新高考物理三轮冲刺突破练习专题22交变电流（全国通用）（解析版）

专题22交变电流目录TOC\o"1-2"\h\u考向一正弦交变电流的产生及变化规律 1考查方式一交变电流的产生过程分析 1考查方式二交变电流的函数表达式的理解 3考查方式三交变电流的图象分析 3考向二交变电流“四值”的理解与应用 5考查方式一峰值 5考查方式二有效值 7考查方式三平均值 8考查方式四“四值”的综合应用 9【题型演练】 12考向一正弦交变电流的产生及变化规律1．交流电产生过程中的两个特殊位置图示概念中性面位置与中性面垂直的位置特点B⊥SB∥SΦ＝BS，最大Φ＝0，最小e＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝0，最小e＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝nBSω，最大感应电流为零，方向改变感应电流最大，方向不变2.正弦式交变电流的变化规律磁通量：Φ＝Φmcosωt；电动势：e＝Emsinωt；电流：i＝Imsinωt.考查方式一交变电流的产生过程分析【例1】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．【答案】D【详解】在SKIPIF1<0内，由于线圏在匀强磁场中从中性面开始转动，故产生正弦式交变电流，在SKIPIF1<0内都有感应电流，整个周期都有感应电流，所以ABC错误；D正确；故选D。[变式]发电机的结构示意图如图所示，正方形金属框SKIPIF1<0通过两半圆形金属环及导线与电阻SKIPIF1<0构成一闭合回路，在匀强磁场中以恒定角速度绕SKIPIF1<0轴转动，下列关于通过金属框的磁通量SKIPIF1<0及通过电阻SKIPIF1<0的电流i随时间SKIPIF1<0变化的图像可能正确的是（）A．B．C． D．【答案】AD【详解】当金属框在匀强磁场中以恒定角速度绕SKIPIF1<0轴转动时，通过的磁通量和产生的感应电流大小和方向都随时间周期性变化。AB．当线框从经过中性面开始计时，磁通量随时间余弦规律变化；当线框从垂直于中性面开始计时磁通量随时间正弦规律变化，A正确，B错误；CD．当线框从经过中性面开始计时，线框中的电流随时间正弦规律变化；金属框通过两半圆形金属环及导线与电阻R构成一闭合回路，由楞次定律知通过电阻R的电流方向不变，都是向左通过，C错误，D正确。故选AD。考查方式二交变电流的函数表达式的理解【例2】一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生的电动势e＝200eq\r(2)·sin100πt(V)，那么()A．该交变电流的频率是100HzB．当t＝0时，线圈平面恰好与中性面垂直C．当t＝eq\f(1,200)s时，e达到峰值D．该交变电流的电动势的有效值为200eq\r(2)V【答案】C.【解析】由交变电流的电动势瞬时值表达式e＝nBSω·sinωt可知，交变电流的频率f＝eq\f(ω,2π)＝eq\f(100π,2π)Hz＝50Hz，选项A错误；在t＝0时，电动势瞬时值为0，线圈平面恰好在中性面处，选项B错误；当t＝eq\f(1,200)s时，e达到峰值Em＝200eq\r(2)V，选项C正确；该交变电流的电动势的有效值E＝eq\f(Em,\r(2))＝200V，选项D错误．[变式]一交流电压为u＝100eq\r(2)sin(100πt)V，由此表达式可知()A．用电压表测该电压其示数为50VB．该交流电压的周期为0.02sC．将该电压加在“100V,100W”的灯泡两端，灯泡的实际功率小于100WD．t＝eq\f(1,400)s时，该交流电压的瞬时值为50V【答案】B【解析】由交流电压瞬时值表达式可知电压的有效值为100V，故用电压表测该电压其示数为100V，选项A错误；ω＝100πrad/s，则周期T＝eq\f(2π,ω)＝0.02s，选项B正确；该电压加在“100V,100W”的灯泡两端，灯泡恰好正常工作，选项C错误；将t＝eq\f(1,400)s代入瞬时值表达式得电压的瞬时值为100V，选项D错误．