。,图甲图乙,7.2018河北石家庄一中期中考试如图甲所示电路,已知电阻R1=R2=R,和R1并联的D是理想二极管(正向电阻可视为零,反向电阻为无穷大),在A、B之间加一个如图乙所示的交变电压(电压为正值时,UAB0)。由此可知()A.在A、B之间所加的交变电压的周期为2sB.在A、B之间所加的交变电压的瞬时值表达式为u=202sin50t(V)C.加在R1上的电压的有效值为10VD.加在R2上的电压的有效值为510V,答案,7.D【解题思路】由题图乙可得交流电的周期T=0.02s,故A错误。电压最大值为Um=202V,交变电压的瞬时值表达式为u=Umsint=202sin100t(V),故B错误。因为电路中有二极管,所以应该分两种情况考虑:当A点电势高于B点电势时二极管导通,即R1被短路,R2两端电压为电源电压2022V=20V;当B点电势高于A点电势时二极管截止,R1、R2串联分压,R1、R2两端电压均为10V。设加在R1、R2上电压有效值分别为U1、U2,对R1有121T=(10V)212,解得U1=52V,对R2有222T=(20V)222+(10V)222,解得U2=510V,故C错误,D正确。,8.2018江西南昌二中期中考试如图所示区域内存在匀强磁场,磁场的边界由x轴和y=2sin2x(0x2m)曲线围成,现把一边长为2m的正方形单匝线框以水平速度v=10m/s匀速地拉过该磁场区,磁场区的磁感应强度为0.4T,线框电阻R=0.5,不计一切摩擦阻力,则()A.水平拉力F的最大值为8NB.拉力F的最大功率为12.8WC.拉力F要做25.6J的功才能让线框通过此磁场区D.拉力F要做12.8J的功才能让线框通过此磁场区,答案,8.C【解题思路】线框通过磁场区,产生的感应电流为正弦式电流,穿过磁场区的时间为2=0.4s,感应电动势最大值为Em=Blv=8V,有效值为42V,感应电流最大值为16A,有效值为82A,则水平拉力最大值为Fm=BIml=12.8N,选项A错误;拉力的最大功率为Pm=Fmv=128W,选项B错误;线框匀速通过,拉力做的功等于焦耳热,Q=I2Rt=25.6J,选项C正确,选项D错误。,9.2018黑龙江哈尔滨六中期末考试图甲为一台小型发电机示意图,产生的感应电动势随时间变化如图乙所示。已知发电机线圈的匝数为100,电阻r=2,外电路的小灯泡电阻恒为R=6,电压表、电流表均为理想电表。下列说法正确的是()A.电压表的读数为4VB.电流表的读数为0.5AC.1秒内流过小灯泡的电流方向改变25次D.线圈在转动过程中,磁通量最大为2225Wb,答案,9.B【解题思路】由题图乙可知,交流电的最大值为Em=42V,有效值为E=m2=4V,根据闭合电路的欧姆定律可知,U=+R=46+26V=3V,A错误;电流表的示数为I=+=46+2A=0.5A,B正确;由题图乙可知,T=410-2s,f=1=25Hz,一个周期内电流方向改变两次,所以1秒内流过小灯泡的电流方向改变50次,C错误;根据Em=nBS可知最大磁通量m=BS=m=4210050Wb=21250Wb,D错误。,10.2019福建省上杭县六校联考如图所示,直角坐标系xOy的一、三象限内有匀强磁场,第一象限内的磁感应强度大小为2B,第三象限内的磁感应强度大小为B,磁感应强度的方向均垂直于纸面向里。现将半径为R,圆心角为90的扇形导线框OPQ以角速度20绕O点在纸面内逆时针匀速转动,导线框回路电阻为r。(1)求导线框中感应电流的最大值。(2)求导线框从图示位置开始转过90的过程中通过导线框横截面的电荷量。(3)求线框匀速转动一周产生的热量。,答案,10.答案:(1)220(2)22(3)50242解:(1)导线框从题图位置开始转过180的过程中,产生的感应电动势为:E1=122B20R2由闭合电路欧姆定律得,回路电流为:I1=1联立解得:I1=220同理可求得导线框进出第三象限的过程中,回路电流为:I2=20故感应电流最大值为:Im=220(2)导线框从题图所示位置转过90过程中=,=,Q=t则=4R22B联立可得:Q=22,答案,(3)线框转一周产生的热量:Q热=(12r4+22r4)2又T=220=0解得:Q热=50242,11.2018广东中山纪念中学期中考试如图所示,在匀强磁场中有一个电阻r=3、面积S=0.02m2的半圆形导线框可绕OO轴旋转。