hb062.交流电的变化规律

1、第62节 交流电的变化规律1.2021年理综广东卷19.某小型发电机产生的交变电动势为e=50sin100 t( V),对此电动势，以下表述正确的有A. 最大值是50 . 2 VB. 频率是100HzC有效值是25 一 2 VD.周期是0.02s【解析】选CD。交变电动势瞬时值的表达式为e Em sin t NBS sin t =50sin100 tn故交变电动势的最大值为 50V，有效值为已备25尽，故A错C对。由2f 100得频率1是 f=50Hz，周期 T0.02s ,故B错D对。2.2021年山东卷17、如图甲所示为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匀强磁场，A为交

2、流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴00 /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像如图乙所 示。以下判断正确的选项是()A、 电流表的示数为10AB、 线圈转动的角速度为50 n rad/sC、0.01s时，线圈平面与磁场方向平行图甲10 2sD、0.02s时，电阻R中电流的方向自右向左答案：AC。解析：根据图乙可知正余弦交流电的最大值，电流表的示数是有效值，故答案A正确；根据图乙该交流电的周期T=0.02s,由100 rad/s，故B错误；0.01s时电流最大，故此0.02时线圈与磁场方向平行，故C正确；0.02s是电流的方向与计时起点电流方向相同，根据右手定

3、那么可判断电流方向 D3B-A ，故R中的电流由左向右，故 D错误。3. 2021年理综天津卷4.在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图1所示。产生的交变电动势的图象如图示，那么A . t=0.005s时线框的磁通量变化率为零B. t =0.01s时线框平面与中性面重合图1B:'J2所t/sC.线框产生的交变电动势有效值为311VD .线框产生的交变电动势频率为100Hz答：B【解析】由图2可知，该交变电动势瞬时值的表达式为e 311sin100 t V。当t=0.005s时，瞬时值通量最大，磁通量的变化率为零，B正确;有效值为220V , C错；交变电流的频率

4、为f=1/T= 3/2tf50Hz , D 错。4. 2021年福建卷15如图，实验室一台手摇交流发电机，内阻r=1.0 Q外接R=9.0 Q的电阻。闭合开关 S,当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势10、2sin 10 t(V)，那么e=311V，此时磁通量变化率最大，A错；同理当t=0.01s时，e=0V，此时线框处于中性面位置，磁对于正弦交变电流其有效值为Emax/寸2，题给电动势的A .该交变电流的频率为 10HzB .该电动势的有效值为10-2VC. 外接电阻R所消耗的电功率为10WD .电路中理想交流电流表A的示数为1.0A答：D解析：根据电动势的表达式可知该交流电流的周

5、期为2T 0.2 s，频率为 5Hz, A错；该交流电电动势的有效值为 10V, B错；外接电阻R所消耗的电功率为 P 12R 卫2 9W 9W , C9 1错；电流表的读数为该电路中电流的有效值:.0A , D 对。5.2021年海南卷3通过一阻值 R=100 Q的电阻的交变电流如下图，其周期为1s。电阻两端电压的有效值为A. 12VB . 4-10Vi/A11 11 1i 11 10.5；1 11：.0 t/s17IIi10.20.10-0.1-0.2C. 15VD . 8.5V答案：B6. 2021年理综全国卷B. 5.5 W-2度解析：由题意结合有效值的定义可得I2RT 2(1； R

6、|t I； RT)，将 I1=0.1A , I2=0.2Af代入可得流过电阻的电流的有效值I，故电阻两端电压的有效值为IR 4 . 10V，此题25选B。C. 7.8 10-2 度D. 11.0 10-2 度【答案】B【解析】：由W=Ult可得，这段时间内电风扇的用电量为112W=(220 >0.3 k +220 >0.4 k +220 >0.2 k ) >10-3kW-h=5.5 10-2度，选项 B 正确。6637. 2021年理综北京卷15. 一个小型电热器假设接在输出电压为10V的直流电源上消耗电功率为P;假设把它接在某个正弦交P流电源上，其消耗的电功率为二。如

