高考物理一轮复习 考点精讲 第25讲　交变电流的产生和描述（解析版）

第25讲交变电流的产生和描述目录考点一正弦式交变电流的产生及变化规律 1考点二交流电有效值的求解 2考点三交变电流“四值”的比较 6练出高分 16考点一正弦式交变电流的产生及变化规律1．交变电流的产生(1)线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动．(2)两个特殊位置的特点：①线圈平面与中性面重合时，S⊥B，Φ最大，eq\f(ΔΦ,Δt)＝0，e＝0，i＝0，电流方向将发生改变．②线圈平面与中性面垂直时，S∥B，Φ＝0，eq\f(ΔΦ,Δt)最大，e最大，i最大，电流方向不改变．(3)电流方向的改变：线圈通过中性面时，电流方向发生改变，一个周期内线圈两次通过中性面，因此电流的方向改变两次．(4)交变电动势的最大值Em＝nBSω，与转轴位置无关，与线圈形状无关．2．交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)规律物理量函数表达式图象磁通量Φ＝Φmcosωt＝BScosωt电动势e＝Emsinωt＝nBSωsinωt电压u＝Umsinωt＝eq\f(REm,R＋r)sinωt电流i＝Imsinωt＝eq\f(Em,R＋r)sinωt（2023•天津二模）一正弦式交变电流的i﹣t图像如图所示。下列说法正确的是（）A．在t＝0.1s时线圈平面与磁场平行 B．该交变电流的频率为2Hz C．在t＝0.2s时电流方向改变 D．该交变电流的表达式为i＝2cos5πtA【解答】解：A．在t＝0.1s时，通过线圈平面的电流为零，磁通量最大，与磁场垂直，故A错误；B．该交变电流的周期为T＝0.4s，频率为f=1C．在t＝0.2s时电流方向改变不变，故C错误；D．由图像可知Im＝2A，ω=2πT=故选：D。如图垂直于纸面向里的有界匀强磁场中有一个矩形线框abcd，线框以OO'为轴匀速转动，OO'与磁场右边界重合。若线框中产生电流的峰值为Im，由图示位置开始计时，则下列可以正确描述线框中电流随时间变化的图像是（）A． B． C． D．【解答】解：图示时刻开始，由楞次定律判断出线圈中感应电流方向为：a→d→c→b→a线圈中产生的感应电动势表达式为e＝﹣Emsinωt＝﹣BSωsinωt，S是线圈面积的一半，则感应电流的表达式为i=eR=故线圈中感应电流按正弦规律变化，根据数学知识得知，故ABC错误，D正确；故选：D。（2023•西宁二模）图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，为交流电流表．线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示，以下判断正确的是（）A．电流表的示数为10A B．线圈转动的角速度为50rad/s C．0.01s时线圈平面与磁场方向垂直 D．0.02s时电阻R中电流的方向自右向左【解答】解：A、由题图乙可知交流电电流的最大值是Im＝102A，周期T＝0.02s，由于电流表的示数为有效值，故示数I=IB、角速度ω=2πT=C、0.01s时线圈中的感应电流达到最大，感应电动势最大，则穿过线圈的磁通量变化最快，磁通量为0，故线圈平面与磁场方向平行，故C错误；D、由楞次定律可判断出0.02s时流过电阻的电流方向自左向右，故D错误；故选：A。（多选）（2023•山西模拟）如图1所示，线圈处于垂直线圈平面的磁场中，且知B＝B0cosωt，中间“菱形”为利用二极管的单向导电性设计的桥式整流电路，其与线圈连接为直流电动机供电。已知整流桥电路的输出电压与时间的关系图线如图2所示，直流电动机的输入功率为10W，电动机线圈的电阻为4Ω，电动机正常工作，则下列判断正确的是（）A．磁感应强度B＝B0cosωt，其中ω＝20πrad/s B．t＝0.35s时，磁场磁感应强度的瞬时值一定为零 C．电动机中的电流方向由P向Q D．