已知匀强磁场的磁感应强度B=52T。若线框以=100rad/s的角速度匀速转动,且通过电刷给“6V12W”的小灯泡供电,灯泡电阻不变。则:(1)若从图示位置开始计时,求线框中感应电动势的瞬时值表达式;(2)从图示位置开始,线框转过90的过程中,通过导线横截面的电荷量是多少?该电荷量与线框转动的快慢是否有关?(3)由题目所给已知条件,外电路所接小灯泡能否正常发光?如不能,则小灯泡的实际功率为多大?,答案,11.答案:(1)e=102cos100tV(2)260C无关(3)不能253W解:(1)线框转动时产生感应电动势的最大值Em=BS=102V因从线框平行于磁感线位置开始计时,则感应电动势的瞬时值表达式为e=Emcost=102cos100tV(2)线框转过90过程中,产生的平均电动势=2流过的电荷量q=14T=+灯泡电阻R=020=3故q=+=260C,与线框转动的快慢无关。(3)线框产生的感应电动势的有效值E=m2=10V,灯泡两端电压U=+R=5V。因UC2,100Hz50Hz,所以C正确。,知识点2电容对交变电流的阻碍作用,6.(多选)如图所示,图甲、图乙中用交流电源,图丙、图丁中用直流电源,各电路图中灯泡、电容器、电压表示数都相同,则下列说法正确的是()A.灯L1比灯L2亮B.灯L3也能发光,但亮度最暗C.灯L2和L4亮度相同D.灯L4比灯L1亮,答案,6.CD【解题思路】电压表示数相同,说明交流电压的有效值相同,题图甲中电容器与灯L1串联,电容器对电流有阻碍作用;题图乙中电容器与灯L2并联,电压表的示数为灯L2两端的电压;题图丙中电容器与灯L3串联且是直流电源,电容器“隔直流,通交流”,所以没有电流流过灯L3,灯L3不亮;题图丁中电容器与灯L4并联,电压表的示数为灯L4两端的电压。综合以上分析,只有选项CD正确。,知识点2电容对交变电流的阻碍作用,图甲图乙图丙图丁,7.(多选)2019山东省利津县第一中学月考如图所示,当交流电源的电压为220V,频率为50Hz时,三只灯泡L1、L2、L3的亮度相同,若保持交流电源的电压不变,只将其频率变为100Hz,则()A.L1、L2、L3的亮度都比原来亮B.只有L1的亮度比原来亮C.只有L2的亮度比原来亮D.L3的亮度不变,答案,7.BD【解题思路】三个支路电压相同,当交流电源频率变大时,电感的感抗增大,电容的容抗减小,电阻所在支路对电流的阻碍作用不变,所以流过L1的电流变大,亮度比原来亮;流过L2的电流变小,亮度比原来暗;流过L3的电流不变,亮度不变,故BD正确,AC错误。,知识点3电感和电容在交流电路中的综合应用,8.在收音机线路中,天线接收下来的电信号既有高频成分又有低频成分,经放大后送给下一级,需要把低频成分和高频成分分开,只让低频成分输入给下一级,我们采用了如图所示的装置电路,其中代号a、b应选择的元件是()A.a是电容较大的电容器,b是低频扼流圈B.a是电容较大的电容器,b是高频扼流圈C.a是电容较小的电容器,b是高频扼流圈D.a是电容较小的电容器,b是低频扼流圈,答案,8.C【解题思路】电容器具有“通高频、阻低频”作用,这样的电容器电容应较小,故a是电容较小的电容器。含有b元件的支路要求“通低频、阻高频”,所以b是高频扼流圈。故选项C正确。,知识点3电感和电容在交流电路中的综合应用,9.2018江苏南京金陵中学期中考试如图所示的电路,有直流和交流成分的电流通过,为了尽量减少R2上的交流成分,应()A.选用自感系数较大的线圈和电容较小的电容器B.选用自感系数较小的线圈和电容较大的电容器C.选用自感系数较小的线圈和电容较小的电容器D.