考查方式三交变电流的图象分析【例3】电阻为1Ω的矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动，线圈的电动势随时间变化的图象如图所示．现把线圈的电动势加在电阻为9Ω的电热丝上，则下列说法正确的是()A．线圈转动的角速度为31.4rad/sB．如果线圈转速提高一倍，则电流发生改变C．电热丝两端的电压U＝100eq\r(2)VD．电热丝的发热功率P＝1800W【答案】BD【解析】从图中可知T＝0.02s，ω＝eq\f(2π,T)＝314rad/s，故选项A错误；其他条件不变，如果线圈转速提高一倍，角速度ω变为原来的两倍，则电动势最大值Em＝NBSω变为原来的两倍，电压的有效值为原来的两倍，根据欧姆定律可知电流发生改变，故选项B正确；该交流电压的最大值为200V，所以有效值为100eq\r(2)V，U＝eq\f(9,9＋1)×100eq\r(2)V＝90eq\r(2)V，故选项C错误；根据P＝eq\f(U2,R)得P＝eq\f(90\r(2)2,9)W＝1800W，选项D正确．[变式]在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化．设线圈总电阻为2Ω，则()A．t＝0时，线圈平面平行于磁感线B．t＝1s时，线圈中的电流改变方向C．t＝1.5s时，线圈中的感应电动势最大D．一个周期内，线圈产生的热量为8π2J【答案】AD【解析】.t＝0时，磁通量为零，磁感线与线圈平面平行，A正确；当磁感线与线圈平面平行时，磁通量变化率最大，感应电动势最大，画出感应电动势随时间变化的图象如图，由图可知，t＝1s时，感应电流没有改变方向，B错误；t＝1.5s时，感应电动势为0，C错误；感应电动势最大值Em＝NBSω＝NΦmeq\f(2π,T)＝100×0.04×eq\f(2π,2)(V)＝4π(V)，有效值E＝eq\f(\r(2),2)×4π(V)＝2eq\r(2)π(V)，Q＝eq\f(E2,R)T＝8π2(J)，D正确．考向二交变电流“四值”的理解与应用交变电流“四值”的比较物理量重要关系适用情况及说明瞬时值e＝Emsinωti＝Imsinωt计算线圈某时刻的受力情况峰值Em＝nBSωIm＝eq\f(Em,R＋r)讨论电容器的击穿电压有效值E＝eq\f(Em,\r(2))，U＝eq\f(Um,\r(2))，I＝eq\f(Im,\r(2))(只适用于正弦式交变电流)(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”上所标的值(3)保险丝的熔断电流(4)交流电表的读数平均值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)计算通过电路截面的电荷量考查方式一峰值矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴转到与磁感线平行时，感应电动势有最大值SKIPIF1<0。此时电阻电路中的电流及用电器两端电压也有最大值SKIPIF1<0，SKIPIF1<0。最大值SKIPIF1<0和线圈形状无关，和垂直磁场的转动轴的选取无关，即SKIPIF1<0一定，SKIPIF1<0不变。最大值在实际中有一定的指导意义，所有使用交变电流的用电器，其最大耐压值，应大于其使用的交流电压的最大值，电容器上的标示电压，即其耐压值，是电容器所允许加的电压的最大值。【例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像如图2所示，则A．SKIPIF1<0=0.005s时线框的磁通量变化率为零B．SKIPIF1<0=0.01s时线框平面与中性面重合C．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【答案】B【详解】由图2可知T=0.02s，Em=311V，根据正弦式交变电流有效值和峰值的关系可得，该交变电流的有效值为E=SKIPIF1<0=SKIPIF1<0V=220V，故C错误，根据周期和频率的关系可得，该交变电流的频率为，f=SKIPIF1<0=SKIPIF1<0Hz=50Hz，故D错误；由图2可知t=0.01时，e=0所以该交流电从中性面开始计时，故B正确；t=0.005s时，e=311V，由法拉第电磁感应定律可得磁通量的变化率最大为311V，故A错误。