2019-2020学年高二物理鲁科版选修3-2同步课堂：(7)交变电流是怎样产生的 Word版含答案
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A.A B.B C.C D.D
10、如图所示电路，电阻 R1 与电阻 R2 阻值相同，都为 R 和 R1 并联的 D 为理想二极管（正向 电阻可看作零，反向电阻可看作无穷大），在 A、B 间加一正弦交流电 u 20 2 sin100 t(V) ， 则加在 R2 上的电压有效值为( )
11 答案及解析： 答案：BD 解析：
12 答案及解析： 答案：1. 线圈匝数 n=50,磁场的磁感应强度 B=0. 5T,线圈转动的角速度 2 f 2 1500 rad/s 50 rad/s
60 线圈的面积 S Ld 0.05m2 所以 Em nBS 196V
电流表的示数为 2 A，则下列表达式正确的是( )
A.感应电动势的瞬时值表达式为 e 400sin(200t)V B.R 两端的电压瞬时值表达式为 u 180 2 cos(200t)V C.任意时刻通过线圈磁通量的表达式为 2 3 102 sin(200t)Wb
3 D.任意时刻通过线圈磁通量的表达式为 2 cos(20πt)Wb
f 1 100 Hz 50Hz ,故 B 错误;当 t=0 时,e=0,此时线圈处在中性面的位置,故 D 错误. T 2
5 答案及解析： 答案：B
解析：由题意知，线圈产生的感应电动势瞬时值满足 e Em cost .电流表的示数为有效值.
那么电动势的有效值为 200 V,即 Em
A.理想电压表读数为 100V B.理想电流表读数为 0.75A C.电阻 R 消耗的电功率为 56W D.电阻 R 在 100s 内产生的热量为 5625J 9、如图（甲）所示，单匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中，线圈轴线 OO’ 与磁场边界重合。线圈按图示方向匀速转动。若从图示位置开始计时，并规定电流方向沿 a→b→c→d→a 为正方向，则线圈内感应电流随时间变化的图像是下图（乙）中的哪一个？ （）
从图示位置开始计时,有 e Emcost 196cos50 tV
2.若 r 0.02 ,则 r ' 50r 50 0.02 1
= R r ' 13 1 14, Im
≈ 196 A 14A 14
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i Imcost 14 cos 50 tA
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9 答案及解析： 答案：A 解析：
10 答案及解析： 答案：D
解析：加在柘 R2 的电压周期与正弦交流电的周期相等.但半个周期最大值为U1 20 2V ，
另半个周期最大值为U2 10
2V ，所以根据
U1 2
2
U2 2
2
T
U2
T
可得
R
R2R
U 5 10V ，选项 D 正确.
2 2
200V .故 Em
200
2V .又
2 200rad / s T
，故感应电动势的瞬时值表达式为 e 200 2 cos(200t)V ，R 两端的电压瞬时值表达式为
u R e 180 2 cos(200t)V ,选项 A 错误.B 正确；从峰值面开始计时.任意时刻通过线 Rr
A.电动势的有效值为 220V
B.交变电流的频率为 100Hz
C.电动势的最大值为 220V
D.t=0 时，线圈平面与中性面垂直
5、如图所示.矩形线圈 abcd 在匀强磁场中绕垂直于匀强磁场 B 的轴 OO 匀速转动，线圈匝
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数为 100 匝，转动周期为 s ，线圈的电阻 r 10Ω, R 90Ω ，若从图示位置开始计时， 100
A.10 V B.20 V C.15 V
D. 5 10 V
11、如图甲所示,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乙中曲线 a、b 所示,则( )
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A.曲线 a、b 对应的线圈转速之比为 2:3 B.两次 t=0 时刻线圈平面均与中性面重合 C.曲线 a 表示的交变电动势频率为 50Hz D.曲线 b 表示的交变电动势有效值为 52 2V 12、如图所示,匀强磁场的磁感应强度 B=0.5T,匝数为 n =50 的矩形线圈绕垂直于匀强磁场的 转轴 OO'匀速转动,每匝线圈长为 L=25 cm,宽为 d = 20 cm。线圈转速为 1500 r/min, 在匀速 转动过程中,从线圈平面与磁场平行时开始计时:
率为 P=110×1W=110W,A 正确；变压器的输出电压的最大值应为Um 2U2 110 2V ,B 错
误；由变压器的工作原理知 U1 U2
n1 n2
,解得 n1 n2
2 ,C 错误;又
I1 I2
n1 n2
,代入数据解得 I1
1 2
A,
又由图象可知该交流电的周期为 T=0.02s 则变压器原线圈电路中电流的函数表达式为
A.变压器的输入功率为 110W B.输出电压的最大值是 110V C.变压器原、副线圈匝数比是 1:2D.变压器原线圈电路中电流的函数表达式为 i1=sin100πt(A) 4、一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流的电动势为
e 220 2sin100πt V .关于这个交变电流，下列说法中正确的是（ ）
6、一只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,则下列说法中正确的是( )
A.t=0 时刻线圈平面与中性面垂直 B.t=0.01s 时刻 Φ 的变化率达最大 C.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
7、如图所示,单匝矩形闭合导线框 abcd 全部处于磁感应强度大小为 B、方向垂直纸面向里 的匀强磁场中,线框面积为 S,电阻为 R,线框绕与 cd 边重合的竖直同定转轴以角速度 ω 匀速
弦交变电动势为 e BS sin t ,由这一原理可判断,A 图符合题意;B 图中的转动轴不在线圈
所在平面内;C、D 图中的转动轴与磁场方向平行,而不是垂直。
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3 答案及解析：
答案：A
解析：由题图可知流过该灯泡的电流的有效值为 I2
im 2
2 A 1A ,因此变压器的输入功 2
圈磁通量的表达式为 Φ Φm sin t ，由 Em nΦm 得 Φm = 2 102 Wb ，故任意时刻通
过线圈磁通量的表达式为 Φ 2 102 sin(200t)Wb ，选项 CD 错误.