电动机的输出功率为9W【解答】解：C、根据二极管的单向导电性，分析图1中的桥式整流电路可知，线圈中产生的正弦交流电的正、负半周期内的电流皆整合为方向自上向下即由Q流向P，流过电动机的脉冲电流，故C错误；A、由图2可知，线圈中交流电的周期为0.1s，磁感应强度变化周期为0.2s，所以ω=2πT=故A错误；B、由图2可知t＝0.35s时，线圈的输出电压最大，由法拉第电磁感应定律得：e=则磁通量变化率最大，线圈磁通量Φ＝0，磁场磁感应强度为零，故B正确；D、由图2可知，整流桥输出的直流电的峰值为Um＝202V有效值为U=U因电动机正常工作且额定功率为10W，所以流过电动机的电流为I=P所以，电动机的输出功率为P出＝P﹣I2R＝10W﹣0.52×4W＝9W故D正确。故选：BD。（2023•南京模拟）某种发电机的原理如图所示，矩形线圈处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，可绕与磁场方向垂直的固定轴OO′匀速转动，角速度为ω。已知线圈的匝数为n，ab边长为L1，bc边长为L2，线圈总电阻为r，线圈与阻值为R的外电路连接，交流电压表为理想电表。求：（1）线圈从图示位置转过90°的过程中，通过电阻R的电量q。（2）发电机正常工作时，交流电压表的示数U。【解答】解：（1）由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势为：E=nΔϕ根据欧姆定律可得：I=E通过电阻R的电量为：I=q联立得通过的电量为q=n（2）根据题意可知，最大的感应电动势Em＝nBSω得交变电流的最大值I则电压表示数为U=答：（1）线圈从图示位置转过90°的过程中，通过电阻R的电量为nB（2）发电机正常工作时，交流电压表的示数为nBL考点二交流电有效值的求解1．正弦式交流电的有效值：I＝eq\f(Im,\r(2))，U＝eq\f(Um,\r(2))，E＝eq\f(Em,\r(2))2．非正弦式交流电有效值的求解需根据电流的热效应进行计算．（2023•沧州一模）如图所示，面积为S、电阻为R的单匝矩形闭合导线框abcd处于磁感应强度为B的垂直纸面向里的匀强磁场中（cd边右侧没有磁场）。若线框从图示位置开始绕与cd边重合的竖直固定轴以角速度ω开始匀速转动，则线框旋转一周的过程中，下列说法正确的是（）A．线框中感应电动势的最大值为BSω2B．线框中感应电动势的有效值为BSω2C．线框中感应电流的有效值为BSω2D．从图示位置开始转过π6的过程中，通过导线某横截面的电荷量为【解答】解：A．线框中产生感应电动势的最大值Em＝BSω故A错误；BC．由有效值的定义得(可得E有=故B正确，C错误；D．线框转过π6后，此时线框的有效面积为根据q=可得通过某横截面的电荷量为q=故D错误。故选：B。（2023•衡阳二模）电流i随时间t变化的关系如图，它的有效值是（）A．10A B．103A C．2【解答】解：根据有效值的定义，可得Q=可以知道一个周期3s内：Q=I1解得：I有＝10A，故A正确，BCD错误。故选：A。（2023•河北模拟）如图甲、乙所示分别是A、B两种交流电的i﹣t关系图像，则A、B两种交流电的有效值之比为（）A．3：2 B．30：6 C．2：【解答】解：设A、B两种交流电的有效值分别为I1、I2根据电流的热效应，对甲图有I解得图甲中电流的有效值I对乙图有I解得图乙中电流的有效值I则A、B两种交流电的有效值之比I1故选：A。（2023•四川一模）如图，一半圆形线圈绕竖直直径所在的轴线OO′匀速转动，OO′右侧有一垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场。已知半圆形线圈半径为r，线圈电阻不计，外接电阻大小为R，半圆形线圈匀速转动的角速度为ω，则通过电阻R上电流的有效值为（）A．2πr2Bω2R B．π【解答】解：线圈转动产生正弦式交变电流，感应电动势的峰值Em＝BSω＝Bω×12πr设感应电动势的有效值为E，则：E2RT=(Em由闭合电路的欧姆定律可知，感应电流的有效值I=E故选：D。（多选）如图甲所示为某一小型风力交流发电机的原理图，线圈的匝数为n＝100、总电阻为r＝5Ω，负载电阻R＝10Ω，A为理想交流电流表。线圈从转到中性面位置开始计时，该发电机的电动势随时间的变化规律如图乙所示，下列说法正确的是（）A．电动势的瞬时值为e＝300sin100πt（V） B．电动势的有效值为1502C．电流表的示数为14.1A D．t＝0.02s时通过线圈的磁通量为6【解答】解：A、由图可知，交流电的周期为T＝0.04s电动势的最大值为Em＝300V线圈转动的角速度ω=2πT=则电动势的瞬时值e＝Emsinωt＝300sin50πt（V）故A错误；B、电动势的有效值E=故B正确；C、电流表的示数I=故C正确；D、电动势的峰值Em＝nBSωt＝0.02s时，穿过线圈的磁通量最大，为Φm=BS=Em故D错误。