故选B．[变式]低压卤素灯在家庭电路中使用时需要变压器降压。若将“SKIPIF1<0”的交流卤素灯直接通过变压器（视为理想变压器）接入电压为SKIPIF1<0的交流电后能正常工作，则（）A．卤素灯两端的电压有效值为SKIPIF1<0 B．变压器原、副线圈的匝数比为55∶3C．流过卤素灯的电流为SKIPIF1<0 D．卤素灯的电阻为SKIPIF1<0【答案】B【详解】A．卤素灯上标记的额定电压SKIPIF1<0即为卤素灯两端的电压有效值，A错误；B．根据理想变压器的原理可知SKIPIF1<0B正确；C．流过卤素灯的电流为SKIPIF1<0C错误；D．卤素灯是非线性元件，电阻随着电压不同而改变，D错误。故选B。考查方式二有效值（1）定义有效值时要注意“三同”，即电阻相同、时间相同、产生热量相同。（2）在计算交变电流通过导体产生的热量和电功率以及确定保险丝的熔断电流时，只能用交变电池的有效值。如电功率的计算式：SKIPIF1<0中，SKIPIF1<0均为有效值。（3）在交流电路中，电压表、电流表、功率表等电子仪表的示数均为交变电流的有效值。在没有具体说明的情况下，所给出的交变电流的电压、电流及电功率指的都是有效值。（4）我国民用交变电流：照明电压SKIPIF1<0和动力电压SKIPIF1<0都是有效值。【例5】一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q方；若该电阻接到正弦交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q正．该电阻上电压的峰值均为u0，周期均为T，如图所示．则Q方∶Q正等于()A．1∶eq\r(2) B．eq\r(2)∶1C．1∶2 D．2∶1【答案】D【解析】.根据焦耳定律知热量与方波中的电流方向的变化无关，故Q方＝eq\f(ueq\o\al(2,0),R)T；而正弦交流电电压的有效值等于峰值的eq\f(1,\r(2))，故Q正＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(u0,\r(2))))\s\up12(2),R)T＝eq\f(1,2)·eq\f(ueq\o\al(2,0),R)T，所以eq\f(Q方,Q正)＝eq\f(2,1)，D正确．[变式]如图甲所示，将阻值为R＝5Ω的电阻接到内阻不计的正弦交变电源上，电流随时间变化的规律如图乙所示，电流表串联在电路中测量电流的大小．对此，下列说法正确的是()A．电阻R两端电压变化规律的函数表达式为u＝2.5sin200πt(V)B．电阻R消耗的电功率为1.25WC．如图丙所示，若此交变电流由一矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生，当线圈的转速提升一倍时，电流表的示数为1AD．这一交变电流与图丁所示电流比较，其有效值之比为eq\f(1,\r(2))【答案】AD【解析】图乙所示电流的最大值为Im＝0.5A，周期为T＝0.01s，其角速度为ω＝eq\f(2π,T)＝200πrad/s，由欧姆定律得Um＝ImR＝2.5V，所以R两端电压瞬时值的表达式为u＝2.5sin200πt(V)，选项A正确；该电流的有效值为I＝eq\f(Im,\r(2))，电阻R消耗的电功率为P＝I2R，解得P＝0.625W，选项B错误；电流表的示数为有效值，该交变电流由图丙所示矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生，当转速提升一倍时，电动势的最大值Em＝nBSω为原来的2倍，电路中电流的有效值也是原来的2倍，为2×eq\f(0.5,\r(2))A≠1A，选项C错误；图乙中的正弦交变电流的有效值为eq\f(0.5,\r(2))A，图丁所示的交变电流虽然方向发生变化，但大小恒为0.5A，故有效值之比为eq\f(1,\r(2))，选项D正确．