7、果电热器电阻不变，那么此交流电源输出电压的最大值为2A .5VB.5 2VC .10VD.102 V解析：小型电热器的电阻不会改变，根据功率表达式和交流电的有效值有(10V)2R(Um/ )2，可得 Um10V，答案Co8. 2021年理综天津卷 7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，那么 ()A .两次t=0时刻线圈平面均与中性面重合B曲线a、b对应的线圈转速之比为 2： 3C.曲线a表示的交变电动势频率为 25HzD .曲线b表示的交变电动势有效值为10V【答案】AC【解析】根据法拉第电磁感应

8、定律，t=0时电动势瞬时值为 0,此时线圈应在中性面上，A正确。由题图可知，曲线 a、b周期比为2:3，那么转速比应为3:2, B错。曲线a周期为0.04s，那么频率为 25Hz , C正确。曲线b产生的电动势最大值由题图可知小于102V( 14.14V)，那么有效值小于10V, D 错。9. 2021年物理江苏卷13. (15分)某兴趣小组设计了一种发电装置，如下图.在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域4的圆心角a均为，磁场均沿半径方向.匝数铁芯9为N的矩形线圈abcd的边长ab=cd=l、bc=ad =2l.线圈以角速度 3绕中心轴匀速转 动,bc和ad边同时进入磁场.在磁场中，两条边

9、所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直.线圈的总电阻为r,外接 电阻为R.求：(1) 线圈切割磁感线时，感应电动势的大小 Em;(2) 线圈切割磁感线时，bc边所受安培力的大小F;(3) 外接电阻上电流的有效值I.解: (1) bc、ad边的运动速度v -,感应电动势Em 4NBIv，解得Em 2NBl2电流Im咼，安培力F2NBI ml，解得 F2 24N B l(3) 一个周期内，通电时间t4T,R上消耗的电能W Im2Rt，且W9I2RT解得I4NBI23(r R)XXXXXXXXXXXXXXXXXXPO 一10. 2021年理综安徽卷19.如下图的区域内有垂直于纸

10、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3匀速转动(O轴位于磁场边界)。那么线框内产生的感应电流的有 效值为BL2A.2R答案：DB. L2 c . "BL2 d . BL22R4R4R解析：交流电流的有效值是根据电流的热效应得出的，线框转动周期为T,而线框转动一周只有BL 了tbl2T/4的时间内有感应电流，那么有 (2 )2R I 2RT，所以IR44R。D正确。11.2021年理综四川卷20.如下图，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T,转轴O1O2垂直于磁场方向，线圈电阻为2QO从线圈平面与磁场方

11、向平行时开始计时，线圈转过60o时的感应电流为1A。那么A .线圈消耗的电功率为 4WB .线圈中感应电流的有效值为2AC.任意时刻线圈中的感应电动势为24cos tTD .任意时刻穿过线圈的磁通量为IsintT答案：A C解析：绕垂直于磁场方向的转轴在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈中产生正弦或余弦式交流电，由于从垂直中性面开始其瞬时表达式为i=I mCOS 0,得lm=i/COSB=A，那么感应电动势的最大值为Em= Imr=2 X2=4V , C正确，B错误；电功率为 P12r ( S )2 r 2 W , A正确；任意时刻穿 呵2过线圈的磁通量为T 2t中，当时间为-时 -，单位不正确，D

12、错；所以正确2答案是A C。12. 2021年理综安徽卷23. 16 分图1是交流发电机模型示意图。在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线圈abed可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴00'转动，由线圈引起的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕00'转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的竝冲性* B图3图2d f性- .-面ia中中电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路。图2是线圈的主视图，导线ab和cd分别用它们的横截面来表示。ab长度为Li, be长度为L2,线圈以恒定角速度 3逆时针转动。只考虑单匝线圈1 线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t时刻整个线圈中的感应电动势 e1的表达式；2 线圈平面处于与中性面成°夹角位置时开始计时，如图3所示，试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式；3假设线圈电阻为r，求线圈每转动一周电阻 R上产生的焦耳热。其它电阻均不计解：1 从0时刻起经过t时间，线框转过角度t , 线框边的线速度v r，得ab边vi= 3 i , ed边v2= 3 2切割速度为Vab=3 1 sin 3 t ved= 3 2 sin 3t ,两条边切割时产生感应电动势：Ei=BLi vab ,E2=