故选：BC。考点三交变电流“四值”的比较交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较物理量物理含义重要关系适用情况及说明瞬时值交变电流某一时刻的值e＝Emsinωti＝Imsinωt计算线圈某时刻的受力情况峰值最大的瞬时值Em＝nBSωIm＝eq\f(Em,R＋r)讨论电容器的击穿电压有效值跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值E＝eq\f(Em,\r(2))U＝eq\f(Um,\r(2))I＝eq\f(Im,\r(2))适用于正(余)弦式交变电流(1)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热等)(2)电气设备“铭牌”上所标的一般是有效值(3)保险丝的熔断电流为有效值平均值交变电流图象中图线与时间轴所夹的面积与时间的比值eq\x\to(E)＝Bleq\x\to(v)eq\x\to(E)＝neq\f(ΔΦ,Δt)eq\x\to(I)＝eq\f(\x\to(E),R＋r)计算通过电路横截面的电荷量（多选）如图所示为自行车车头灯发电机的结构示意图。转动轴的一端装有一对随轴转动的磁极，另一端装有摩擦小轮。线圈绕在固定的U形铁芯上，自行车车轮转动时，通过摩擦小轮带动磁极转动，使线圈中产生正弦式交变电流，给车头灯供电。已知自行车车轮的半径为r，摩擦小轮的半径为r0，线圈的匝数为n，横截面积为S，总电阻为R0，磁极在线圈处产生的磁场可视为匀强磁场，其磁感应强度大小为B，车头灯的电阻恒为R，当车轮转动的角速度为ω时，假设摩擦小轮与车轮之间没有相对滑动，下列说法正确的是（）A．摩擦小轮的角速度ω0与车轮转动的角速度ω大小相等 B．车头灯两端的电压为2nBSωrRC．车头灯的电功率与自行车速度的平方成正比 D．线圈的匝数越多，穿过线圈的磁通量的变化率越小，则产生的感应电动势越大【解答】解：AB、因为摩擦小轮与车轮之间没有相对滑动，所以它们的线速度大小相等，即有ωr＝ω0r0所以摩擦小轮的角速度ω0=ωr所以车头灯两端的电压为U=RR+R0•C、由上可知，车头灯两端的电压U与车轮转动的角速度ω成正比，而车轮行进的速度v＝ωr所以车头灯两端的电压U与自行车速度v成正比，根据车头灯的电功率P=UD、穿过线圈的磁通量与匝数无关，当车轮转动的角速度ω一定时，匝数越多，穿过线圈的磁通量的变化率不受影响，根据法拉第电磁感应定律E＝nΔΦΔt故选：BC。为发展新能源，某科研小组制作了一个小型波浪发电机，磁铁固定在水中，S极上套有一个浮筒，浮筒上绕有线圈，其截面示意图如图甲所示。浮筒可随波浪上下往复运动切割磁感线而产生电动势，线圈中产生的感应电动势随时间按正弦规律变化，如图乙所示，线圈电阻r＝2Ω，把线圈与阻值R＝8Ω的小灯泡串联，小灯泡恰好正常发光。下列说法正确的是（）A．小灯泡的额定电压为3V B．线圈中电流的有效值为0.5A C．发电机的输出功率为1.28W D．一周期内线圈产生的焦耳热为0.32J【解答】解：AB由乙图可知，感应电动势有效值为.E=根据闭合电路的欧姆定律，线圈中的电流I=由此时小灯泡正好正常发光，小灯泡的额定电压U＝IR＝0.4×8V＝3.2V，故AB错误；C.发电机输出功率为P＝UI＝0.4×3.2W＝1.28W，故C正确；D.根据焦耳定律，一周期内线圈产生的焦耳热为Q＝I2rT＝0.42×2×0.4J＝0.128J，故D错误。故选：C。发电机的示意图如甲所示，边长为L的正方形金属框，在磁感应强度为B的匀强磁场中以恒定角速度绕OO′轴转动，阻值为R的电阻两端的电压如图乙所示。其他电阻不计，图乙中的Um为已知量。在金属框转动一周的过程中（）A．框内电流方向不变 B．电动势的有效值为12UmC．流过电阻的电荷量为4BLD．电阻产生的焦耳热为π【解答】解：A、当线框转动时，框内电流方向每经过中性面一次都要变化一次，故A错误；B、由图乙可知，电动势的最大值为Um，该电流等效为正弦式交流电，故电动势的有效值为U=UC、金属框转过半周流过电阻的电荷量为：q=I•Δt=ΔΦΔtD、因为Um＝BωL2，则ω=UmB故选：C。