考查方式三平均值交变电流的图象中，图线和横轴（SKIPIF1<0轴）所围面积跟时间的比值，称为交变电流的平均值。交变电流的平均值与交变电流的方向及所取时间长短均有关，其数值可根据法拉第电磁感应定律SKIPIF1<0计算。如正弦式电流，其正半周期或负半周期的平均电动势大小为SKIPIF1<0，而一个周期内的平均电动势却为零。当需要求某段时间内通过某一面积的电荷量时，只能用SKIPIF1<0求解。【例7】如图所示，面积为S、匝数为N、电阻为r的正方形导线框与阻值为R的电阻构成闭合回路，理想交流电压表并联在电阻R的两端．线框在磁感应强度为B的匀强磁场中，以与电路连接的一边所在直线为轴垂直于磁场以角速度ω匀速转动，不计其他电阻，则下列说法正确的是()A．若从图示位置开始计时，线框中感应电动势的瞬时值表达式为e＝NBSωsinωtB．线框通过中性面前后，流过电阻R的电流方向将发生改变，1秒钟内流过电阻R的电流方向改变eq\f(ω,π)次C．线框从图示位置转过60°的过程中，通过电阻R的电荷量为eq\f(NBS,2R＋r)D．电压表的示数跟线框转动的角速度ω大小无关【答案】ABC【解析】从图示位置开始计时，即从线框处于中性面位置开始计时，感应电动势瞬时值表达式e＝NBSωsinωt，选项A正确；线框通过中性面前后，流过电阻R的电流方向发生改变，每转1周电流方向改变2次，1秒钟内线框转动圈数为eq\f(1,T)＝eq\f(ω,2π)，故流过电阻R的电流方向改变2×eq\f(ω,2π)＝eq\f(ω,π)次，选项B正确；线框从图示位置转过60°的过程中，通过电阻R的电荷量Δq＝eq\x\to(I)Δt＝eq\f(\x\to(E),R＋r)Δt＝Neq\f(ΔΦ,R＋r)，而ΔΦ＝BΔS＝eq\f(1,2)BS，故Δq＝eq\f(NBS,2R＋r)，选项C正确；电压表的示数U＝eq\f(RE,R＋r)，而E＝eq\f(NBSω,\r(2))，故U∝ω，选项D错误．【变式】如图所示，电阻为r的单匝矩形线圈面积为S，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以角速度ω匀速转动．匀强磁场的磁感应强度为B，t＝0时刻线圈平面与磁场垂直，各电表均为理想交流电表，则()A．滑片P下滑时，电压表的读数不变B．图示位置线圈中的感应电动势最大C．线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R的电荷量为eq\f(2BS,R＋r)D．1s内流过R的电流方向改变eq\f(ω,π)次【答案】CD【解析】滑片P下滑时，外电阻增大，电压表的读数变大，A错误；图示位置穿过线圈的磁通量最大，感应电动势为零，B错误；线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R的电荷量q＝eq\f(ΔΦ,R＋r)＝eq\f(2BS,R＋r)，C正确；一个周期内线圈2次通过中性面，电流方向改变2次，交流电的频率为eq\f(ω,2π)，所以1s内流过R的电流方向改变eq\f(ω,π)次，D正确．考查方式四“四值”的综合应用【例7】．(2019·北京海淀质检)如图甲所示，长、宽分别为L1、L2的矩形金属线框位于竖直平面内，其匝数为n，总电阻为r，可绕其竖直中心轴O1O2转动．线框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，并通过电刷和定值电阻R相连．线框所在空间有水平向右均匀分布的磁场，磁感应强度B的大小随时间t的变化关系如图乙所示，其中B0、B1和t1均为已知量．在0～t1的时间内，线框保持静止，且线框平面和磁场垂直；t1时刻后线框在外力的驱动下开始绕其竖直中心轴以角速度ω匀速转动．求：(1)0～t1时间内通过电阻R的电流大小；(2)线框匀速转动后，在转动一周的过程中电流通过电阻R产生的热量；(3)线框匀速转动后，从图甲所示位置转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量．