夯基保分練(一)交變電流的產(chǎn)生及其描述[A級eq\a\vs4\al(——)保分練]1.(2017·德州模擬)矩形線圈的匝數(shù)為50，在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動時，穿過線圈的磁通量隨時間的變化規(guī)律如圖所示，下列結(jié)論正確的是()A．在t＝0.1s和t＝0.3s時，電動勢最大B．在t＝0.2s和t＝0.4s時，電動勢改變方向C．電動勢的最大值是50πVD．在t＝0.4s時，磁通量變化率最大，其值為100πWb/s解析：選C在t＝0.1s和t＝0.3s時，磁通量最大，此時電動勢為零，且電動勢改變方向，選項(xiàng)A、B錯誤；電動勢的最大值是Em＝nBSω＝nΦmeq\f(2π,T)＝50×0.2×eq\f(2π,0.4)V＝50πV，選項(xiàng)C正確；在t＝0.4s時，磁通量為零，但是磁通量變化率最大，其值為eq\f(ΔΦ,Δt)＝BSω＝Φmeq\f(2π,T)＝0.2×eq\f(2π,0.4)Wb/s＝πWb/s，選項(xiàng)D錯誤。2.某線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交變電流的圖像如圖所示，由圖中信息可以判斷()A．在A、C時刻線圈處于中性面位置B．在B、D時刻穿過線圈的磁通量為零C．從A～D線圈轉(zhuǎn)過的角度為2πD．若從O～D歷時0.02s，則在1s內(nèi)交變電流的方向改變了100次解析：選D由題中交變電流的圖像可知，A、C時刻的感應(yīng)電流最大，對應(yīng)的感應(yīng)電動勢最大，線圈處于垂直于中性面的位置，選項(xiàng)A錯誤；在B、D時刻感應(yīng)電流為零，對應(yīng)的感應(yīng)電動勢為零，即磁通量的變化率為零，此時磁通量最大，選項(xiàng)B錯誤；從A～D，經(jīng)歷的時間為eq\f(3,4)周期，線圈轉(zhuǎn)過的角度為eq\f(3,2)π，選項(xiàng)C錯誤；若從O～D歷時0.02s，則交變電流的周期為0.02s，而一個周期內(nèi)電流的方向改變兩次，所以1s內(nèi)交變電流的方向改變了100次，選項(xiàng)D正確。3.(2017·濰坊昌樂檢測)如圖所示電路中，電源電壓u＝311sin100πtV，A、B間接有“220V,440W”的電暖寶、“220V,220W”的抽油煙機(jī)、交流電壓表及保險(xiǎn)絲。下列說法正確的是()A．交流電壓表的示數(shù)為311VB．電路要正常工作，保險(xiǎn)絲的額定電流不能小于3eq\r(2)AC．電暖寶發(fā)熱功率是抽油煙機(jī)發(fā)熱功率的2倍D．抽油煙機(jī)1min消耗的電能為1.32×104J解析：選D由電源電壓u＝311sin100πtV可知該交變電壓的有效值為220V，故交流電壓表的示數(shù)為220V，A錯誤；電路正常工作時，電路的總功率為660W，故對應(yīng)的電流有效值為3A，保險(xiǎn)絲的額定電流為交變電流的有效值，B錯誤；抽油煙機(jī)為非純電阻用電器，故不能直接利用功率的大小比較電暖寶與抽油煙機(jī)的發(fā)熱功率，C錯誤；抽油煙機(jī)1min消耗的電能為W＝Pt＝1.32×104J，D正確。4．先后用不同的交流電源給同一盞燈泡供電，第一次燈泡兩端的電壓隨時間按正弦規(guī)律變化(如圖甲所示)；第二次燈泡兩端的電壓變化規(guī)律如圖乙所示。若甲、乙圖中的U0、T所表示的電壓、周期值是相同的，則以下說法正確的是()A．第一次，燈泡兩端的電壓有效值是eq\f(U0,2)B．第二次，燈泡兩端的電壓有效值是eq\f(3U0,2)C．第一、第二次，燈泡的電功率之比是2∶9D．第一、第二次，燈泡的電功率之比是1∶5解析：選D第一次，燈泡兩端電壓的有效值為U1＝eq\f(U0,\r(2))，功率P1＝eq\f(U\o\al(2,1),R)＝eq\f(U\o\al(2,0),2R)。第二次，設(shè)燈泡兩端電壓的有效值為U2，則eq\f(2U02,R)·eq\f(T,2)＋eq\f(－U02,R)·eq\f(T,2)＝eq\f(U\o\al(2,2),R)T，解得U2＝eq\r(\f(5,2))U0，功率P2＝eq\f(U\o\al(2,2),R)＝eq\f(5U\o\al(2,0),2R)，則P1∶P2＝1∶5，故A、B、C錯誤，D正確。5．如圖所示為一個經(jīng)雙可控硅調(diào)節(jié)后加在電燈上的電壓，正弦交流電的每一個二分之一周期中，前面四分之一周期被截去，則現(xiàn)在電燈上電壓的有效值為()A．