还剩8页未读，
继续阅读
高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册第三章 交变电流2 交变电流的描述练习题
展开
这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册第三章 交变电流2 交变电流的描述练习题，共11页。
单选题
1. 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，如图甲所示。产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示。则下列说法正确的是( )
A. t=0.01s时矩形金属线框平面与磁感线平行
B. 该交变电流的电动势的有效值为22 2 V
C. 该交变电流的电动势的瞬时值表达式为e=22 2cs100πtV
D. 电动势瞬时值为22V时，矩形金属线框平面与中性面的夹角为45°
2. 某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如图所示，由图像可知。( )
A. 该交流电的周期为4 s；
B. 该交流电的频率为50 Hz；
C. 该交流发电机线圈转动的角速度为100π rad/s；
D. 电动势的瞬时值与时间的关系为e=100sin 50πt V。
3. 两个完全相同的电热器，分别通以图甲、乙所示的峰值相等的矩形交变电流和正弦交变电流，则这两个电热器的电功率之比P甲:P乙等于( )
A. 2:1B. 2:1C. 4:1D. 1:1
4. 一交变电流的电压表达式为u=100 sin120πt(V)，由此表达式可知( )
A. 用电压表测该电压其示数为100 V
B. 该交变电压的频率为60Hz
C. 将该电压加在100Ω的电阻两端，则该电阻消耗的电功率为100 W
D. t=1480s时，该交流电压的瞬时值为50 V
5. 如图甲所示为小型旋转电枢式交流发动机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕着垂直于磁场方向的轴匀速转动。线圈的匝数n=20、电阻r=5Ω，线圈的两端经集流环与R=45Ω的电阻连接，电流表和电压表均为理想电表，若在t=0时刻，线圈平面与磁场方向垂直，穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按如图乙所示的余弦规律变化，则下列说法正确的是( )
A. 此交流发电机产生感应电动势的最大值为Em=31.4V
B. t=0.4πs时刻，线圈处在中性面的位置
C. 1 min内电阻R上产生的焦耳热为60 J
D. 线圈从图示位置转过90∘过程中的电荷量为0.1 C
6. 我们家庭用电的电压满足正弦变化规律，在某一时刻的表达式可以写成u=Umsinωt，则( )
A. 我们用的是220V电压，所以Um=220V
B. 我国使用的交变电流，频率是50Hz
C. 一个击穿电压为220V的电容器可以直接接在家用电路里正常工作
D. 220V家庭电压是世界标准，全球通用
7. 某交变电流电压随时间变化的规律如图所示(初始部分为正弦函数的四分之一周期)，下列说法正确的是( )
A. 该交变电流的周期为2s
B. 该交变电流电压的有效值为200V
C. 将该交变电流加在交流电压表两端时，电压表读数为200 2V
D. 将该交变电流加在启辉电压(达到或超过启辉电压后氖管会发光)为200 V的氖管上，氖管未被击穿，氖管1秒钟内发光次数为100次
8. 如图所示，理想变压器与电阻R、交流电压表V、交流电流表A按图甲所示方式连接，已知变压器的原副线圈的匝数比为n1∶n2=10∶1，电阻R=10 Ω，图乙是R两端电压U随时间变化的图像，Um=10 2V。则下列说法中正确的是( )
A. 通过R的电流IR随时间t变化的规律是IR=cs 100πt (A)
B. 电流表A的读数为 210A
C. 电压表V的读数为10 2V
D. 变压器的输入功率为10 W
9. 图乙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图象如图甲所示．发电机线圈内阻为1.0Ω，外接灯泡的电阻为9.0Ω，则( )
A. 电压表的示数为6V
B. 在t=1×10−2s的时刻，穿过线圈磁通量为零
C. 若线圈转速改为25r/s，则电动势有效值为3V
D. 若线圈转逮改为25r/s，则通过电灯的电流为1.2A
10. 如图甲所示，甲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6V
B. 通过电阻的电流方向1秒钟改变50次
C. 在0.01s时刻，穿过线圈的磁通量最大
D. 产生该交变电流的线圈在磁场中匀速转动的角速度为50π rad/s
11. 如图甲所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图。其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，线圈的匝数n=10，电阻r=1 Ω，线圈的两端经电刷与电阻R连接，R=9 Ω，与电阻R并联的交流电压表为理想电表。在t=0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按图乙所示的正弦规律变化，π≈3.14，下列说法正确的是
A. t=3.14×10−2s时，电阻R两端的电压瞬时值为零
B. 电压表的示数为9 V
C. 线圈由图甲所示位置转过90°的过程中，通过线圈的电荷量为0.01 C
D. 电阻R的热功率为9 W
12. 图甲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图象如图乙所示．发电机线圈内阻为1 Ω，外接灯泡的电阻为9 Ω，则( )
A. 电压表的示数为6 V
B. 在t=10−2s的时刻，穿过线圈的磁通量为零
C. 若线圈转速改为25 r/s，则电动势的有效值为3 V
D. 若线圈转速改为25 r/s，则通过电灯的电流为1.2 A
二、多选题
13. 如图所示，在磁感应强度为B，方向水平向右的匀强磁场中有一矩形线圈，面积为S、匝数为N、内阻为r，绕垂直磁感线的对称轴OO′(以角速度ω匀速转动)，从图示位置转90°的过程中，下列说法正确的是( )
A. 通过电阻R的电荷量Q= 2πNBS4(R+r)
B. 通过电阻R的电荷景Q=NBSR+r
C. 从图示位置开始计时，则感应电动势随时间变化的规律为e=NBSsinωφt
D. 外力做功的平均功率P=N 2B 2S 2ω 22(R+r)
14. 实验室里的交流发电机可简化为如图所示的模型，正方形线圈在水平匀强磁场中绕垂直于磁感线的OO＇轴匀速转动。今在发电机的输出端接一个电阻R和理想电压表，并让线圈每秒转25圈，读出电压表的示数为10 V。已知R=10Ω，线圈电阻忽略不计，下列说法正确的是
A. 线圈位于图中位置时，线圈中的瞬时电流为零
B. 从中性面开始计时，线圈中电流瞬时值表达式为i= 2sin25πt
C. 电阻R在5s内的平均热功率等于10W
D. 从图所示位置转过90°过程中的平均电动势E=20 2πV
15. 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为e=NBSωsinωt
B. 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ωπ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NBS2R+r
D. 电压表的示数跟线框转动的角速度ω大小无关
三、填空题
16. 如图甲所示电路，电阻R的阻值为50Ω，在a、b间加上如图乙所示的正弦交流电，则交流电压的瞬时值表达式为________________，最大值为________V，有效值为________V，电流表示数为________A，交流电频率为________Hz．
17. (1)如图所示，当a、b两端加上直流电压时，L1正常发光，L2不亮；当在a、b两端加上同样电压值的交变电流时，L1发光变暗，而L2正常发光，则A、B分别为________和________．
(2)家用调光台灯常用可控硅实现调光，一日常照明台灯用正弦式电流通过可控硅后，其电压随时间变化的图象如图所示，则该电压的有效值为________．
18. 如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=0.5 T，边长为L=10 cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈总电阻r=1 Ω，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，角速度ω=20rad/s，外电路电阻R=4 Ω，求：
(1)转动过程中感应电动势的最大值_________；
(2)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式___________________________________；
(3)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过60°时的瞬时感应电动势___________ ；
(4)交变电压表的示数_______________；
四、实验题
19. 在探究“电容器、电感器对交流电的阻碍作用”实验中，如图C为电容器，L为带铁芯的电感器，甲、乙、丙为完全相同的小灯泡。
(1)当电源为直流电源时，闭合开关S，稳定后能观察到甲、乙两灯的亮度几乎相同，而丙灯_________(选填“最亮”“不亮”或“与甲、乙一样亮”)。
(2)当电源为交流电源时，闭合开关S，电路稳定后能观察到最亮的灯是_________。
(3)若仅提高交流电源的频率，可观察到乙灯亮度_____________，丙灯亮度_________。(均选填“变亮”“变暗”或“不变”)
20. 某用电器工作时需要稳定的直流电，而身旁可供使用电源既有交流成分又有直流成分，为使该用电器能正常工作，某同学设计了如图所示的电源滤波装置，部分电路已画好。
(1)在下列器材中选择合适的器材并标注在电路方框中，a选用________，b选用________。(均填写正确选项前的字母)
A.自感系数为几十亨的低频扼流线圈L1 B.自感系数为几毫亨的高频扼流线圈L2
C.电容较大的电容器C1 D.电容较小的电容器C2
(2)补充完整设计电路图。
(3)简要阐述该装置的工作原理及所选器材的作用：____________________________。
简答题
21. 如图所示，一匝数n=50匝的圆形线圈，面积S=400 cm2，电阻r=2 Ω，线圈外接一个阻值R=3 Ω的电阻，线圈处在垂直线圈平面的磁场中，磁感应强度变化率ΔBΔt=2sin100πt(T/s).求：
(1)线圈中产生的感应电动势表达式；
(2)电阻R的热功率；
(3)0∼0.005s内通过电阻R的电荷量．
22. 交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动。一小型发电机的线圈共220匝，线圈面积S=0．05m2，线圈转动的频率为50Hz，线圈内阻不计，磁场的磁感应强度B= 2πT，为用此发电机所发出交流电带动两个标有“220V，11kW”的电机正常工作，需在发电机的输出端a、b与电机之间接一个理想变压器，电路如图所示，求：
①从图示位置作为计时起点，写出此交流发电机的输出电压瞬时值的表达式?