（2022•湖南模拟）空间被等分成8个区域，每隔1个区域分布着匀强磁场，磁感应强度大小和磁场方向如图所示。半径为l、电阻为r、圆心角为45°的扇形线框绕圆心O在纸面内逆时针匀速转动，角速度大小为ω，则线框内电流的有效值为（）A．10Bωl28r B．10Bωl【解答】解：根据E＝BLV，当线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中转动时，产生的感应电动势时，E＝Blv=Bl×ωl2=12ωBl2；当线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中转动时，产生的感应电动势时，E′＝2Blv，解得E′＝ωBl2，每个周期内，前故电流的有效值I=E故选：B。（2022•海淀区校级三模）如图1所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图2中曲线a、b所示，则（）A．曲线a表示的交变电动势有效值为15v B．曲线a表示的交变电动势频率为25Hz C．曲线a、b对应的线圈转速之比为2：3 D．t＝0时刻穿过线圈平面的磁通量均为零【解答】解：A、根据图2可知曲线a，交流电的最大值为Ema＝15V，有效值为EaB、根据图2可知曲线a，交流电的周期为Ta＝0.04s，故交变电动势的频率为f=1C、由图可知，a的周期为Ta＝4×10﹣2s；b的周期为Tb＝6×10﹣2s，则由n=1T可知，转速与周期成反比，故转速之比为：na：nb＝Tb：TD、t＝0时刻，线圈产生的感应电动势为零，此时线圈位于中性面位置，穿过线圈平面的磁通量均最大，故D错误；故选：B。（2023•平谷区一模）如图所示，位于竖直平面内的矩形金属线圈abcd，可绕过bc和ad边中点且垂直于磁场方向的轴OO'匀速转动。已知矩形线圈ab边和cd边的长度L1＝50cm，bc边和ad边的长度L2＝20cm，匝数n＝100匝，线圈的总电阻r＝2.0Ω。线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D（集流环）焊接在一起，并通过电刷同R＝18Ω的定值电阻相连接。线圈所在空间存在水平向右的匀强磁场，磁感应强度B＝0.2T。在外力驱动下线圈绕轴OO'转动的角速度ω＝20rad/s。计算中取π＝3.14。求：（1）通过电阻R的电流最大值；（2）在线圈转动一周的过程中，整个电路产生的焦耳热；（3）线圈由图示位置（即线圈平面与磁场方向垂直的位置）转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量。【解答】解：（1）由题意，根据法拉第电磁感应定律，可得线圈中产生感应电动势的最大值为Em＝nBSω其中S=代入相关数据求得Em＝40V根据闭合电路欧姆定律，得通过电阻R的电流最大值I（2）线圈中产生感应电流的有效值为I=得在线圈转动一周的过程中，整个电路产生的焦耳热Q热=联立代入相关数据求得Q热＝12.56J（3）线圈由图示位置（即线圈平面与磁场方向垂直的位置）转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量q=nΔΦ(R+r)ΔΦ＝BΔS＝BL1代入相关已知数据求得q＝0.1C答：（1）通过电阻R的电流最大值为2.0A；（2）在线圈转动一周的过程中，整个电路产生的焦耳热为12.56J；（3）线圈由图示位置（即线圈平面与磁场方向垂直的位置）转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量为0.1C。如图所示区域内存在匀强磁场，磁场的边界由x轴和y＝2sineq\f(π,2)x曲线围成(x≤2m)，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＝0.5Ω，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C解析线框通过磁场区，产生的感应电流先增大后减小，形成正弦交流电，周期为eq\f(2l,v)＝0.4s，感应电动势最大值为Em＝Blv＝8V，有效值为4eq\r(2)V，感应电流最大值为16A，有效值为8eq\r(2)A，则水平拉力最大值为Fm＝BIml＝12.8N，A错误；拉力的最大功率为Pm＝Fmv＝128W，B错误；线框匀速通过，拉力做的功等于焦耳热，Q＝I2Rt＝25.6J，C正确，D错误．