讲与练2016版高考物理总复习10.1交变电流的产生及描述课堂检测
2016年高考物理真题专题汇编 专题M：交变电流(含解析)
M 交变电流M1 交变电流的产生及描述1．L2 M1[2016·全国卷Ⅲ] 如图所示，M 为半圆形导线框，圆心为O M ；N 是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为O N ；两导线框在同一竖直面(纸面)内；两圆弧半径相等；过直线O M O N 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O M 和O N 的轴，以相同的周期T 逆时针匀速转动，则( )图1-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TC ．在t ＝T 8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BC [解析] 设导线圈半径为l ，角速度为ω，两导线框切割磁感线的等效长度始终等于圆弧半径，因此在产生感应电动势时其瞬时感应电动势大小始终为E ＝12B ωl 2，但进磁场和出磁场时电流方向相反，所以线框中应该产生方波交流式电，如图所示，A 错误；由T ＝2πω可知，两导线框中感应电流的周期相同，均为T ，B 正确；在t ＝T 8时，两导线框均在切割磁感线，故两导线框中产生的感应电动势均为12B ωl 2，C 正确；对于线框M ，有E 2R ·T 2＋E 2R ·T 2＝U 2有M R ·T ，解得U 有M ＝E ；对于线框N ，有E 2R ·T 4＋0＋E 2R ·T 4＋0＝U 2有N R·T ，解得U 有N ＝22E ，故两导线框中感应电流的有效值并不相等，D 错误．M2 变压器 远距离输电2．M2[2016·全国卷Ⅰ] 一含有理想变压器的电路如图1-所示，图中电阻R 1、R 2和R 3的阻值分别为3Ω、1 Ω 和4 ΩU 为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定．当开关S 断开时，电流表的示数为I ；当S 闭合时，电流表的示数为4I .该变压器原、副线圈匝数比为( )图1-A ．2B ．3C ．4D ．5[解析] B 开关断开时，原、副线圈的电流比I I 2＝n 2n 1，通过R 2的电流I 2＝In 1n 2，副线圈的输出电压U 2＝I 2(R 2＋R 3)＝5In 1n 2，由U 1U 2＝n 1n 2可得原线圈两端的电压U 1＝5I ⎝⎛⎭⎫n 1n 22，则U ＝U 1＋IR 1＝5I ⎝⎛⎭⎫n 1n 22＋3I ；开关闭合时，原、副线圈的电流比4I I ′2＝n 2n 1，通过R 2的电流I ′2＝4In 1n 2，副线圈的输出电压U ′2＝I ′2R 2＝4In 1n 2，由U ′1U ′2＝n 1n 2可得原线圈两端的电压U ′1＝4I ⎝⎛⎭⎫n 1n 22，则U ＝U ′1＋4IR 1＝4I ⎝⎛⎭⎫n 1n 22＋12I ，解得n 1n 2＝3，选项B 正确． 3．M2[2016·全国卷Ⅲ] 如图1-所示，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a 和b.当输入电压U 为灯泡额定电压的10倍时，两灯泡均能正常发光．下列说法正确的是( )图1-A ．原、副线圈匝数比为9∶1B ．原、副线圈匝数比为1∶9C ．此时a 和b 的电功率之比为9∶1D ．此时a 和b 的电功率之比为1∶9．AD [解析] 设灯泡的额定电压为U 0，则输入电压U ＝10U 0，由于两灯泡均正常发光，故原线圈两端的电压U 1＝U －U 0＝9U 0，副线圈两端的电压U 2＝U 0，所以原、副线圈的匝数比n 1∶n 2＝U 1∶U 2＝9∶1，A 正确，B 错误；原、副线圈的电流之比I 1∶I 2＝n 2∶n 1＝1∶9，由电功率P ＝UI 可知，a 和b 的电功率之比为1∶9，C 错误，D 正确．4．M2 J3[2016·天津卷] 如图1-所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表．下列说法正确的是( )图1-A ．当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，R 1消耗的功率变大B ．当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，电压表V 示数变大C ．当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，电流表A 1示数变大D ．若闭合开关S ，则电流表A 1示数变大，A 2示数变大B [解析] 滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，总电阻也变大，而副线圈两端的电压没有变化，所以干路中的电流减小，R 1消耗的功率变小，A 错误；干路中的电流变小，R 1两端的电压变小，并联电路的电压变大，即电压表V 示数变大，B 正确；由于变压器副线圈干路中的电流变小，所以原线圈中的电流变小，即电流表A 1的示数变小，C 错误；闭合开关S 后，并联电路的阻值变小，总电阻也变小，干路中的电流变大，R 1两端的电压变大，并联电路的电压变小，通过R 2的电流变小，即电流表A 2示数变小，因变压器的功率变大，故电流表A 1示数变大，D 错误．5．M2[2016·江苏卷] 一自耦变压器如图1-所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a 、b 间作为原线圈．通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c 、d 间作为副线圈．