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6 答案及解析： 答案：B 解析：A、由甲图可知，t=0 时刻磁通量最大，线圈在中性面位置，而不是垂直，故 A 错误； B、t=0.01s 时刻，磁通量等于零，此时线圈与磁场平行，感应电动势最大，磁通量φ的变 化率达最大，故 B 正确； C、t=0.02s 时刻，磁通量最大，感应电动势为零，故 C 错误； D、由甲图知交流电动势的图象应为正弦图象，的 D 错误。 故选 B。
2R
3
2
1
BS
cos 60
BS
1 2
BS
,感应电动势的平均值为
E
|
t
|
1 BS 2
π
2BS 2π
,故 C 正确;感应电流的最大值为 Imax
BS R
,感应电流的有效
3
值 I Imax
2BS
,故 D 正确。
2 2R
8 答案及解析：
答案：BD
解析：根据电流的热效应,一个周期内产生的热量:
3.
因为 ωEm
196V , Im
14A ,则 e 一 t、i 一 t 图象分别
如图甲、乙所示:
解析：
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Q U2 T
100V 2
T
50 2
V
2
T
,解
R
R2
R2
得 U=75V,A 错误;电流表读数 I U 0.75A ,B 正确;电阻 R 消耗的电功率 P I 2R 56.25W ,C R
错误;电阻 R 在 100s 内产生的热量 Q 热=Pt=5625J,D 正确。
2、面积均为 S 的单匝线圈绕其对称轴或中心轴在匀强磁场 B 中以角速度 匀速转动,能产 生正弦交变电动势 e BS sin t 的图是( )
A.
B.
C.
D.
3、用 220V 的正弦交流电通过理想变压器对一灯泡供电,变压器输出电压是 110V,通过灯泡
的电流随时间变化的规律如图所示,则( )
转动,从图示位置开始计时。下列说法正确的是( )
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3BS
A.当转过 60°时,感应电动势的瞬时值为
2 BS
B.当转过 60°时,感应电流的瞬时值为
2R 2BS
C.在转过 60°的过程中,感应电动势的平均值为
2π 2BS
D.在转过 90°的过程中,感应电流的有效值为
2R
8、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 100Ω,则( )
交变电流是怎样产生的 1、关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流，下列说法中正确的是( ) A.线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次 B.线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向不变 C.线圈平面每经过中性面一次，感应电流和感应电动势方向都要改变一次 D.线圈转动一周，感应电流和感应电动势方向都要改变一次
7 答案及解析： 答案：ACD
解析：因为线框从中性面开始计时,所以感应电动势的瞬时值表达式为 e BS sin t ,转过
60°时,感应电动势的瞬时值 e0 BS sin 60
3 BS ,感应电流的瞬时值为 2
π
i0
e0 R
3BS ,故 A 正确,B 错误;转过 60°的时间为 t 3 π ,磁通量变化量
i1
2 sin100 t A ,D 错误。
2
4 答案及解析：
答案：A
解析：由 e 220 2sin100 t V 可知该交变电流的电动势的最大值为 220 2V ,即 311V,
有效值为 220V,故 A 正确,C 错误;线圈转动的角速度 100πrad/s,T 2 ,故其频率为
1.求交流感应电动势 e 的瞬时值表达式 2.若每匝线圈电阻 r=0.02Ω,外接一阻值为 R= 13Ω 的电阻,使线圈与外电路组成闭合电路, 写出感应电流 i 的瞬时值表达式; 3.画出(1)(2)中的 e—t、i—t 图象。
1 答案及解析： 答案：C 解析： 2 答案及解析： 答案：A 解析：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴(轴在线圈所在平面内)匀速转动,产生的正
A.A B.B C.C D.D
10、如图所示电路，电阻 R1 与电阻 R2 阻值相同，都为 R 和 R1 并联的 D 为理想二极管（正向 电阻可看作零，反向电阻可看作无穷大），在 A、B 间加一正弦交流电 u 20 2 sin100 t(V) ， 则加在 R2 上的电压有效值为( )
11 答案及解析： 答案：BD 解析：
12 答案及解析： 答案：1. 线圈匝数 n=50,磁场的磁感应强度 B=0. 5T,线圈转动的角速度 2 f 2 1500 rad/s 50 rad/s
60 线圈的面积 S Ld 0.05m2 所以 Em nBS 196V
电流表的示数为 2 A，则下列表达式正确的是( )
A.感应电动势的瞬时值表达式为 e 400sin(200t)V B.R 两端的电压瞬时值表达式为 u 180 2 cos(200t)V C.任意时刻通过线圈磁通量的表达式为 2 3 102 sin(200t)Wb
3 D.任意时刻通过线圈磁通量的表达式为 2 cos(20πt)Wb
f 1 100 Hz 50Hz ,故 B 错误;当 t=0 时,e=0,此时线圈处在中性面的位置,故 D 错误. T 2
5 答案及解析： 答案：B
解析：由题意知，线圈产生的感应电动势瞬时值满足 e Em cost .电流表的示数为有效值.