练出高分一．选择题（共10小题）1．（2023•莆田模拟）某家庭电路两端的电压u随时间t变化关系如图所示，下列说法正确的是（）A．该交流电的频率为100Hz B．该交流电的电压有效值为311V C．交流电压表测得该电压表示数为220V D．该交流电的电压表达式为u＝220sin100πt（V）【解答】解：A．该交流电的周期为T＝2×10﹣2s则该交流电的频率为f=1BC．该交流电的电压最大值为311V，则该交流电的电压有效值为U=即交流电压表测得该电压表示数为220V，故B错误，C正确；D．该交流电的电压表达式为u＝311sin100πt（V），故D错误。故选：C。2．（2023•南宁二模）某旋转磁极式风力发电机原理如图所示，被风吹动的风叶带动磁铁旋转，使通过线圈的磁通量发生变化，从而产生感应电流。已知风速与发电机的转速成正比，线圈与定值电阻R构成闭合回路，线圈的电阻不能忽略。下列说法正确的是（）A．风速越大，感应电流的频率越小 B．交流电压表的有效值与风速无关 C．风速一定的情况下，减少线圈的匝数，电压表读数增大 D．风速一定的情况下，发电机的功率大于线圈电阻的电功率【解答】解：A、风速与发电机的转速成正比，风速越大，转速越大，频率与转速成正比，转速越大，频率越大，故A错误；B、风速越大，转速越大，角速度ω＝2πn越大，感应电动势的峰值为Em＝nBSω则感应电动势的峰值越大，有效值E=EC、电压表测电阻R两端的电压，设线圈内阻为r，则UR=RD、风速一定的情况下，发电机的功率等于电阻的电功率与线圈电阻的电功率之和，故D正确。故选：D。3．（2023•丰台区二模）某正弦式交变电流随时间变化的图像如图所示。下列说法正确的是（）A．此交变电流的有效值为5A B．t＝1.0×10﹣2s时，线圈位于中性面 C．t＝1.5×10﹣2s时，穿过线圈的磁通量最大 D．t＝2.0×10﹣2s时，穿过线圈的磁通量变化率最大【解答】解：A、根据图像可知，电流的最大值为5A，则有效值为：I=IB、t＝1.0×10﹣2s时，电流为零，则此时磁通量最大，线圈位于中性面，故B正确；C、t＝1.5×10﹣2s时，电流最大，则此时磁通量最小，故C错误；D、t＝2.0×10﹣2s时电流最小，则此时感应电动势最小，因此穿过线圈的磁通量变化率也最小，故D错误；故选：B。4．（2023•朝阳区一模）如图是某交流发电机的示意图。当线圈abcd绕垂直于匀强磁场方向的转轴OO'匀速转动时，电路中产生电流的最大值为Im，外电路的电阻为R。图示位置线圈平面与磁场方向垂直。已知线圈转动的周期为T。下列说法正确的是（）A．在图示位置，穿过线圈的磁通量的变化率为零 B．在图示位置，线圈中的电流方向为a→b→c→d C．在一个周期内，外电路产生的焦耳热为Im2D．从图示位置开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系式为i=【解答】解：A、在图示位置，线圈与磁场垂直，位于中性面位置，磁通量最大，磁通量变化率为零，故A正确；B、在图示位置，电路中电流为零，故B错误；C、求解焦耳热时要用有效值计算，则一个周期内，外电路产生的焦耳热为Q＝（Im2）D、图示位置为中性面，则从图示位置开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系式为i＝Imsin2πT故D错误。故选：A。5．（2023•丹东模拟）如图所示，圆形闭合金属线圈在水平匀强磁场中匀速转动，转动周期为T，竖直转轴OO'过圆心且垂直于磁场方向。从线圈平面与磁场方向平行开始计时，当t=TA．43V B．436V C．24V【解答】解：由题可知，从线圈平面与磁场方向平行开始计时，根据法拉第电磁感应定律可知线圈产生的感应电动势表达式为：e＝Emcosωt当t=T6解得：Em＝8V故线圈感应电动势的有效值为E=E故选：D。6．（2023•石景山区一模）如图所示为交流发电机的示意图，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO'匀速转动，发电机的电动势随时间的变化规律为e＝20sin100πt（V）．下列说法正确的是（）A．