【答案】(1)eq\f(nL1L2（B1－B0）,（R＋r）t1)(2)πRωeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(nB1L1L2,R＋r)))eq\s\up12(2)(3)eq\f(nB1L1L2,R＋r)【解析】(1)0～t1时间内，线框中的感应电动势E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(nL1L2（B1－B0）,t1)根据闭合电路欧姆定律可知，通过电阻R的电流I＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(nL1L2（B1－B0）,（R＋r）t1).(2)线框产生感应电动势的最大值Em＝nB1L1L2ω感应电动势的有效值E＝eq\f(\r(2),2)nB1L1L2ω通过电阻R的电流的有效值I＝eq\f(\r(2)nB1L1L2ω,2（R＋r）)线框转动一周所需的时间t＝eq\f(2π,ω)此过程中，电阻R产生的热量Q＝I2Rt＝πRωeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(nB1L1L2,R＋r)))eq\s\up12(2).(3)线框从图甲所示位置转过90°的过程中，平均感应电动势eq\x\to(E)＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(nB1L1L2,Δt)平均感应电流eq\x\to(I)＝eq\f(nB1L1L2,Δt（R＋r）)通过电阻R的电荷量q＝eq\x\to(I)Δt＝eq\f(nB1L1L2,R＋r).【变式】(2019·北京市海淀区高三上学期期末)如图所示，闭合的矩形导体线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，沿着OO′方向观察，线圈沿逆时针方向转动。已知匀强磁场的磁感应强度为B，线圈匝数为n，ab边的边长为l1，ad边的边长为l2，线圈总电阻为R，转动的角速度为ω。图中线圈平面与磁场方向平行。(1)从线圈经过图示位置开始计时，写出线圈内的感应电动势随时间变化的函数关系式；(2)求经过时间t，线圈电阻产生的热量；(3)从线圈经过图示位置开始计时，求线圈转过30°角时间内通过线圈导线某截面的电荷量。【答案】(1)e＝nBl1l2ωcosωt(2)eq\f(n2B2ω2l\o\al(2,1)l\o\al(2,2),2R)t(3)eq\f(nBl1l2,2R)【解析】(1)线圈切割磁感线产生的最大感应电动势为Em＝nBl1l2ω，从线圈经过图示位置开始计时，线圈内的感应电动势随时间变化的函数关系式为e＝nBl1l2ωcosωt。(2)线圈转动过程中电流的有效值：I＝eq\f(Im,\r(2))＝eq\f(Em,\r(2)R)＝eq\f(nBl1l2ω,\r(2)R)，经过时间t，线圈电阻产生的热量为：Q＝I2Rt＝eq\f(n2B2ω2l\o\al(2,1)l\o\al(2,2),2R)t。(3)线圈从图示位置转过30°角的时间内，平均感应电动势eq\x\to(E)＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(B×sin30°×S,Δt)＝eq\f(nBl1l2,2Δt)平均感应电流eq\x\to(I)＝eq\f(\x\to(E),R)＝eq\f(nBl1l2,2RΔt)，通过线圈导线某截面的电荷量q＝eq\x\to(I)Δt＝eq\f(nBl1l2,2R)。