那么电动势的有效值为 200 V,即 Em
A.理想电压表读数为 100V B.理想电流表读数为 0.75A C.电阻 R 消耗的电功率为 56W D.电阻 R 在 100s 内产生的热量为 5625J 9、如图（甲）所示，单匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中，线圈轴线 OO’ 与磁场边界重合。线圈按图示方向匀速转动。若从图示位置开始计时，并规定电流方向沿 a→b→c→d→a 为正方向，则线圈内感应电流随时间变化的图像是下图（乙）中的哪一个？ （）
从图示位置开始计时,有 e Emcost 196cos50 tV
2.若 r 0.02 ,则 r ' 50r 50 0.02 1
= R r ' 13 1 14, Im
≈ 196 A 14A 14
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i Imcost 14 cos 50 tA
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9 答案及解析： 答案：A 解析：
10 答案及解析： 答案：D
解析：加在柘 R2 的电压周期与正弦交流电的周期相等.但半个周期最大值为U1 20 2V ，
另半个周期最大值为U2 10
2V ，所以根据
U1 2
2
U2 2
2
T
U2
T
可得
R
R2R
U 5 10V ，选项 D 正确.
2 2
200V .故 Em
200
2V .又
2 200rad / s T
，故感应电动势的瞬时值表达式为 e 200 2 cos(200t)V ，R 两端的电压瞬时值表达式为
u R e 180 2 cos(200t)V ,选项 A 错误.B 正确；从峰值面开始计时.任意时刻通过线 Rr
A.电动势的有效值为 220V
B.交变电流的频率为 100Hz
C.电动势的最大值为 220V
D.t=0 时，线圈平面与中性面垂直
5、如图所示.矩形线圈 abcd 在匀强磁场中绕垂直于匀强磁场 B 的轴 OO 匀速转动，线圈匝
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数为 100 匝，转动周期为 s ，线圈的电阻 r 10Ω, R 90Ω ，若从图示位置开始计时， 100
A.10 V B.20 V C.15 V
D. 5 10 V
11、如图甲所示,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乙中曲线 a、b 所示,则( )
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A.曲线 a、b 对应的线圈转速之比为 2:3 B.两次 t=0 时刻线圈平面均与中性面重合 C.曲线 a 表示的交变电动势频率为 50Hz D.曲线 b 表示的交变电动势有效值为 52 2V 12、如图所示,匀强磁场的磁感应强度 B=0.5T,匝数为 n =50 的矩形线圈绕垂直于匀强磁场的 转轴 OO'匀速转动,每匝线圈长为 L=25 cm,宽为 d = 20 cm。线圈转速为 1500 r/min, 在匀速 转动过程中,从线圈平面与磁场平行时开始计时:
率为 P=110×1W=110W,A 正确；变压器的输出电压的最大值应为Um 2U2 110 2V ,B 错
误；由变压器的工作原理知 U1 U2
n1 n2
,解得 n1 n2
2 ,C 错误;又
I1 I2
n1 n2
,代入数据解得 I1
1 2
A,
又由图象可知该交流电的周期为 T=0.02s 则变压器原线圈电路中电流的函数表达式为
A.变压器的输入功率为 110W B.输出电压的最大值是 110V C.变压器原、副线圈匝数比是 1:2D.变压器原线圈电路中电流的函数表达式为 i1=sin100πt(A) 4、一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流的电动势为
e 220 2sin100πt V .关于这个交变电流，下列说法中正确的是（ ）
6、一只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,则下列说法中正确的是( )
A.t=0 时刻线圈平面与中性面垂直 B.t=0.01s 时刻 Φ 的变化率达最大 C.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
7、如图所示,单匝矩形闭合导线框 abcd 全部处于磁感应强度大小为 B、方向垂直纸面向里 的匀强磁场中,线框面积为 S,电阻为 R,线框绕与 cd 边重合的竖直同定转轴以角速度 ω 匀速
弦交变电动势为 e BS sin t ,由这一原理可判断,A 图符合题意;B 图中的转动轴不在线圈
所在平面内;C、D 图中的转动轴与磁场方向平行,而不是垂直。
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3 答案及解析：
答案：A
解析：由题图可知流过该灯泡的电流的有效值为 I2
im 2
2 A 1A ,因此变压器的输入功 2
圈磁通量的表达式为 Φ Φm sin t ，由 Em nΦm 得 Φm = 2 102 Wb ，故任意时刻通
过线圈磁通量的表达式为 Φ 2 102 sin(200t)Wb ，选项 CD 错误.