此交流电的频率为100Hz B．此交流电动势的有效值为20V C．当线圈平面转到图示位置时产生的电动势为零 D．当线圈平面转到图示位置时磁通量的变化率最大【解答】解：A、根据e＝20sin100πt（V）可知交流电的角速度ω＝100πrad/s，故交流电的频率f=ωB、根据e＝20sin100πt（V）可知交流电压的最大值为Em＝20V，交流电的有效值E=ECD、图示位置，线圈位于与中性面垂直位置，此时穿过线圈的磁通量最为零，磁通量的变化率最大，产生的感应电动势最大，故C错误，D正确；故选：D。7．图示是交流发电机的示意图，线圈的两条边分别与两个金属滑环连在一起，线圈逆时针匀速转动时，角速度为ω，通过滑环和电刷保持与外电路的连接，为清楚起见。图中只画了一匝线圈，磁场可视为匀强磁场。下列关于此发电机工作时的说法中，正确的是（）A．线圈转动到甲图和丙图所示的位置时，穿过线圈的磁通量最大，电路中的电流为零 B．线圈转动到乙图和丁图所示的位置时，穿过线圈的磁通量为零，电路中的电流为零 C．线圈从甲图所示位置逆时针转动到丁图所示位置的过程中，电路中电流的方向改变4次 D．线圈从乙图或丁图所示的位置开始转动时，电路中电流随时间变化的规律为i＝Imsinωt【解答】解：A、线圈经过甲图和丙图位置时，线圈处于中性面位置，此时穿过线圈的磁通量最大，产生的感应电动势最小为零，则电流为零，故A正确；B、线圈经过乙图和和丁图位置时，穿过线圈的磁通量为零，产生的感应电动势最大，则电流最大，故B错误；C、线圈每经过一次中性面位置，电流的方向改变一次，故线圈从甲图所示位置逆时针转动到丁图所示位置的过程中，电路中电流的方向改变2次，故C错误；D、线圈从乙图或丁图所示的位置开始转动时，线圈从与中性面垂直位置开始计时，电路中电流随时间变化的规律为i＝Imcosωt，故D错误。故选：A。8．（2022•连云港模拟）某种除颤器的简化电路，由低压直流电源经过电压变换器变成高压电，然后整流成几千伏的直流高压电，对电容器充电，如图甲所示。除颤时，经过电感等元件将脉冲电流（如图乙所示）作用于心脏，实施电击治疗，使心脏恢复窦性心律。某次除颤过程中将电容为20μF的电容器充电至6.0kV，电容器在时间t0内放电至两极板间的电压为0。其他条件不变时，下列说法正确的是（）A．线圈的自感系数L越大，放电脉冲电流的峰值越小 B．线圈的自感系数L越小，放电脉冲电流的放电时间越长 C．电容器的电容C越小，电容器的放电时间越长 D．在该次除颤过程中，流经人体的电荷量约为120C【解答】解：A、线圈的自感系数L越大，阻碍电流的感抗XL＝2πfL越大，则放电电流越小，放电脉冲电流的峰值也越小，故A正确；BC、振荡电路的振荡的振荡周期为：T＝2πLC；电容器在时间t0内放电至两极板间的电压为0，即：t0=TD、电容为C＝20μF＝2×10﹣6F的电容器充电至U＝6.0kV＝6000V，则电容器储存的电量为：Q＝CU＝2×10﹣6×6000C＝0.12C，故在该次除颤过程中，流经人体的电荷量约为0.12C，故D错误。故选：A。9．如图甲所示为一台小型旋转电枢式交流发电机的构造示意图，内阻r＝1Ω，外电路电阻R2＝R2＝18Ω，电路中其余电阻不计，发电机的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈匝数n＝10，转动过程中穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按正弦规律变化，如图乙所示，取π＝3.14，则（）A．t＝1.57×10﹣2s时，该小型发电机的电动势为零 B．t＝3.14×10﹣2s时，矩形线圈转到中性面位置 C．串联在外电路中的交流电流表的示数为2A D．感应电动势的最大值为20V【解答】解：AB、在t＝1.57×10﹣2s和t＝3.14×10﹣2s时，穿过线圈内的磁通量为0，则线圈转到中性面的垂面位置，感应电动势最大，故AB错误；CD、线圈转动过程中产生感应电动势的最大值为：Em＝nBSω＝nΦm×2πT=10×1.0×10﹣2×2π3.14×10−2V＝20V，有效值为：E=故选：D。10．如图甲为交流发电机的原理图，矩形线圈abcd匝数N＝10匝、电阻r＝2Ω，矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固