选用自感系数较大的线圈和电容较大的电容器,答案,9.D【解题思路】自感系数越大的线圈对交流电的阻碍作用越大,电容越大的电容器对交流电的阻碍作用越小,故只有选项D正确。,知识点3电感和电容在交流电路中的综合应用,1.如图所示的电路中,L为电感线圈,C为电容器,A、B为两个相同的灯泡,将它们接在交流电源上,两个灯泡的亮度一样。保持电源电压不变,某一时刻A灯泡变暗,B灯泡变亮,造成这一现象的原因可能是()A.电源的频率增大B.电源的频率减小C.电感线圈短路D.电容器被击穿,答案,1.A【解题思路】若电源的频率增大,则电感线圈的感抗增大,电容的容抗减小,A灯泡变暗,B灯泡变亮,选项A正确,B错误;若电感线圈短路,则A灯泡变亮,选项C错误;若电容器被击穿,则B灯泡变亮,A灯泡亮度不变,选项D错误。,2.(多选)2018浙江杭州余杭高级中学期中考试某同学在研究电容器、电感器对恒定电流与交变电流的影响时,采用了如图所示的电路,其中L1、L2是两个完全相同的灯泡。当双刀双掷开关置于3、4时,电路与交流电源接通,稳定后的两个灯泡发光亮度相同。则该同学在如下操作中能观察到的实验现象是()A.当开关置于1、2时,稳定后L1亮、L2不亮B.当开关置于3、4时,交流电频率增加且稳定后,L1变亮、L2变暗C.当开关从置于1、2的稳定状态下突然断开,L1将会立即熄灭D.当开关从置于1、2的稳定状态下突然断开,L1不会立即熄灭,答案,2.AD【解题思路】当开关置于1、2时,接直流电,稳定后电流能通过电感器,而不能通过电容器,所以L1亮,L2不亮,A正确;当开关从置于1、2的稳定状态下突然断开,L1、L2、C、L能构成回路,由于电容器要放电,电感线圈产生的自感电动势对电流的阻碍作用,L1将慢慢熄灭,故D正确,C错误;当开关置于3、4时,交流电频率增大且稳定后,感抗增大,容抗减小,所以L1变暗,L2变亮,故B错误。,3.2019四川省广元市期末考试如图所示,变频交变电源的频率可在20Hz到20kHz之间调节,在某一频率时,A1、A2两只灯泡的炽热程度相同。则下列说法正确的是()A.如果将电源频率增大,A1炽热程度加强、A2炽热程度加强B.如果将电源频率增大,A1炽热程度加强、A2炽热程度减弱C.如果将电源频率减小,A1炽热程度减弱、A2炽热程度减弱D.如果将电源频率减小,A1炽热程度加强、A2炽热程度减弱,答案,3.B【解题思路】两个支路电压相同,当交流电频率变大时,电感的感抗增大,电容的容抗减小,所以流过灯泡A1所在支路的电流变大,流过灯泡A2所在支路的电流变小,故灯泡A1变亮,灯泡A2变暗,即A1炽热程度加强、A2炽热程度减弱,故A错误,B正确;当交流电频率变小时,电感的感抗减小,电容的容抗增大,所以流过灯泡A1所在支路的电流变小,流过灯泡A2所在支路的电流变大,故灯泡A1变暗,灯泡A2变亮,即A1炽热程度减弱、A2炽热程度加强,故CD错误。,4.如图所示,A、B、C为三个相同的灯泡,a、b、c为分别与之串联的三个元件,E1为直流电源,E2为交流电源。当开关S接“1”时,A、B两灯均正常发光,C灯不亮;当开关S接“2”时,A灯仍正常发光,B灯变暗,C灯正常发光。由此可以判断a、b、c可能分别为()A.a元件是电阻,b元件是电感器,c元件是电容器B.a元件是电感器,b元件是电阻,c元件是电容器C.a元件是电容器,b元件是电感器,c元件是电阻D.a元件是电阻,b元件是电容器,c元件是电感器,答案,4.A【解题思路】根据题意,当开关S接“1”时,A、B两灯均正常发光,C灯不亮,当开关S接“2”时,A灯仍正常发光,说明a对交流电和直流电的阻碍作用相同,则a为电阻;B灯变暗,说明b对交流电的阻碍作用比直流电阻碍作用大,则b为电感器;C灯正常发光,说明c元件“通交流,隔直流”,则c为电容器。由以上分析可以知道,A正确,BCD错误。,5.(多选)2018河南郸城一高期中考试“二分频”音箱内有两个不同口径的扬声器,它们的固有频率分别处于高音、低音频段,分别称为高音扬声器和低音扬声器,音箱要将扩音机送来的含有不同频率的混合音频电流按高、低频段分离出来,送往相应的扬声器,以便使电流所携带的音频信息按原比例还原成高、低频的机械振动。