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交流电类型题总结学生版
交流电类型题总结
交变电流基础:
1、选对错
(1)交变电流的主要特征是电流的方向随时间周期性变化.( )
(2)大小变化而方向不变的电流也叫交变电流.( )
(3)线圈经过中性面时产生的感应电动势最大.( )
(4)在一个周期内,正弦交流电的方向改变两次.( )
(5)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时,一定会产生正弦式交变电流。
()
(6)线圈在磁场中转动的过程中穿过线圈的磁通量最大时,产生的感应电动势也最大。
()
(7)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动经过中性面时,线圈中的感应电动势为零,电流方向发生改变。
()
(8)交流电气设备上所标的电压和电流值是交变电流的有效值。
()
(9)交流电压表和电流表测量的是交流电的峰值。
()
命题点 交变电流的产生及描述
1、如图所示,KLMN是一个竖直的矩形导线框,全部处于磁感应强度为B的水平方向的匀强磁场中,线框面积为S,MN边水平,线框绕某竖直固定轴以角速度ω匀速转动。
在MN边与磁场方向的夹角达到30°的时刻(图示位置),导线框中产生的瞬时电动势e的大小和线框此时电流的方向分别为(已知线框按俯视的逆时针方向转动)( )
A.
BSω,电流方向为KNMLK
B.
BSω,电流方向为KNMLK
C.
BSω,电流方向为KLMNK
D.
BSω,电流方向为KLMNK
2、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,从图甲所示位置开始计时,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50πrad/s
C.t=0.01s时,线圈平面与磁场方向平行
D.t=0.02s时,电阻R中电流的方向自右向左
3、图甲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abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO′转动,由线圈引出的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕OO′转动的金属圆环相连接,金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触,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.图乙是线圈的主视图,导线ab和cd分别用它们的横截面来表示.已知ab长度为L1,bc长度为L2,线圈以恒定角速度ω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φ0夹角位置时开始计时,如图丙所示,试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式.
4、[人教版选修3-2P34T3改编]如图所示,单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,设磁感应强度为0.01T,线圈边长AB为20cm,宽AD为10cm,转速n为50r/s,则线圈转动时感应电动势的最大值为( )
A.1×10-2V B.3.14×10-2V
C.2×10-2VD.6.28×10-2V
5、[沪科版选修3-2P59T4改编]如图为某正弦式交变电流的图像,则该电流的瞬时值表达式为( )
A.i=10
sin(100πt)AB.i=10sin(10πt)A
C.i=20
sin(50πt)AD.i=20sin(100πt)A
6、一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生的电动势e=200
·sin100πt(V),下列说法正确的是( )
A.该交变电流的频率是100Hz
B.当t=0时,线圈平面恰好与中性面垂直
C.当t=
s时,e达到峰值
D.该交变电流的电动势的有效值为200
V
7、(多选)如图所示,图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦交流电的图像,当调整线圈转速后,所产生的正弦交流电的图像如图线b所示。
以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是( )
A.在图中t=0时刻穿过线圈的磁通量均为零
B.线圈先后两次转速之比为3∶2
C.交流电a的瞬时值表达式为u=10sin(5πt)V
D.交流电b的最大值为
V
交变电流瞬时值表达式的求解步骤
命题点 交变电流的有效值描述
1、对与错
(1)交变电流的有效值即为平均值.( )
(2)交变电流的最大值总是有效值的
倍.( )
(3)交变电流的平均值是有效值的
.( )
(4)有效值是峰值的
,只适用于正弦式交流电.( )
命题点1 利用有效值的定义分段求解
1、一线圈在变化的磁场中转动,线圈产生的电动势随时间的变化规律如图所示,Em为已知,则线圈电动势的有效值为( )
A.
EmB.
Em
C.
EmD.
Em
2、如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场,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ω匀速转动(O轴位于磁场边界).则线框内产生的感应电流的有效值为( )
A.
B.
C.
D.