②变压器原、副线圈的匝数比为多少?
③与变压器原线圈串联的交流电流表的示数为多大?
23. 有A、B、C三条导线，它们与大地之间的电压随时间变化的规律如图所示。这三个电压中，它们的峰值有什么关系？它们的周期有什么关系？
答案和解析
1.【答案】D
【解析】解：A、当t=0.01s时刻感应电动势等于零，所以穿过线框回路的磁通量最大，线框平面与中性面重合，矩形金属线框平面与磁感线垂直，故A错误；
B、产生的有效值为：E=Em 2=22 2 2V=22V，故B错误；
C、由图可知，Em=22 2V，周期为：T=0.02s，角速度为：ω=2πT=2π0.02rad/s=100πrad/s，则该交流电的瞬时表达式为：e=22 2sin100πtV，故C错误；
D、电动势瞬时值为22V时，则有：22=22 2sinθ，解得：θ=45°，所以矩形金属线框平面与中性面的夹角为45°，故D正确
故选：D。
从图象得出电动势最大值、周期，从而算出频率、角速度；磁通量最大时电动势为零，磁通量为零时电动势最大
本题考查了对交流电图象的认识，要具备从图象中获得有用信息的能力，并掌握有效值与最大值的关系。
2.【答案】D
【解析】
【分析】
从图象中可以求出该交流电的最大电压以及周期等物理量，然后根据最大值与有效值以及周期与频率关系求解。
本题考查了交流电最大值、有效值、周期、频率等问题，要学会正确分析图象，从图象获取有用信息求解。
【解答】
A.由图可知，交流电的周期T=0.04s，故A错误；
B.交流电的频率f=1T=10.04Hz=25Hz；故B错误；
C.线圈转动的角速度ω=2πf=2π×25=50πrad/s；故C错误；
D.由图可知，交流电的最大电压Em=100V，故瞬时值表达式为：e=100sin50πt(V)；故D正确；
故选D。
3.【答案】B
【解析】
【分析】
方波的电流有效值Ia=Im，正弦交流电的有效值Ib=Im 2根据功率公式P=I2R由电流的有效值求解功率，再算出比值。
对于交变电流求解热量、热功率、电功等都应用有效值，求解电量用平均值。
【解答】
甲为矩形交变电流，它的大小恒为Im，方向做周期性变化，而电流通过电阻的热功率跟电流的方向无关，所以矩形交变电流通过电阻R的热功率P甲=Im2R，乙为正弦交变电流，计算热功率时要用电流的有效值，I=Im 2，所以P乙=I2R=Im 22R=Im22R=P甲2，得P甲P乙=21 ，故ACD错误，B正确。
4.【答案】B
【解析】
【分析】
交流电路中电压表显示的有效值，先根据表达式计算有效值；根据有效值计算电功率；根据表达式计算瞬时值。
本题考查了交流电的描述，根据交流电的表达式，可知知道其最大值，以及线圈转动的角速度等物理量，然后进一步求出其它物理量。
【解析】
A.电压表测的是电压的有效值，示数为 50 2V，故A错误；
B.根据2πf=120π ，f=60Hz ，故B正确；
C.该电压加在100Ω的电阻两端，该电阻消耗的电功率为P=U2R=(100 2)2100W=50W，故C错误；
D.t=1480s时，该交流电压的瞬时值为u=100sin120πt=100sin(120π×1480)V=50 2V，故D错误。
故选B。
5.【答案】B
【解析】A.由图乙：ω=2πT=2π0.8π=2.5rad/s
感应电动势最大值为：Em=nBωS=nωΦm=20×2.5×0.2V=10V，故A错误；
B.由图可知t=0.4πs时刻，线圈的磁通量Φ最大，则线圈处在中性面的位置，故B正确；
C.因为电流最大值为：Im=EmR+r=1050A=0.2A，
1 min内电阻R上产生的焦耳热为：Q=I2Rt=(0.22)2×45×60J=54J，故C错误；
D.线圈从图甲所示的位置转过90∘的过程中通过电阻R的电荷量为：q=ER+rΔt=nBSR+r=nΦmR+r=20×0.245+5C=0.08C，故D错误。
故选：B。
6.【答案】B
【解析】A、220V电压是有效值，而不是最大值，故A错误；
B、我国使用的交变电流，频率是50Hz，故B正确；
C、电容的击穿电压是指交变电流的最大值Um=2202V，一个击穿电压为220V的电容器直接接在家用电路里时，实际电压会超过220V，会被击穿，故C错误；
D、220V家庭电压不是世界标准，很多国家是110V，故D错误。
故选：B。
7.【答案】D
【解析】
【分析】
本题考查交变电流的图像和有效值。从图像中可以直接读取电流的周期，通过电流的热效应计算电流的有效值。电路中电流表电压表的示数均为有效值。
【解答】
A.由图像可知，该交变电流的周期为0.02 s，A错误；
B.根据电流的热效应计算电压的有效值，则有(Um 2)2R×T4+(Um)2R×T2=U2RT，解得U=100 5V，B错误；
C.交流电压表读数为交变电流电压的有效值，所以电压表读数为100 5 V，C错误；
D.只有当交流电压大于或等于启辉电压200 V时，氖管才能发光，由图像可知，一个周期发光两次，则1秒内发光100次，D正确。
故选D。
8.【答案】D
【解析】
【分析】
根据R两端的电压随着时间变化的图象，可求出电压的有效值，再利用电压与匝数成正比，可算出原线圈电压的有效值；由电流与匝数成反比，可算出原线圈的电流大小．正弦变化规律的交流电的有效值比最大值等于1： 2；
理想变压器的电流之比、电压之比均是有效值。同时通过电阻电流的瞬时表达式是正弦还是余弦式是受线圈在磁场中计时位置不同而不同。
【解答】
A.电阻R的Um=10 2V，则有效值U=10V.所以通过电阻的电流为I=1010A=1A，因此通过R的电流iR随时间t变化的规律是iR= 2cs100πt(A)，故A错误；
B.由正弦式电流且电阻R的Um=10 2V，则电压表显示有效值U=10V。通过电阻的电流为I=1A，又由于电流表读出的是有效值，再由匝数比等于电流反比，得电流表A的读数为0.1A，故BC错误；
D.输出功率等于U2R=10W，输入功率等于输出功率，所以变压器的输入功率为10W，故D正确。
故选D。
9.【答案】C
【解析】
【分析】
在中性面感应电动势最小，磁通量最大；根据图象可知交流电的最大值以及周期，然后进一步可求出有效值；交流电压的最大值Em=NBSω。
本题考查了有关交流电描述的基础知识，要根据交流电图象正确求解最大值、有效值、周期、频率、角速度等物理量，同时记住公式Em=NBSω。
【解答】
解：A.电动势的最大值为Em=6 2V，故有效值为：E=Em 2=6 2 2V=6V；
电压表的示数为外阻分压，为：U=RER+r=9×69+1V=5.4V，故A错误；
B.在t=0.01s的时刻，电动势为0，则线圈处于中性面，穿过线圈磁通量最大，故B错误；
CD.由图乙得到周期为0.02s，故角速度为：ω=2πT=100πrad/s，转速为：n=1T=50r/s；
交流电压的最大值Em=NBSω，若线圈转速改为25r/s，减小为12倍，故角速度减小到12倍，最大值减小到12；
故电动势减小到12倍，为3V，电流：I=31+9A=0.3A；故C正确，D错误；
故选C。
10.【答案】C
【解析】
↵【分析】
A.根据图象求出感应电动势的有效值，由电压表测量的是灯泡两端的电压、结合欧姆定律求电压表的示数。
B.每个周期电流方向改变两次，据此可求得通过电阻的电流方向1秒钟改变次数。
C.根据正弦式交变电产生特点，可知当磁通量最大时，则磁通量变化率等于零，即知电动势是否为零；当磁通量为零时，则磁通量变化率最大，即知电动势是否最大。
D.根据角速度与周期关系公式ω=2πT求得角速度。
本题考查正弦式交变电产生原理以及电动势瞬时表达式等知识，明确交流电图象的物理意义，正确根据图象获取有关交流电的信息是对学生的基本要求，平时要加强练习。
【解答】