【题型演练】张家口市坝上地区的风力发电场是北京冬奥会绿色电能的主要供应地之一，其发电、输电简易模型如图所示，已知风轮机叶片转速为每秒z转，通过转速比为SKIPIF1<0的升速齿轮箱带动发电机线圈高速转动，发电机线圈面积为S，匝数为N，匀强磁场的磁感应强度为B，SKIPIF1<0时刻，线圈所在平面与磁场方向垂直，发电机产生的交变电流经过理想变压器升压后。输出电压为U。忽略线圈电阻，下列说法正确的是（）A．发电机输出的电压为SKIPIF1<0B．发电机输出交变电流的频率为SKIPIF1<0C．变压器原、副线圈的匝数比为SKIPIF1<0D．发电机产生的瞬时电动势SKIPIF1<0【答案】C【详解】B．发电机线圈的转速为nz，输出交变电流的频率为SKIPIF1<0B错误；A．线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的为正弦交流电，最大值为SKIPIF1<0输出电压的有效值为SKIPIF1<0A错误；C．变压器原、副线圈的匝数比为SKIPIF1<0C正确；D．发电机产生的瞬时电动势为SKIPIF1<0D错误。故选C。2．如图所示，半径为r的半圆形金属线框放置在磁感应强度B的匀强磁场中，MN两点连线与磁场垂直，线框绕MN连线以角速度ω匀速转动，灯泡电阻为R，其它电阻不计，则（）A．通过灯泡的电流方向不变 B．图示位置回路磁通量变化最快C．灯泡两端电压为SKIPIF1<0 D．由图示位置转过180°过程中通过灯泡的电荷量为0【答案】C【详解】A．线框绕MN连线以角速度ω匀速转动，产生正弦式交变电流，故A错误；B．图示位置穿过回路的磁通量最大，磁通量变化率为零，故B错误；C．感应电动势的最大值为SKIPIF1<0有效值为SKIPIF1<0由于其它电阻不计，灯泡两端电压为SKIPIF1<0故C正确；D．由图示位置转过180°过程中感应电动势的平均值为SKIPIF1<0由图示位置转过180°过程中通过灯泡的电荷量为SKIPIF1<0故D错误。故选C。3．（多选）发电机的示意图如图甲所示，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。其它电阻不计，图乙中的Um为已知量。则金属框转动一周（）A．框内电流方向不变 B．电动势的最大值为UmC．流过电阻的电荷SKIPIF1<0 D．电阻产生的焦耳热SKIPIF1<0【答案】BD【详解】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，而线圈和外电路接点处通过换向器，保证电流的方向不发生变化，从而使加在电阻两端的电压方向保持不变，A错误；B．由图乙可知，电动势的最大值为Um，B正确；C．线圈转过半周，则流过电阻的电荷量为SKIPIF1<0则金属框转过一周流过电阻的电荷量为SKIPIF1<0C错误；D．因为SKIPIF1<0则SKIPIF1<0金属框转过一周电阻产生的焦耳热SKIPIF1<0D正确。故选BD。4．（多选）某兴趣小组为了研究圆柱体铁芯的涡流热功率，构建了如图所示的分析模型，用电阻率为SKIPIF1<0的硅钢薄片绕成一个内径为SKIPIF1<0、厚度为SKIPIF1<0、高度为SKIPIF1<0的圆柱面，其中SKIPIF1<0。沿平行于圆柱面轴线方向存在磁感应强度SKIPIF1<0的磁场。则此硅钢薄片中（

）A．感应电动势的有效值为SKIPIF1<0B．瞬时感应电动势的表达式为SKIPIF1<0C．发热功率为SKIPIF1<0D．磁场变化的一个周期内通过此硅钢薄片的电荷量一定不为零【答案】AC【详解】AB．由于SKIPIF1<0，可认为通过硅钢薄片的磁通量表达式为SKIPIF1<0根据法拉第电磁感应定律，可知瞬时感应电动势的表达式为SKIPIF1<0则感应电动势的最大值为SKIPIF1<0感应电动势的有效值为SKIPIF1<0故A正确，B错误；C．根据电阻定律，硅钢薄片的电阻为SKIPIF1<0硅钢薄片的发热功率为SKIPIF1<0故C正确；D．根据正弦式交变电流规律可知，磁场变化的一个周期内通过此硅钢薄片的电荷量一定为零，故D错误。故选AC。小型交流发电机的矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间的关系是正弦函数．将发电机与一个标有“6V,6W”的小灯泡连接形成闭合回路，不计电路的其他电阻．当线圈的转速为n＝5r/s时，小灯泡恰好正常发光，则电路中电流的瞬时值表达式为 ()A．i＝sin5t(A) B．i＝sin10πt(A)C．i＝1.41sin5t(A) D．i＝1.41sin10πt(A)【答案】D【解析】因为小灯泡正常发光，所以电路中电流的有效值为I＝eq\f(P,U)＝1A，则电流的最大值为Im＝eq\r(2)A≈1.41A．