3、(2019·金华调研)一只电阻分别通过四种不同形式的电流,电流随时间变化的情况如下列各图所示,在相同时间内电阻产生热量最大的是( )
4、( 把图像下半部分翻到t轴的上面)正弦交流电是由闭合线圈在匀强磁场中匀速转动产生的。
线圈中感应电动势随时间变化的规律如图所示,则此感应电动势的有效值为________V。
5、(仅余
周期的波形)家用电子调光灯的调光功能是用电子线路将输入的正弦交流电压的波形截去一部分来实现的,由截去部分的多少来调节电压,从而实现灯光的可调,比过去用变压器调压方便且体积小。
某电子调光灯经调整后电压波形如图所示,求灯泡两端电压的有效值。
6、(仅余
周期的波形)如图所示为一个经双可控硅调节后加在电灯上的电压,正弦交流电的每一个二分之一周期中,前面四分之一周期被截去。
现在电灯上电压的有效值为( )
A.Um B.
C.
D.
7、(上下波形的最大值不一致)电压u随时间t的变化情况如图所示,求电压的有效值。
12、图甲所示电压按正弦规律变化,图乙所示电压是正弦交流电的一部分。
下列说法正确的是( )
A.图乙所示的电压也是正弦交流电压
B.图甲所示电压的瞬时值表达式为u=10sin50πt(V)
C.图乙所示电压的周期与图甲所示电压周期相同
D.图甲所示电压的有效值比图乙所示电压的有效值小
命题点2交流电与二极管相连
1、、如图所示,在电阻两端并联二极管的电路中,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
sin(100πt)V,则加在R2上的电压有效值为( )
A.10VB.20V
C.15VD.5
V
2、(2019·惠州五校联考)如图甲所示,为一种调光台灯电路示意图,它通过双向可控硅电子器件实现了无级调节亮度。
给该台灯接220V的正弦交流电后加在灯管两端的电压如图乙所示,则此时交流电压表的示数为( )
A.220VB.110V
C.
VD.
V
3、某研究小组成员设计了一个如图所示的电路,已知纯电阻R的阻值不随温度变化。
与R并联的是一个理想的交流电压表,D是理想二极管(它的导电特点是正向电阻为零,反向电阻为无穷大)。
在A、B间加一交流电压,其瞬时值的表达式为u=20
sin100πt(V),则交流电压表的示数为( )
A.10V B.20V
C.15VD.14.1V
4、如图所示,N匝矩形导线框以角速度ω在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴OO′匀速转动,线框面积为S,线框的电阻为r,外电路接有电阻R、理想电流表和二极管D.二极管D具有单向导电性,即正向电阻为零,反向电阻无穷大.下列说法正确的是( )
A.图示位置电流表示数为0
B.R两端电压的有效值U=
NBSω
C.交流电流表的示数
D.一个周期内通过R的电荷量
命题点3 利用最大值、平均值、瞬时值的求解
1、(多选)如图甲所示,标有“220V 40W”的电灯和标有“20μF 300V”的电容器并联接到交流电源上,V为交流电压表。
交流电源的输出电压如图乙所示,闭合开关S,下列判断正确的是( )
A.t=
时刻,V的示数为零
B.电灯恰正常发光
C.电容器有可能被击穿
D.交流电压表V的示数保持110
V不变
2、(多选)如图所示,矩形线圈面积为S,匝数为N,线圈电阻为r,在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω匀速转动,外电路电阻为R。
下列判断正确的是( )
A.电压表的读数为
B.当线圈由图示位置转过30°的过程中,通过电阻R的电荷量为
C.在线圈转过一周的过程中,电阻R上产生的焦耳热为
D.当线圈由图示位置转过30°时,通过电阻R的电流为
3、如图所示,N=50匝的矩形线圈abcd,ab边长l1=20cm,ad边长l2=25cm,放在磁感应强度B=0.4T的匀强磁场中,外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO′轴以n=3000r/min的转速匀速转动,线圈电阻r=1Ω,外电路电阻R=9Ω。
t=0时线圈平面与磁感线平行,ab边正转出纸外、cd边转入纸里。
求:
(1)t=0时感应电流的方向;
(2)感应电动势的瞬时值表达式;
(3)线圈转一圈外力做的功;
(4)从图示位置转过90°的过程中流过电阻R的电荷量。
4、(2015·四川卷,4)小型手摇发电机线圈共N匝,每匝可简化为矩形线圈abcd,磁极间的磁场视为匀强磁场,方向垂直于线圈中心轴OO′,线圈绕OO′匀速转动,如图所示.矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0,不计线圈电阻,则发电机输出电压( )