A.根据图象、结合正弦式交变电峰值与有效值关系公式，知感应电动势的有效值E=Em 2=6 2 2V=6V，电压表测量的是小灯泡两端的电压，根据闭合电路欧姆定律U=RER+r=9×69+1V=5.4V，故A错误；
B.交变电流的周期T=0.02s，一个周期电流方向改变2次，1s内有50次周期，即电流方向改变10.02×2=100次，故B错误；
C.根据正弦式交变电产生特点，在0.01s时刻，磁通量变化率最小等于零，即感应电动势为0，则知磁通量最大，即线圈处于中性面，故C正确；
D.根据角速度与周期关系公式，产生该交变电流的线圈在磁场中匀速转动的角速度为ω=2πT=2π0.02rad/s=100πrad/s，故D错误。
故选C。
11.【答案】C
【解析】
【分析】
由交流电的产生及变化规律判断t=3.14×10−2s时，电阻R两端的电压瞬时值；由交流电的电表示数特点解得电压表的示数；由法拉第电磁感应定律结合闭合电路欧姆定律解得电荷量；由电功率的概念得解。
本题主要考查交流电的特点，知道电表示数为有效值，求解电荷量用平均值是解题的关键。难度一般。
【解答】
ABD.由交流电的产生可知，t=3.14×10−2s时，穿过线圈的磁通量为零，但线圈产生的感应电动势却最大，此时最大感应电动势为：Em=NBSω=10×1.0×10−2×2π6.28×10−2V=10V，由闭合电路欧姆定律可得此时电阻R两端的电压瞬时值：e=EmR+rR=9V，由于电表示数为有效值，故由最大值与有效值的关系可得电压表的示数为9 V 2=4.5 2V；故R消耗的功率为：P=U2R=4.5W，故ABD错误；
C.线圈由图甲所示位置转过90°的过程中，由法拉第电磁感应定律：E=NΔΦΔt，又由闭合电路欧姆定律：I=ER+r，由电荷量：q=IΔt，ΔΦ=BS−0，联立可得：q=NΔΦr+R=0.01C，故C正确。
12.【答案】C
【解析】
【分析】
在中性面感应电动势最小，磁通量最大；根据图象可知交流电的最大值以及周期，然后进一步可求出有效值；交流电压的最大值Em=NBSω。
本题考查了有关交流电描述的基础知识，要根据交流电图象正确求解最大值、有效值、周期、频率、角速度等物理量，同时记住公式Em=NBSω。
【解答】
A.电动势的最大值为Em=6 2V，故有效值为：E=Em 2=6 2 2V=6V；电压表的示数为外阻分压，为：U=RER+r=9×69+1V=5.4V，故A错误；
B.在t=0.01s的时刻，电动势为0，则线圈处于中性面，穿过线圈磁通量最大，故B错误；
CD.由图乙得到周期为0.02s，故角速度为：ω=2πT=100πrad/s，转速为：n=1T=50r/s；交流电压的最大值Em=NBSω，若线圈转速改为25r/s，减小为12倍，故角速度减小到12倍，最大值减小到12倍；故电动势减小到12倍，为3V，电流：I=31+9A=0.3A；故C正确，D错误。
故选C。
13.【答案】BD
【解析】解：A、B、求流过电阻的电量要用平均值：I=n△Φ△t(R+r)①
磁通量的变换量为：△Φ=BS ②
通过电阻的电量为：Q=It ③
联立①②③得：Q=NBSR+r，故A错误，B正确；
C、从图示位置开始计时，则感应电动势随时间变化的规律为e=NBSωcsωt，故C错误；
D、产生交流电的电压有效值为：U=NBSω 2。
根据功能关系可知，外力做功和整个电路中产生的焦耳热相等，所以有：W=Q=U 2R+rt=N 2B 2S 2ω 22(R+r)t，
外力做功平均功率P=N 2B 2S 2ω 22(R+r)，故D正确；
故选：BD。
解本题的关键是理解描述交流电的“四值”即：有效值、瞬时值、平均值、最大值的物理意义和求法。求电功、电功率用有效值，求电量用平均值，氖管发光用的是瞬时值，电容器的击穿电压是指所加电压的最大值。
本题考查了对描述交流电“四值”的理解，尤其是要明确有效值的含义。
14.【答案】CD
【解析】
【分析】
本题考查了交流电的基础知识，根据是正确写出交流电瞬时值的表达式，注意计时的位置是中性面还是与之垂直的地方。
图示位置是与中性面垂直的位置，电动势最大，电压表的示数为电动势的有效值，每个周期电流方向改变两次。
【解答】
A.线圈平面与磁场平行时，线圈与中性面垂直，感应电电动势为最大，故线圈中的瞬时电流最大，故A错误；
B.电压表的示数为10V，故电压的最大值为10 2V，最大电流为：Im=UmR=10 2V10Ω= 2A，角速度：ω=2πn=2π×25=50πrad/s，故从中性面开始计时，线圈中感应电流瞬时值表达式为：i=Imsinωt= 2sin50πt(A)，故B错误；
C.电阻R上的热功率：P=I2R=12×10=10W，故C正确；
D.从图所示位置转过90°过程中的平均电动势E=ΔΦΔt=ΦmΔt=Emωπ2ω=2Emπ=20 2πV，选项D正确；
故选CD。
15.【答案】ABC
【解析】
【分析】
本题关键是法拉第电磁感应定律的应用，交流电的电动势的瞬时值表达式；正弦交流的产生原理。
线框在匀强磁场中匀速转动，产生正弦式交变电流。而对于电表读数、求产生的热量均由交变电的有效值来确定。
【解答】
A.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e=NBSωsin ωt，故A正确；
B.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1T=ω2π，故流过电阻R的电流方向改变2×ω2π=ωπ次，故B正确；
C.线框从图示位置转过60°的过程中，通过电阻R的电荷量Δq=iΔt=ER+rΔt=NΔΦR+r，而ΔΦ=BΔS⊥=BS2，故Δq=NBS2(R+r)，故C正确；
D.电压表的示数U=RER+r，而E=NBSω 2，故U∝ω，故D错误。
故选ABC。
16.【答案】u=100 2sin100πt(V)；100 2；100；2；50。
【解析】
【分析】
由交变电流图象可知交变电压的最大值与周期，即可求解交流电压的瞬时值表达式；由正弦式交变电流最大值与有效值的关系式可求出电压的有效值；电流表示数为有效值，根据欧姆定律求解即可。
本题是对交变电流图象等知识点的考查，从图象分析相关的物理量是求解的关键。
【解答】
由图乙知，周期T=0.02s，电压的最大值为Um=100 2 V，则频率f=1T=50 Hz；
角速度ω=2πT=100πrad/s，交流电压的瞬时值表达式为u=100 2sin100πt(V)，交流电压的有效值为U=Um 2=100 2 2V=100V，电流表示数为I=UR=10050A=2A。
17.【答案】(1)电感线圈 电容器；(2)110 2V。
【解析】
【分析】
解决本题的关键知道电感线圈和电容的特点，电感线圈有通直流，阻交流的特点，电容有隔直流，通交流的特点；求解交流电的有效值，从有效值的定义出发，根据一个周期内通过相同的电阻，发热量相同，此直流的值即为交流电的有效值。
电感器对交流电有阻碍作用，对直流电没有阻碍作用，交流电能“通过”电容器，直流电不能通过电容器，根据该特点判断虚线框中的元件；根据电流的热效应：由一个周期内交变电流通过电阻 R的产生热量与直流电通过电阻 R一个周期内产生热量相等，求解有效值。
【解答】
(1)对L1灯，由直流电压变为同样电压值的交变电流时，亮度变暗，说明A元件通直流阻交流，应为电感线圈；对L2灯，由直流电压变为同样电压值的交变电流时，由不亮变为正常发光，说明B元件隔直流通交流，应为电容器；
(2)日常照明用交变电流的电压的有效值U=220V，由图可知，只有一半时间有此电流，故有12U2R=U′2R，故U′=U 2=110 2V。
故答案为：(1)电感线圈 电容器；(2)110 2V。
18.【答案】(1)10V；(2)e=10sin20t(V)；(3)5V；(4)42V；
【解析】