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6 答案及解析： 答案：B 解析：A、由甲图可知，t=0 时刻磁通量最大，线圈在中性面位置，而不是垂直，故 A 错误； B、t=0.01s 时刻，磁通量等于零，此时线圈与磁场平行，感应电动势最大，磁通量φ的变 化率达最大，故 B 正确； C、t=0.02s 时刻，磁通量最大，感应电动势为零，故 C 错误； D、由甲图知交流电动势的图象应为正弦图象，的 D 错误。 故选 B。
2R
3
2
1
BS
cos 60
BS
1 2
BS
,感应电动势的平均值为
E
|
t
|
1 BS 2
π
2BS 2π
,故 C 正确;感应电流的最大值为 Imax
BS R
,感应电流的有效
3
值 I Imax
2BS
,故 D 正确。
2 2R
8 答案及解析：
答案：BD
解析：根据电流的热效应,一个周期内产生的热量:
3.
因为 ωEm
196V , Im
14A ,则 e 一 t、i 一 t 图象分别
如图甲、乙所示:
解析：
第9页共9页
Q U2 T
100V 2
T
50 2
V
2
T
,解
R
R2
R2
得 U=75V,A 错误;电流表读数 I U 0.75A ,B 正确;电阻 R 消耗的电功率 P I 2R 56.25W ,C R
错误;电阻 R 在 100s 内产生的热量 Q 热=Pt=5625J,D 正确。
2、面积均为 S 的单匝线圈绕其对称轴或中心轴在匀强磁场 B 中以角速度 匀速转动,能产 生正弦交变电动势 e BS sin t 的图是( )
A.
B.
C.
D.
3、用 220V 的正弦交流电通过理想变压器对一灯泡供电,变压器输出电压是 110V,通过灯泡
的电流随时间变化的规律如图所示,则( )
转动,从图示位置开始计时。下列说法正确的是( )
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3BS
A.当转过 60°时,感应电动势的瞬时值为
2 BS
B.当转过 60°时,感应电流的瞬时值为
2R 2BS
C.在转过 60°的过程中,感应电动势的平均值为
2π 2BS
D.在转过 90°的过程中,感应电流的有效值为
2R
8、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 100Ω,则( )
交变电流是怎样产生的 1、关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流，下列说法中正确的是( ) A.线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次 B.线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向不变 C.线圈平面每经过中性面一次，感应电流和感应电动势方向都要改变一次 D.线圈转动一周，感应电流和感应电动势方向都要改变一次
7 答案及解析： 答案：ACD
解析：因为线框从中性面开始计时,所以感应电动势的瞬时值表达式为 e BS sin t ,转过
60°时,感应电动势的瞬时值 e0 BS sin 60
3 BS ,感应电流的瞬时值为 2
π
i0
e0 R
3BS ,故 A 正确,B 错误;转过 60°的时间为 t 3 π ,磁通量变化量
i1
2 sin100 t A ,D 错误。
2
4 答案及解析：
答案：A
解析：由 e 220 2sin100 t V 可知该交变电流的电动势的最大值为 220 2V ,即 311V,
有效值为 220V,故 A 正确,C 错误;线圈转动的角速度 100πrad/s,T 2 ,故其频率为
1.求交流感应电动势 e 的瞬时值表达式 2.若每匝线圈电阻 r=0.02Ω,外接一阻值为 R= 13Ω 的电阻,使线圈与外电路组成闭合电路, 写出感应电流 i 的瞬时值表达式; 3.画出(1)(2)中的 e—t、i—t 图象。
1 答案及解析： 答案：C 解析： 2 答案及解析： 答案：A 解析：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴(轴在线圈所在平面内)匀速转动,产生的正