高、低频混合电流由a、b端输入,L1和L2是线圈,C1和C2是电容器,则()A.甲扬声器是高频扬声器B.C2的作用是阻碍低频电流通过乙扬声器C.L1的作用是阻碍低频电流通过甲扬声器D.L2的作用是减少通过乙扬声器的低频电流,答案,5.BD【解题思路】电感线圈在电路中起到“通直流、阻交流,通低频、阻高频”的作用,L1的作用是阻碍高频电流通过甲扬声器,甲扬声器是低频扬声器,L2的作用是减少通过乙扬声器的低频电流,选项AC错误,选项D正确;电容器在电路中起到“通交流、隔直流,通高频、阻低频”的作用,C1的作用是减少通过甲扬声器的高频电流,C2的作用是阻碍低频电流通过乙扬声器,乙扬声器是高频扬声器,选项B正确。,6.(多选)2018湖北省荆门龙泉中学期末考试如图所示,某电子电路的输入端输入的电流既有直流成分,又有交流低频成分和交流高频成分,若通过该电路只把交流的低频成分输送到下一级,则下列说法正确的是()A.L在此的功能为通直流,阻交流,叫高频扼流圈B.L在此的功能为通高频,阻低频,叫低频扼流圈C.C1在此的功能为通交流,隔直流,叫隔直电容D.C2在此的功能为通高频,阻低频,叫高频旁路电容,答案,6.CD【解题思路】该电路只把交流的低频成分输送到下一级,C1能通交流,隔直流,C正确;L通直流,阻交流是低频扼流圈,AB错误;C2通高频、阻低频,是高频旁路电容,D正确。,易错疑难集训(一),集训,1.(多选)2018山西运城河东一中期末考试如图所示,一个单匝矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO匀速转动,转动周期为T。线圈产生的电动势的最大值为Em,若从图示位置开始计时,则下列说法正确的是()A.线圈转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为m2B.线圈转动过程中磁通量变化率的最大值为EmC.线圈中电动势的瞬时值e=Emsin2D.若线圈转速增大为原来的2倍,则线圈中电动势的最大值变为原来的4倍,答案,1.ABC【解题思路】本题的易错之处是“不熟悉电动势最大值与磁通量的关系而导致漏选A”。根据Em=NBS及N=1可知Em=m2,解得m=m2,选项A正确;根据Em=N()m及N=1可得()m=Em,选项B正确;因从中性面开始计时,故有瞬时值e=Emsin2,选项C正确;若线圈转速增大为原来的2倍,则角速度变为原来的2倍,电动势的最大值变为原来的2倍,选项D错误。,易错点1交变电流的产生与规律,2.(多选)2019安徽省蚌埠第二中学月考如图,M为半圆形导线框,圆心为OM,N是圆心角为直角的扇形导线框,圆心为ON,两导线框在同一竖直面(纸面)内,两圆弧半径相等,过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场,磁场方向垂直于纸面。现使线框M、N在t=0时从图示位置开始,分别绕垂直于纸面且过OM、ON的轴,以相同的周期T逆时针匀速转动,则()A.两导线框中均会产生正弦交流电B.两导线框的电阻相等时,两导线框中感应电流的有效值也相等C.两导线框中感应电流的周期都等于TD.在16时刻,两导线框中产生的感应电动势相等,易错点1交变电流的产生与规律,答案,2.CD【解题思路】设两圆弧半径长度为L,磁感应强度为B,转动角速度为,线框M、N转动,半径切割磁感线产生的感应电动势E=12BL2,由于导线框匀速转动,进入磁场时,产生的感应电动势是恒定的,两导线框中均不会产生正弦交流电,故A错误。以转动4为时间元分段分析可知,M线框在转一周内感应电流的方向是逆时针、逆时针、顺时针、顺时针。N线框中的感应电流是逆时针、零、顺时针、零,所以两导线框的周期相等,都为T,则C正确。根据有效值的定义,对M线框,2T=2RT,对N线框,只有一半时间有感应电流,212T=2RT,则IM=2IN,故B错误。在t