【分析】根据Em=nBSω求感应电动势的最大值；当从线圈处于中性面开始计时，线圈中感应电动势的瞬时值表达式为e=Emsinωt；当线圈平面与磁感线平行时，线圈中感应电动势的瞬时值表达式为e=Emcsωt；交变电压表的示数为电压的有效值。
【解答】(1)感应电动势的最大值为Em=nBSω=100×0.5×0.12×20V=10V
(2)若从线圈处于中性面开始计时，线圈中感应电动势的瞬时值表达式为e=Emsinωt，即e=10sin20t(V)；
(3)线圈平面与磁感线平行时，线圈中感应电动势的瞬时值表达式为e=Emcsωt，即e=10cs20t(V)，
转过60∘时的瞬时感应电动势为e=Emcs60°=5V
(4)电压表示数为外电路电压的有效值U=Em 2R+rR=4 2V
19.【答案】(1)不亮；(2)甲；(3)变暗 ；变亮。
【解析】
【分析】
电容器具有“通交流、阻直流，通高频、阻低频”的作用，电感线圈具有“通直流、阻交流，通低频、阻高频”的作用。
【解答】
(1)电容器具有“通交流、阻直流，通高频、阻低频”的作用，电感线圈具有“通直流、阻交流，通低频、阻高频”的作用。当电源为直流电时，闭合开关S，直流电流无法通过电容器C，故丙灯不亮。
(2)当电源为交流电源时，闭合开关S，乙灯支路的电感和丙灯支路的电容都对电流有阻碍作用，而甲灯支路没有阻碍电流的元件，故甲灯最亮。
(3)提高交流电源的频率，电感线圈L对交流电的阻碍作用增大，电容器C对交流电的阻碍作用减弱，故乙灯变暗，丙灯变亮。
20.【答案】(1)A C；(2)电路如图乙所示：；
(3)C、C1通交流、阻直流，L1通直流、阻交流，最后得到稳定的直流电。
【解析】
【分析】
本节考查了电容和电感对交变电流的影响。
分别根据电容器和电感线圈对电流的作用进行分析可得。
【解答】
(1)a选用自感系数较大的低频扼流线圈，它有“通直流、阻交流”的特点；选用电容较大的电容器，对交流电的阻碍作用越小；
(2)电路如图乙所示：；
(3)C、C1通交流、阻直流，L1通直流、阻交流，最后得到稳定的直流电。
21.【答案】解：(1)由法拉第电磁感应定律e=nΔΦΔt=nSΔBΔt，
代入数据得e=4sin100πt(V)
(2)由题意可知Em=4V
根据闭合电路欧姆定律Im=EmR+r=0.8A
电路中电流的有效值为I有= 22Im= 22×0.8A=2 25A
电阻R的热功率PR=I有2R=(2 25)2×3W=0.96W
(3)通过电阻R的电荷量q=It
又I=ER+r， E=n△Φt
则q=n△ΦR+r
其中B=B0+150πcs100πt(T)
联立可得：q=1125πC。
【解析】(1)由法拉第电磁感应定律可以求出感应电动势；
(2)由欧姆定律求出电流，由焦耳定律可以求出焦耳热从而得热功率；
(3)由电流定义式求出电荷量。
本题考查了求电动势、电荷量、电势、热功率等，应用法拉第电磁感应定律、欧姆定律、电流定义式、焦耳定律即可正确解题。
22.【答案】解：①矩形线圈转动，根据交变电流的产生规律可知，感应电动势的最大值：Em=NBSω=1100 2V
线圈转动的频率为50Hz，则角速度：ω=2πf=100rad/s
则瞬时值表达式：u=1100 2cs100πt (V)
②根据正弦式交变电流最大值和有效值的关系可知，变压器原线圈输入电压：U1=1100V，
电机正常工作，则副线圈输出电压：U2=220V
根据变压比可知，n1n2=U1U2=51。
③变压器的输入功率等于输出功率，
P入=P出=2×11kW=2.2×104 W
其中P入=U1I1，
解得：I1=20 A，即交流电流表示数为20A。
答：①从图示位置作为计时起点，此交流发电机的输出电压瞬时值的表达式为u=1100 2cs100πt (V)。
②变压器原、副线圈的匝数比为5：1。
③与变压器原线圈串联的交流电流表的示数为20A。
【解析】①根据正弦式交变电流的产生规律，确定感应电动势的最大值，书写瞬时值表达式。
②根据变压比确定原、副线圈的匝数比。
③变压器的输入功率等于输出功率，据此求解输入电流。
此题考查了变压器的构造和原理，理想变压器是理想化模型，一是不计线圈内阻；二是没有出现漏磁现象，解题的关键是变压器变压比、变流比的灵活运用。
23.【答案】解：由图知，A与B的峰值相同，且小于C的峰值；A、B与C的周期相同。
【解析】见答案
单选题
1. 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，如图甲所示。产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示。则下列说法正确的是( )
A. t=0.01s时矩形金属线框平面与磁感线平行
B. 该交变电流的电动势的有效值为22 2 V
C. 该交变电流的电动势的瞬时值表达式为e=22 2cs100πtV
D. 电动势瞬时值为22V时，矩形金属线框平面与中性面的夹角为45°
2. 某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如图所示，由图像可知。( )
A. 该交流电的周期为4 s；
B. 该交流电的频率为50 Hz；
C. 该交流发电机线圈转动的角速度为100π rad/s；
D. 电动势的瞬时值与时间的关系为e=100sin 50πt V。
3. 两个完全相同的电热器，分别通以图甲、乙所示的峰值相等的矩形交变电流和正弦交变电流，则这两个电热器的电功率之比P甲:P乙等于( )
A. 2:1B. 2:1C. 4:1D. 1:1
4. 一交变电流的电压表达式为u=100 sin120πt(V)，由此表达式可知( )
A. 用电压表测该电压其示数为100 V
B. 该交变电压的频率为60Hz
C. 将该电压加在100Ω的电阻两端，则该电阻消耗的电功率为100 W
D. t=1480s时，该交流电压的瞬时值为50 V
5. 如图甲所示为小型旋转电枢式交流发动机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕着垂直于磁场方向的轴匀速转动。线圈的匝数n=20、电阻r=5Ω，线圈的两端经集流环与R=45Ω的电阻连接，电流表和电压表均为理想电表，若在t=0时刻，线圈平面与磁场方向垂直，穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按如图乙所示的余弦规律变化，则下列说法正确的是( )
A. 此交流发电机产生感应电动势的最大值为Em=31.4V
B. t=0.4πs时刻，线圈处在中性面的位置
C. 1 min内电阻R上产生的焦耳热为60 J
D. 线圈从图示位置转过90∘过程中的电荷量为0.1 C
6. 我们家庭用电的电压满足正弦变化规律，在某一时刻的表达式可以写成u=Umsinωt，则( )
A. 我们用的是220V电压，所以Um=220V
B. 我国使用的交变电流，频率是50Hz
C. 一个击穿电压为220V的电容器可以直接接在家用电路里正常工作
D. 220V家庭电压是世界标准，全球通用
7. 某交变电流电压随时间变化的规律如图所示(初始部分为正弦函数的四分之一周期)，下列说法正确的是( )
A. 该交变电流的周期为2s
B. 该交变电流电压的有效值为200V
C. 将该交变电流加在交流电压表两端时，电压表读数为200 2V
D. 将该交变电流加在启辉电压(达到或超过启辉电压后氖管会发光)为200 V的氖管上，氖管未被击穿，氖管1秒钟内发光次数为100次
8. 如图所示，理想变压器与电阻R、交流电压表V、交流电流表A按图甲所示方式连接，已知变压器的原副线圈的匝数比为n1∶n2=10∶1，电阻R=10 Ω，图乙是R两端电压U随时间变化的图像，Um=10 2V。则下列说法中正确的是( )
A. 通过R的电流IR随时间t变化的规律是IR=cs 100πt (A)