UmB.eq\f(Um,\r(2))C.eq\f(Um,3)D.eq\f(Um,2)解析：選D由題給圖像可知，交流電壓的變化規(guī)律具有周期性，可用電流熱效應(yīng)的等效法求解。設(shè)電燈的阻值為R，正弦式交流電壓的有效值與峰值的關(guān)系是U＝eq\f(Um,\r(2))，由于調(diào)節(jié)后一個周期內(nèi)半個周期有交流電壓，一周期內(nèi)交流電產(chǎn)生的熱量為Q＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(Um,\r(2))))2,R)·eq\f(T,2)＝eq\f(U\o\al(2,m),2R)·eq\f(T,2)，設(shè)現(xiàn)在交流電壓的有效值為U，由電流熱效應(yīng)得Q＝eq\f(U\o\al(2,m),2R)·eq\f(T,2)＝eq\f(U2,R)·T，所以該交流電壓的有效值U＝eq\f(Um,2)，D正確。[B級eq\a\vs4\al(——)拔高練]6.在如圖所示的電路中，電阻R1與R2阻值相同，和R1并聯(lián)的D為理想二極管(正向電阻可看做零，反向電阻可看做無窮大)，在A、B間加一正弦交流電u＝20eq\r(2)·sin100πtV，則加在R2上的電壓有效值為()A．10VB．20VC．15VD．5eq\r(10)V解析：選D由于R1＝R2，當(dāng)二極管上有正向電流時，R1短路，加在R2上電壓有效值為20V，當(dāng)二極管上有反向電流時，R1、R2串聯(lián)，R2上電壓有效值為10V，由eq\f(U2,R2)·T＝eq\f(20V2,R2)·eq\f(T,2)＋eq\f(10V2,R2)·eq\f(T,2)得U＝5eq\r(10)V，D正確。7.(2017·大連模擬)如圖所示，矩形線圈面積為S，匝數(shù)為N，線圈電阻為r，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中繞OO′軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，外電路電阻為R，當(dāng)線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過60°的過程中，下列判斷正確的是()A．電壓表的讀數(shù)為eq\f(NBSω,\r(2))B．通過電阻R的電荷量為q＝eq\f(NBS,2R＋r)C．電阻R所產(chǎn)生的焦耳熱為Q＝eq\f(N2B2S2ωRπ,4R＋r2)D．當(dāng)線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過60°時的電流為eq\f(NBSω,2R＋r)解析：選B線圈在磁場中轉(zhuǎn)動產(chǎn)生正弦交流電，其電動勢的最大值為Em＝NBSω，電動勢的有效值為E＝eq\f(NBSω,\r(2))，電壓表的讀數(shù)等于交流電源的路端電壓，且為有效值，則U＝eq\f(NBSωR,\r(2)R＋r)，A錯誤；求通過電阻R的電荷量要用交流電的平均電流，即q＝eq\o(I,\s\up6(－))t＝eq\f(NΔΦ,R＋r)＝eq\f(N\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(BS－\f(1,2)BS)),R＋r)＝eq\f(NBS,2R＋r)，故B正確；計(jì)算電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱應(yīng)該用有效值，則電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為Q＝I2Rt＝eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(NBSω,\r(2)R＋r)))2R·eq\f(\f(π,3),ω)＝eq\f(πN2B2S2Rω,6R＋r2)，故C錯誤；線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過60°時的電流為瞬時值，則可用電流瞬時值表達(dá)式，大小為i＝eq\f(NBSω,R＋r)·sineq\f(π,3)＝eq\f(\r(3)NBSω,2R＋r)，故D錯誤。8.(2017·石家莊模擬)如圖所示為發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，其中N、S是永久磁鐵的兩個磁極，其表面呈