因为转速n＝5r/s，且ω＝2nπ，所以ω＝10πrad/s，故电路中电流的瞬时值表达式为t＝1.41·sin10πt(A)，选项D正确．图甲所示为一台小型发电机构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律如图乙所示．发电机线圈内阻为1Ω，外接灯泡的电阻为9Ω恒定不变，则下列说法中正确的为 ()A．电压表的示数为6VB．发电机的输出功率为4WC．在1.0×10－2s时刻，穿过线圈的磁通量最大D．在1.0×10－2s时刻，穿过线圈的磁通量变化率最大【答案】C【解析】根据图乙所示的产生的电动势随时间变化的正弦规律图象可知，电动势最大值为6eq\r(2)V，有效值为E＝6V，由闭合电路欧姆定律，I＝E/(R＋r)＝0.6A，电流表示数为0.6A，电压表的示数为U＝IR＝0.6×9V＝5.4V，选项A错误．发电机的输出功率为P＝UI＝5.4×0.6W＝3.24W，选项B错误．在1.0×10－2s时刻，产生的感应电动势为零，说明磁通量变化率为零，线圈正在通过中性面位置，穿过线圈的磁通量最大，选项C正确，D错误．如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10AB．线圈转动的角速度为50πrad/sC．0.01s时线圈平面与磁场方向平行D．0.02s时电阻R中电流的方向自右向左【答案】AC【解析】电流表的示数为交变电流的有效值10A，A项正确；由ω＝eq\f(2π,T)可得，线圈转动的角速度为ω＝100πrad/s，B项错误；0.01s时，电路中电流最大，故该时刻通过线圈的磁通量最小，即该时刻线圈平面与磁场平行，C项正确；根据楞次定律可得，0.02s时电阻R中电流的方向自左向右，D项错误．如图所示为一交流电压随时间变化的图象．每个周期内，前三分之一周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定．根据图中数据可得，此交流电压的有效值为()A．7.5V B．8VC．2eq\r(15)V D．3eq\r(13)V【答案】C【解析】.根据电流的热效应有eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(6V,\r(2))))eq\s\up12(2)·eq\f(1,R)·eq\f(T,3)＋eq\f(（9V）2,R)·eq\f(2T,3)＝eq\f(U2,R)T，解得U2＝(60V)2，所以U＝2eq\r(15)V，C项正确．如图所示，在xOy直角坐标系中的第二象限有垂直坐标平面向里的匀强磁场，第四象限有垂直坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小均为B.直角扇形导线框半径为L、总电阻为R，在坐标平面内绕坐标原点O以角速度ω逆时针匀速转动．线框从图中所示位置开始转动一周的过程中，线框内感应电流的有效值是()A．I＝eq\f(BL2ω,R) B．I＝eq\f(BL2ω,2R)C．I＝0 D．I＝eq\f(BLω,2R)【答案】B.【解析】从图示位置转过90°的过程中，即在0～eq\f(T,4)时间内，线框中的感应电动势为E＝eq\f(1,2)BL2ω，感应电流沿顺时针方向；在转过90°至180°的过程中，即在eq\f(T,4)～eq\f(T,2)时间内，线框中的感应电动势仍为E＝eq\f(1,2)BL2ω，感应电流沿逆时针方向；在转过180°至270°的过程中，即在eq\f(T,2)～eq\f(3T,4)时间内，线框中的感应电动势仍为E＝eq\f(1,2)BL2ω，感应电流沿逆时针方向；在转过270°至360°的过程中，即在eq\f(3T,4)～T时间内，线框中的感应电动势仍为E＝eq\f(1,2)BL2ω，感应电流沿顺时针方向．根据有效值的定义知I＝eq\f(BL2ω,2R).B项正确．有一种自行车，它有能向自行车车头灯泡供电的小型发电机，其原理示意图如图甲所示；图中N、S是一对固定的磁极，磁极间有一固定在绝缘转轴上的矩形线圈，转轴的一端有一个与自行