B. 电流表A的读数为 210A
C. 电压表V的读数为10 2V
D. 变压器的输入功率为10 W
9. 图乙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图象如图甲所示．发电机线圈内阻为1.0Ω，外接灯泡的电阻为9.0Ω，则( )
A. 电压表的示数为6V
B. 在t=1×10−2s的时刻，穿过线圈磁通量为零
C. 若线圈转速改为25r/s，则电动势有效值为3V
D. 若线圈转逮改为25r/s，则通过电灯的电流为1.2A
10. 如图甲所示，甲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6V
B. 通过电阻的电流方向1秒钟改变50次
C. 在0.01s时刻，穿过线圈的磁通量最大
D. 产生该交变电流的线圈在磁场中匀速转动的角速度为50π rad/s
11. 如图甲所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图。其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，线圈的匝数n=10，电阻r=1 Ω，线圈的两端经电刷与电阻R连接，R=9 Ω，与电阻R并联的交流电压表为理想电表。在t=0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按图乙所示的正弦规律变化，π≈3.14，下列说法正确的是
A. t=3.14×10−2s时，电阻R两端的电压瞬时值为零
B. 电压表的示数为9 V
C. 线圈由图甲所示位置转过90°的过程中，通过线圈的电荷量为0.01 C
D. 电阻R的热功率为9 W
12. 图甲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图象如图乙所示．发电机线圈内阻为1 Ω，外接灯泡的电阻为9 Ω，则( )
A. 电压表的示数为6 V
B. 在t=10−2s的时刻，穿过线圈的磁通量为零
C. 若线圈转速改为25 r/s，则电动势的有效值为3 V
D. 若线圈转速改为25 r/s，则通过电灯的电流为1.2 A
二、多选题
13. 如图所示，在磁感应强度为B，方向水平向右的匀强磁场中有一矩形线圈，面积为S、匝数为N、内阻为r，绕垂直磁感线的对称轴OO′(以角速度ω匀速转动)，从图示位置转90°的过程中，下列说法正确的是( )
A. 通过电阻R的电荷量Q= 2πNBS4(R+r)
B. 通过电阻R的电荷景Q=NBSR+r
C. 从图示位置开始计时，则感应电动势随时间变化的规律为e=NBSsinωφt
D. 外力做功的平均功率P=N 2B 2S 2ω 22(R+r)
14. 实验室里的交流发电机可简化为如图所示的模型，正方形线圈在水平匀强磁场中绕垂直于磁感线的OO＇轴匀速转动。今在发电机的输出端接一个电阻R和理想电压表，并让线圈每秒转25圈，读出电压表的示数为10 V。已知R=10Ω，线圈电阻忽略不计，下列说法正确的是
A. 线圈位于图中位置时，线圈中的瞬时电流为零
B. 从中性面开始计时，线圈中电流瞬时值表达式为i= 2sin25πt
C. 电阻R在5s内的平均热功率等于10W
D. 从图所示位置转过90°过程中的平均电动势E=20 2πV
15. 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为e=NBSωsinωt
B. 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ωπ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NBS2R+r
D. 电压表的示数跟线框转动的角速度ω大小无关
三、填空题
16. 如图甲所示电路，电阻R的阻值为50Ω，在a、b间加上如图乙所示的正弦交流电，则交流电压的瞬时值表达式为________________，最大值为________V，有效值为________V，电流表示数为________A，交流电频率为________Hz．
17. (1)如图所示，当a、b两端加上直流电压时，L1正常发光，L2不亮；当在a、b两端加上同样电压值的交变电流时，L1发光变暗，而L2正常发光，则A、B分别为________和________．
(2)家用调光台灯常用可控硅实现调光，一日常照明台灯用正弦式电流通过可控硅后，其电压随时间变化的图象如图所示，则该电压的有效值为________．
18. 如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=0.5 T，边长为L=10 cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈总电阻r=1 Ω，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，角速度ω=20rad/s，外电路电阻R=4 Ω，求：
(1)转动过程中感应电动势的最大值_________；
(2)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式___________________________________；
(3)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过60°时的瞬时感应电动势___________ ；
(4)交变电压表的示数_______________；
四、实验题
19. 在探究“电容器、电感器对交流电的阻碍作用”实验中，如图C为电容器，L为带铁芯的电感器，甲、乙、丙为完全相同的小灯泡。
(1)当电源为直流电源时，闭合开关S，稳定后能观察到甲、乙两灯的亮度几乎相同，而丙灯_________(选填“最亮”“不亮”或“与甲、乙一样亮”)。
(2)当电源为交流电源时，闭合开关S，电路稳定后能观察到最亮的灯是_________。
(3)若仅提高交流电源的频率，可观察到乙灯亮度_____________，丙灯亮度_________。(均选填“变亮”“变暗”或“不变”)
20. 某用电器工作时需要稳定的直流电，而身旁可供使用电源既有交流成分又有直流成分，为使该用电器能正常工作，某同学设计了如图所示的电源滤波装置，部分电路已画好。
(1)在下列器材中选择合适的器材并标注在电路方框中，a选用________，b选用________。(均填写正确选项前的字母)
A.自感系数为几十亨的低频扼流线圈L1 B.自感系数为几毫亨的高频扼流线圈L2
C.电容较大的电容器C1 D.电容较小的电容器C2
(2)补充完整设计电路图。
(3)简要阐述该装置的工作原理及所选器材的作用：____________________________。
简答题
21. 如图所示，一匝数n=50匝的圆形线圈，面积S=400 cm2，电阻r=2 Ω，线圈外接一个阻值R=3 Ω的电阻，线圈处在垂直线圈平面的磁场中，磁感应强度变化率ΔBΔt=2sin100πt(T/s).求：
(1)线圈中产生的感应电动势表达式；
(2)电阻R的热功率；
(3)0∼0.005s内通过电阻R的电荷量．
22. 交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动。一小型发电机的线圈共220匝，线圈面积S=0．05m2，线圈转动的频率为50Hz，线圈内阻不计，磁场的磁感应强度B= 2πT，为用此发电机所发出交流电带动两个标有“220V，11kW”的电机正常工作，需在发电机的输出端a、b与电机之间接一个理想变压器，电路如图所示，求：
①从图示位置作为计时起点，写出此交流发电机的输出电压瞬时值的表达式?