A.峰值是e0B.峰值是2e0
C.有效值是
Ne0D.有效值是
Ne0
命题点4只有一半的磁场(只有一半的磁场)
1、如图所示,N匝矩形导线框以角速度ω绕对称轴OO′匀速转动,线框面积为S,线框电阻、电感均不计,在OO′左侧有磁感应强度为B的匀强磁场,外电路接有电阻R和理想电流表,那么可以确定的是( )
A.从图示时刻起,线框产生的瞬时电动势为e=NBωSsinωt
B.电流表的示数I=
NBS
C.R两端电压有效值U=
NBS
D.一个周期内R的发热量Q=
2、一个U形金属线框在匀强磁场中绕OO′轴以相同的角速度匀速转动,通过导线给同一电阻R供电,如图甲、乙所示.其中甲图中OO′轴右侧有磁场,乙图中整个空间均有磁场,两磁场感应强度相同.则甲、乙两图中交流电流表的示数之比为( )
A.1∶
B.1∶2
C.1∶4D.1∶1
命题点5转速扩大
1.(2014·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,则( )
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∶3
C.曲线a表示的交变电动势频率为25Hz
D.曲线b表示的交变电动势有效值为10V
命题点6 结合图象与结论求解
1、(2017·天津卷,6)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
2.(2016·课标卷Ⅲ,21)如图,M为半圆形导线框,圆心为OM;N是圆心角为直角的扇形导线框,圆心为ON;两导线框在同一竖直面(纸面)内;两圆弧半径相等;过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场,磁场方向垂直于纸面.现使线框M、N在t=0时从图示位置开始,分别绕垂直于纸面、且过OM和ON的轴,以相同的周期T逆时针匀速转动,则( )
A.两导线框中均会产生正弦交流电
B.两导线框中感应电流的周期都等于T
C.在t=
时,两导线框中产生的感应电动势相等
D.两导线框的电阻相等时,两导线框中感应电流的有效值也相等
3、(2018·银川十五中高三上学期质检)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=
B.I=
C.I=0D.I=
4、(2018·安徽四校高三第一次摸底考试)如图所示,竖直面内有一个闭合导线框ACDEA(由细软导线制成)挂在两固定点A、D上,水平线段AD为半圆的直径,在导线框的E处有一个动滑轮,动滑轮下面挂一重物,使导线处于绷紧状态.在半圆形区域内,有磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里的有界匀强磁场.设导线框的电阻为r,圆的半径为R,在将导线上的C点以恒定角速度ω(相对圆心O)从A点沿圆弧移动的过程中,若不考虑导线中电流间的相互作用,则下列说法正确的是( )
A.在C从A点沿圆弧移动到D点的过程中,导线框中感应电流的方向先逆时针,后顺时针
B.在C从A点沿圆弧移动到图中∠ADC=30°位置的过程中,通过导线上C点的电荷量为
C.当C沿圆弧移动到圆心O的正上方时,导线框中的感应电动势最大
D.在C从A点沿圆弧移动到D点的过程中,导线框中产生的焦耳热为
5、(2018·上海静安区一模)如图所示,虚线上方是有界匀强磁场,扇形导线框绕垂直于框面的轴O以角速度ω沿逆时针方向匀速转动,线框中感应电流方向以逆时针方向为正,则下图中能正确反映线框转动一周过程中感应电流随时间变化的图象是( )
6、在一周期性变化的匀强磁场中有一圆形闭合线圈,线圈平面与磁场垂直,如图甲所示,规定图中磁场方向为正.已知线圈的半径为r、匝数为N,总电阻为R,磁感应强度的最大值为B0,变化周期为T,磁感应强度按图乙所示变化.则下列说法正确的是( )
A.该线圈0~
电流的大小为
B.该线圈0~
电流的大小为
C.该线圈在一个周期T内线圈产生的焦耳热为
D.该线圈在一个周期T内线圈产生的焦耳热为
7、电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器.如图甲所示为电吉他的拾音器的原理图,在金属弦的下方放置有一个连接到放大器的螺线管.一条形磁铁固定在管内,当拨动金属弦后,螺线管内就会产生感应电流,经一系列转化后可将电信号转为声音信号.若由于金属弦的振动,螺线管内的磁通量Φ随时间t的变化如图乙所示,则螺线管内感应电流i随时间t变化图象为( )
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