②变压器原、副线圈的匝数比为多少?
③与变压器原线圈串联的交流电流表的示数为多大?
23. 有A、B、C三条导线，它们与大地之间的电压随时间变化的规律如图所示。这三个电压中，它们的峰值有什么关系？它们的周期有什么关系？
答案和解析
1.【答案】D
【解析】解：A、当t=0.01s时刻感应电动势等于零，所以穿过线框回路的磁通量最大，线框平面与中性面重合，矩形金属线框平面与磁感线垂直，故A错误；
B、产生的有效值为：E=Em 2=22 2 2V=22V，故B错误；
C、由图可知，Em=22 2V，周期为：T=0.02s，角速度为：ω=2πT=2π0.02rad/s=100πrad/s，则该交流电的瞬时表达式为：e=22 2sin100πtV，故C错误；
D、电动势瞬时值为22V时，则有：22=22 2sinθ，解得：θ=45°，所以矩形金属线框平面与中性面的夹角为45°，故D正确
故选：D。
从图象得出电动势最大值、周期，从而算出频率、角速度；磁通量最大时电动势为零，磁通量为零时电动势最大
本题考查了对交流电图象的认识，要具备从图象中获得有用信息的能力，并掌握有效值与最大值的关系。
2.【答案】D
【解析】
【分析】
从图象中可以求出该交流电的最大电压以及周期等物理量，然后根据最大值与有效值以及周期与频率关系求解。
本题考查了交流电最大值、有效值、周期、频率等问题，要学会正确分析图象，从图象获取有用信息求解。
【解答】
A.由图可知，交流电的周期T=0.04s，故A错误；
B.交流电的频率f=1T=10.04Hz=25Hz；故B错误；
C.线圈转动的角速度ω=2πf=2π×25=50πrad/s；故C错误；
D.由图可知，交流电的最大电压Em=100V，故瞬时值表达式为：e=100sin50πt(V)；故D正确；
故选D。
3.【答案】B
【解析】
【分析】
方波的电流有效值Ia=Im，正弦交流电的有效值Ib=Im 2根据功率公式P=I2R由电流的有效值求解功率，再算出比值。
对于交变电流求解热量、热功率、电功等都应用有效值，求解电量用平均值。
【解答】
甲为矩形交变电流，它的大小恒为Im，方向做周期性变化，而电流通过电阻的热功率跟电流的方向无关，所以矩形交变电流通过电阻R的热功率P甲=Im2R，乙为正弦交变电流，计算热功率时要用电流的有效值，I=Im 2，所以P乙=I2R=Im 22R=Im22R=P甲2，得P甲P乙=21 ，故ACD错误，B正确。
4.【答案】B
【解析】
【分析】
交流电路中电压表显示的有效值，先根据表达式计算有效值；根据有效值计算电功率；根据表达式计算瞬时值。
本题考查了交流电的描述，根据交流电的表达式，可知知道其最大值，以及线圈转动的角速度等物理量，然后进一步求出其它物理量。
【解析】
A.电压表测的是电压的有效值，示数为 50 2V，故A错误；
B.根据2πf=120π ，f=60Hz ，故B正确；
C.该电压加在100Ω的电阻两端，该电阻消耗的电功率为P=U2R=(100 2)2100W=50W，故C错误；
D.t=1480s时，该交流电压的瞬时值为u=100sin120πt=100sin(120π×1480)V=50 2V，故D错误。
故选B。
5.【答案】B
【解析】A.由图乙：ω=2πT=2π0.8π=2.5rad/s
感应电动势最大值为：Em=nBωS=nωΦm=20×2.5×0.2V=10V，故A错误；
B.由图可知t=0.4πs时刻，线圈的磁通量Φ最大，则线圈处在中性面的位置，故B正确；
C.因为电流最大值为：Im=EmR+r=1050A=0.2A，
1 min内电阻R上产生的焦耳热为：Q=I2Rt=(0.22)2×45×60J=54J，故C错误；
D.线圈从图甲所示的位置转过90∘的过程中通过电阻R的电荷量为：q=ER+rΔt=nBSR+r=nΦmR+r=20×0.245+5C=0.08C，故D错误。
故选：B。
6.【答案】B
【解析】A、220V电压是有效值，而不是最大值，故A错误；
B、我国使用的交变电流，频率是50Hz，故B正确；
C、电容的击穿电压是指交变电流的最大值Um=2202V，一个击穿电压为220V的电容器直接接在家用电路里时，实际电压会超过220V，会被击穿，故C错误；
D、220V家庭电压不是世界标准，很多国家是110V，故D错误。
故选：B。
7.【答案】D
【解析】
【分析】
本题考查交变电流的图像和有效值。从图像中可以直接读取电流的周期，通过电流的热效应计算电流的有效值。电路中电流表电压表的示数均为有效值。
【解答】
A.由图像可知，该交变电流的周期为0.02 s，A错误；
B.根据电流的热效应计算电压的有效值，则有(Um 2)2R×T4+(Um)2R×T2=U2RT，解得U=100 5V，B错误；
C.交流电压表读数为交变电流电压的有效值，所以电压表读数为100 5 V，C错误；
D.只有当交流电压大于或等于启辉电压200 V时，氖管才能发光，由图像可知，一个周期发光两次，则1秒内发光100次，D正确。
故选D。
8.【答案】D
【解析】
【分析】
根据R两端的电压随着时间变化的图象，可求出电压的有效值，再利用电压与匝数成正比，可算出原线圈电压的有效值；由电流与匝数成反比，可算出原线圈的电流大小．正弦变化规律的交流电的有效值比最大值等于1： 2；
理想变压器的电流之比、电压之比均是有效值。同时通过电阻电流的瞬时表达式是正弦还是余弦式是受线圈在磁场中计时位置不同而不同。
【解答】
A.电阻R的Um=10 2V，则有效值U=10V.所以通过电阻的电流为I=1010A=1A，因此通过R的电流iR随时间t变化的规律是iR= 2cs100πt(A)，故A错误；
B.由正弦式电流且电阻R的Um=10 2V，则电压表显示有效值U=10V。通过电阻的电流为I=1A，又由于电流表读出的是有效值，再由匝数比等于电流反比，得电流表A的读数为0.1A，故BC错误；
D.输出功率等于U2R=10W，输入功率等于输出功率，所以变压器的输入功率为10W，故D正确。
故选D。
9.【答案】C
【解析】
【分析】
在中性面感应电动势最小，磁通量最大；根据图象可知交流电的最大值以及周期，然后进一步可求出有效值；交流电压的最大值Em=NBSω。
本题考查了有关交流电描述的基础知识，要根据交流电图象正确求解最大值、有效值、周期、频率、角速度等物理量，同时记住公式Em=NBSω。
【解答】
解：A.电动势的最大值为Em=6 2V，故有效值为：E=Em 2=6 2 2V=6V；
电压表的示数为外阻分压，为：U=RER+r=9×69+1V=5.4V，故A错误；
B.在t=0.01s的时刻，电动势为0，则线圈处于中性面，穿过线圈磁通量最大，故B错误；
CD.由图乙得到周期为0.02s，故角速度为：ω=2πT=100πrad/s，转速为：n=1T=50r/s；
交流电压的最大值Em=NBSω，若线圈转速改为25r/s，减小为12倍，故角速度减小到12倍，最大值减小到12；
故电动势减小到12倍，为3V，电流：I=31+9A=0.3A；故C正确，D错误；
故选C。
10.【答案】C
【解析】
↵【分析】
A.根据图象求出感应电动势的有效值，由电压表测量的是灯泡两端的电压、结合欧姆定律求电压表的示数。
B.每个周期电流方向改变两次，据此可求得通过电阻的电流方向1秒钟改变次数。
C.根据正弦式交变电产生特点，可知当磁通量最大时，则磁通量变化率等于零，即知电动势是否为零；当磁通量为零时，则磁通量变化率最大，即知电动势是否最大。
D.根据角速度与周期关系公式ω=2πT求得角速度。
本题考查正弦式交变电产生原理以及电动势瞬时表达式等知识，明确交流电图象的物理意义，正确根据图象获取有关交流电的信息是对学生的基本要求，平时要加强练习。
【解答】
A.根据图象、结合正弦式交变电峰值与有效值关系公式，知感应电动势的有效值E=Em 2=6 2 2V=6V，电压表测量的是小灯泡两端的电压，根据闭合电路欧姆定律U=RER+r=9×69+1V=5.4V，故A错误；
B.交变电流的周期T=0.02s，一个周期电流方向改变2次，1s内有50次周期，即电流方向改变10.02×2=100次，故B错误；
C.根据正弦式交变电产生特点，在0.01s时刻，磁通量变化率最小等于零，即感应电动势为0，则知磁通量最大，即线圈处于中性面，故C正确；
D.根据角速度与周期关系公式，产生该交变电流的线圈在磁场中匀速转动的角速度为ω=2πT=2π0.02rad/s=100πrad/s，故D错误。
故选C。
11.【答案】C
【解析】
【分析】
由交流电的产生及变化规律判断t=3.14×10−2s时，电阻R两端的电压瞬时值；由交流电的电表示数特点解得电压表的示数；由法拉第电磁感应定律结合闭合电路欧姆定律解得电荷量；由电功率的概念得解。
本题主要考查交流电的特点，知道电表示数为有效值，求解电荷量用平均值是解题的关键。难度一般。
【解答】
ABD.由交流电的产生可知，t=3.14×10−2s时，穿过线圈的磁通量为零，但线圈产生的感应电动势却最大，此时最大感应电动势为：Em=NBSω=10×1.0×10−2×2π6.28×10−2V=10V，由闭合电路欧姆定律可得此时电阻R两端的电压瞬时值：e=EmR+rR=9V，由于电表示数为有效值，故由最大值与有效值的关系可得电压表的示数为9 V 2=4.5 2V；故R消耗的功率为：P=U2R=4.5W，故ABD错误；
C.线圈由图甲所示位置转过90°的过程中，由法拉第电磁感应定律：E=NΔΦΔt，又由闭合电路欧姆定律：I=ER+r，由电荷量：q=IΔt，ΔΦ=BS−0，联立可得：q=NΔΦr+R=0.01C，故C正确。
12.【答案】C
【解析】
【分析】
在中性面感应电动势最小，磁通量最大；根据图象可知交流电的最大值以及周期，然后进一步可求出有效值；交流电压的最大值Em=NBSω。
本题考查了有关交流电描述的基础知识，要根据交流电图象正确求解最大值、有效值、周期、频率、角速度等物理量，同时记住公式Em=NBSω。
【解答】
A.电动势的最大值为Em=6 2V，故有效值为：E=Em 2=6 2 2V=6V；电压表的示数为外阻分压，为：U=RER+r=9×69+1V=5.4V，故A错误；
B.在t=0.01s的时刻，电动势为0，则线圈处于中性面，穿过线圈磁通量最大，故B错误；
CD.由图乙得到周期为0.02s，故角速度为：ω=2πT=100πrad/s，转速为：n=1T=50r/s；交流电压的最大值Em=NBSω，若线圈转速改为25r/s，减小为12倍，故角速度减小到12倍，最大值减小到12倍；故电动势减小到12倍，为3V，电流：I=31+9A=0.3A；故C正确，D错误。
故选C。
13.【答案】BD
【解析】解：A、B、求流过电阻的电量要用平均值：I=n△Φ△t(R+r)①
磁通量的变换量为：△Φ=BS ②
通过电阻的电量为：Q=It ③
联立①②③得：Q=NBSR+r，故A错误，B正确；
C、从图示位置开始计时，则感应电动势随时间变化的规律为e=NBSωcsωt，故C错误；
D、产生交流电的电压有效值为：U=NBSω 2。
根据功能关系可知，外力做功和整个电路中产生的焦耳热相等，所以有：W=Q=U 2R+rt=N 2B 2S 2ω 22(R+r)t，
外力做功平均功率P=N 2B 2S 2ω 22(R+r)，故D正确；
故选：BD。
解本题的关键是理解描述交流电的“四值”即：有效值、瞬时值、平均值、最大值的物理意义和求法。求电功、电功率用有效值，求电量用平均值，氖管发光用的是瞬时值，电容器的击穿电压是指所加电压的最大值。
本题考查了对描述交流电“四值”的理解，尤其是要明确有效值的含义。
14.【答案】CD
【解析】
【分析】
本题考查了交流电的基础知识，根据是正确写出交流电瞬时值的表达式，注意计时的位置是中性面还是与之垂直的地方。
图示位置是与中性面垂直的位置，电动势最大，电压表的示数为电动势的有效值，每个周期电流方向改变两次。
【解答】
A.线圈平面与磁场平行时，线圈与中性面垂直，感应电电动势为最大，故线圈中的瞬时电流最大，故A错误；
B.电压表的示数为10V，故电压的最大值为10 2V，最大电流为：Im=UmR=10 2V10Ω= 2A，角速度：ω=2πn=2π×25=50πrad/s，故从中性面开始计时，线圈中感应电流瞬时值表达式为：i=Imsinωt= 2sin50πt(A)，故B错误；
C.电阻R上的热功率：P=I2R=12×10=10W，故C正确；
D.从图所示位置转过90°过程中的平均电动势E=ΔΦΔt=ΦmΔt=Emωπ2ω=2Emπ=20 2πV，选项D正确；
故选CD。
15.【答案】ABC
【解析】
【分析】
本题关键是法拉第电磁感应定律的应用，交流电的电动势的瞬时值表达式；正弦交流的产生原理。
线框在匀强磁场中匀速转动，产生正弦式交变电流。而对于电表读数、求产生的热量均由交变电的有效值来确定。
【解答】
A.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e=NBSωsin ωt，故A正确；
B.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1T=ω2π，故流过电阻R的电流方向改变2×ω2π=ωπ次，故B正确；
C.线框从图示位置转过60°的过程中，通过电阻R的电荷量Δq=iΔt=ER+rΔt=NΔΦR+r，而ΔΦ=BΔS⊥=BS2，故Δq=NBS2(R+r)，故C正确；
D.电压表的示数U=RER+r，而E=NBSω 2，故U∝ω，故D错误。
故选ABC。
16.【答案】u=100 2sin100πt(V)；100 2；100；2；50。
【解析】
【分析】
由交变电流图象可知交变电压的最大值与周期，即可求解交流电压的瞬时值表达式；由正弦式交变电流最大值与有效值的关系式可求出电压的有效值；电流表示数为有效值，根据欧姆定律求解即可。
本题是对交变电流图象等知识点的考查，从图象分析相关的物理量是求解的关键。
【解答】
由图乙知，周期T=0.02s，电压的最大值为Um=100 2 V，则频率f=1T=50 Hz；
角速度ω=2πT=100πrad/s，交流电压的瞬时值表达式为u=100 2sin100πt(V)，交流电压的有效值为U=Um 2=100 2 2V=100V，电流表示数为I=UR=10050A=2A。
17.【答案】(1)电感线圈 电容器；(2)110 2V。
【解析】
【分析】
解决本题的关键知道电感线圈和电容的特点，电感线圈有通直流，阻交流的特点，电容有隔直流，通交流的特点；求解交流电的有效值，从有效值的定义出发，根据一个周期内通过相同的电阻，发热量相同，此直流的值即为交流电的有效值。
电感器对交流电有阻碍作用，对直流电没有阻碍作用，交流电能“通过”电容器，直流电不能通过电容器，根据该特点判断虚线框中的元件；根据电流的热效应：由一个周期内交变电流通过电阻 R的产生热量与直流电通过电阻 R一个周期内产生热量相等，求解有效值。
【解答】
(1)对L1灯，由直流电压变为同样电压值的交变电流时，亮度变暗，说明A元件通直流阻交流，应为电感线圈；对L2灯，由直流电压变为同样电压值的交变电流时，由不亮变为正常发光，说明B元件隔直流通交流，应为电容器；
(2)日常照明用交变电流的电压的有效值U=220V，由图可知，只有一半时间有此电流，故有12U2R=U′2R，故U′=U 2=110 2V。
故答案为：(1)电感线圈 电容器；(2)110 2V。
18.【答案】(1)10V；(2)e=10sin20t(V)；(3)5V；(4)42V；
【解析】
【分析】根据Em=nBSω求感应电动势的最大值；当从线圈处于中性面开始计时，线圈中感应电动势的瞬时值表达式为e=Emsinωt；当线圈平面与磁感线平行时，线圈中感应电动势的瞬时值表达式为e=Emcsωt；交变电压表的示数为电压的有效值。
【解答】(1)感应电动势的最大值为Em=nBSω=100×0.5×0.12×20V=10V
(2)若从线圈处于中性面开始计时，线圈中感应电动势的瞬时值表达式为e=Emsinωt，即e=10sin20t(V)；
(3)线圈平面与磁感线平行时，线圈中感应电动势的瞬时值表达式为e=Emcsωt，即e=10cs20t(V)，
转过60∘时的瞬时感应电动势为e=Emcs60°=5V
(4)电压表示数为外电路电压的有效值U=Em 2R+rR=4 2V
19.【答案】(1)不亮；(2)甲；(3)变暗 ；变亮。
【解析】
【分析】
电容器具有“通交流、阻直流，通高频、阻低频”的作用，电感线圈具有“通直流、阻交流，通低频、阻高频”的作用。
【解答】
(1)电容器具有“通交流、阻直流，通高频、阻低频”的作用，电感线圈具有“通直流、阻交流，通低频、阻高频”的作用。当电源为直流电时，闭合开关S，直流电流无法通过电容器C，故丙灯不亮。
(2)当电源为交流电源时，闭合开关S，乙灯支路的电感和丙灯支路的电容都对电流有阻碍作用，而甲灯支路没有阻碍电流的元件，故甲灯最亮。
(3)提高交流电源的频率，电感线圈L对交流电的阻碍作用增大，电容器C对交流电的阻碍作用减弱，故乙灯变暗，丙灯变亮。
20.【答案】(1)A C；(2)电路如图乙所示：；
(3)C、C1通交流、阻直流，L1通直流、阻交流，最后得到稳定的直流电。
【解析】
【分析】
本节考查了电容和电感对交变电流的影响。
分别根据电容器和电感线圈对电流的作用进行分析可得。
【解答】
(1)a选用自感系数较大的低频扼流线圈，它有“通直流、阻交流”的特点；选用电容较大的电容器，对交流电的阻碍作用越小；
(2)电路如图乙所示：；
(3)C、C1通交流、阻直流，L1通直流、阻交流，最后得到稳定的直流电。
21.【答案】解：(1)由法拉第电磁感应定律e=nΔΦΔt=nSΔBΔt，
代入数据得e=4sin100πt(V)
(2)由题意可知Em=4V
根据闭合电路欧姆定律Im=EmR+r=0.8A
电路中电流的有效值为I有= 22Im= 22×0.8A=2 25A
电阻R的热功率PR=I有2R=(2 25)2×3W=0.96W
(3)通过电阻R的电荷量q=It
又I=ER+r， E=n△Φt
则q=n△ΦR+r
其中B=B0+150πcs100πt(T)
联立可得：q=1125πC。
【解析】(1)由法拉第电磁感应定律可以求出感应电动势；
(2)由欧姆定律求出电流，由焦耳定律可以求出焦耳热从而得热功率；
(3)由电流定义式求出电荷量。
本题考查了求电动势、电荷量、电势、热功率等，应用法拉第电磁感应定律、欧姆定律、电流定义式、焦耳定律即可正确解题。
22.【答案】解：①矩形线圈转动，根据交变电流的产生规律可知，感应电动势的最大值：Em=NBSω=1100 2V
线圈转动的频率为50Hz，则角速度：ω=2πf=100rad/s
则瞬时值表达式：u=1100 2cs100πt (V)
②根据正弦式交变电流最大值和有效值的关系可知，变压器原线圈输入电压：U1=1100V，
电机正常工作，则副线圈输出电压：U2=220V
根据变压比可知，n1n2=U1U2=51。
③变压器的输入功率等于输出功率，
P入=P出=2×11kW=2.2×104 W
其中P入=U1I1，
解得：I1=20 A，即交流电流表示数为20A。
答：①从图示位置作为计时起点，此交流发电机的输出电压瞬时值的表达式为u=1100 2cs100πt (V)。
②变压器原、副线圈的匝数比为5：1。
③与变压器原线圈串联的交流电流表的示数为20A。
【解析】①根据正弦式交变电流的产生规律，确定感应电动势的最大值，书写瞬时值表达式。
②根据变压比确定原、副线圈的匝数比。
③变压器的输入功率等于输出功率，据此求解输入电流。
此题考查了变压器的构造和原理，理想变压器是理想化模型，一是不计线圈内阻；二是没有出现漏磁现象，解题的关键是变压器变压比、变流比的灵活运用。
23.【答案】解：由图知，A与B的峰值相同，且小于C的峰值；A、B与C的周期相同。
【解析】见答案
相关试卷
人教版 (2019)选择性必修 第二册2 交变电流的描述精品课时训练： 这是一份人教版 (2019)选择性必修 第二册2 交变电流的描述精品课时训练，文件包含32交变电流的描述同步练习人教版高中物理选修二-解析版docx、32交变电流的描述同步练习人教版高中物理选修二-原卷版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共27页， 欢迎下载使用。
人教版 (2019)选择性必修 第二册2 交变电流的描述精品课时练习： 这是一份人教版 (2019)选择性必修 第二册2 交变电流的描述精品课时练习，共2页。试卷主要包含了交变电流的周期和频率，交变电流的峰值和有效值，正弦式交变电流的公式和图像等内容，欢迎下载使用。
高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册第三章 交变电流2 交变电流的描述精品巩固练习： 这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册第三章 交变电流2 交变电流的描述精品巩固练习，共13页。试卷主要包含了05s， 一个匝数为100匝、电阻为0等内容，欢迎下载使用。