在a 、b 间输入电压为U 1的交变电流时，c 、d 间的输出电压为U 2，在将滑动触头从M 点顺时针旋转到N 点的过程中( )图1-A ．U 2>U 1，U 2降低B ．U 2>U 1，U 2升高C ．U 2<U 1，U 2降低D ．U 2<U 1，U 2升高C [解析] 根据变压器原、副线圈两端电压和原、副线圈匝数的关系式有U 1U 2＝n 1n 2，这里n 2< n 1，所以U 2 <U 1.在将滑动触头从M 点顺时针旋转到N 点的过程中，n 2变小，n 1不变，而原线圈两端电压U 1也不变，因此U 2降低，选项C 正确．6．M2、J2[2016·四川卷] 如图1-所示，接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L 供电，如果将原、副线圈减少相同匝数，其他条件不变，则( )图1-A ．小灯泡变亮B ．小灯泡变暗C ．原、副线圈两端电压的比值不变D ．通过原、副线圈电流的比值不变B [解析] 由变压器相关知识得：U 1U 2＝n 1n 2，原、副线圈减去相同的匝数n 后：U 1U ′2＝n ′1n ′2＝n 1－n n 2－n ，n 1n 2－n ′1n ′2＝－n （n 1－n 2）n 2（n 2－n ）<0，则说明变压器原、副线圈的匝数比变大，则可得出C 、D 错误．由于原线圈电压恒定不变，则副线圈电压减小，小灯泡实际功率减小，小灯泡变暗，A 错误，B 正确．。
高考物理总复习 第10章 1讲 交变电流的产生和描述课时
【优化指导】2013高考物理总复习第10章 1讲交变电流的产生和描述课时演练新人教版1．如图中闭合线圈都在匀强磁场中绕虚线所示的固定转轴匀速转动，能产生正弦式交变电流的是( )解析：A、B选项中闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场且过线圈平面的转轴匀速转动，满足产生正弦式交变电流的条件，能产生正弦式交变电流；C选项中转轴平行于磁场，转动过程中，穿过线圈的磁通量始终为零，故C中不产生正弦式交变电流；D选项中虽然只有一半线圈在磁场中，但是始终有一边切割磁感线按照正弦规律产生感应电动势，且一边出时，另一边恰好进入，保证转动过程中感应电动势连续按照正弦规律变化，D选项正确．答案：ABD2. 如图是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压的( )A．周期是0.01 sB．最大值是311 VC．有效值是220 VD．表达式为u＝220sin 100πt(V)解析：由交变电流的图象知，周期是0.02 s，A错误；最大值是311 V，B正确；有效值是220 V，C正确；瞬时值表达式为u＝311sin 100πt(V)，D错误．答案：BC3. 如图所示电路中，已知交流电源电压u＝200sin 100πt V，电阻R＝100 Ω.则电流表和电压表的示数分别为( )A ．1.41 A,200 VB ．1.41 A,141 VC ．2 A,200 VD ．2 A,141 V4. 如图所示，单匝矩形闭合导线框abcd 全部处于磁感应强度为B 的水平匀强磁场中，线框面积为S ，电阻为R .线框绕与cd 边重合的竖直固定转轴以角速度ω匀速转动，线框中感应电流的有效值I ＝______.线框从中性面开始转过π2的过程中，通过导线横截面的电荷量q ＝________.5．(2011天津高考)在匀强磁场中，一矩形金属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2所示，则( )A．t＝0.005 s时线框的磁通量变化率为零B．t＝0.01 s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311 VD．线框产生的交变电动势频率为100 Hz解析：根据题图可知，t＝0.005 s时，电动势为311 V，根据法拉第电磁感应定律可知，此时磁通量的变化率不为零，选项A错误；t＝0.01 s时，电动势为零，线框与中性面重合，选项B正确；线框产生电动势的有效值E有＝E m2＝3112V＝220 V，选项C错误；周期T＝0.02 s，则频率f＝1/T＝50 Hz，选项D错误．答案：B6．(2011安徽高考)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.BL 2ω2RB.2BL 2ω2RC.2BL 2ω4RD.BL 2ω4R解析：切割磁感线产生的感应电动势为E ＝12BL 2ω，一周有电动势的时间是T4，故根据有效值定义有⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫12BL 2ωR 2R T 4＝I 2RT ，解得I ＝BL 2ω4R .答案：D。
【把握高考】高三物理专题综合演练：第10.1《交变电流的产生和描述》典题精析(人教版选修3-2)
1.一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电流i随时间t变化的图线如图所示，则（）A.t1时刻通过线圈的磁通量为零B.t2时刻通过线圈的磁通量绝对值最大C.t3时刻通过线圈的磁通量变化率绝对值最大D.每当i变换方向时，通过线圈的磁通量绝对值都为最大2.在相同时间内，某正弦交变电流通过一阻值为100 Ω的电阻产生的热量，与一电流为3 A的直流电通过同一阻值的电阻产生的热量相等，则（）A.此交变电流的有效值为3 A，峰值为32 AB.此交变电流的有效值为32A，峰值为6 AC.电阻两端的交流电压的有效值为300 V，峰值为3002VD.电阻两端的交流电压的有效值为3002V，峰值为600 V3．如图所示，两只阻值相同的电阻分别通以正弦波和方波电流，电流的最大值相等，则两只电阻产生的热功率的比是()A．1∶4B．1∶2C．1∶1D．2∶15.如图所示，矩形线圈，面积为S，匝数为N，整个线圈内阻为r，在匀速磁场B中绕OO′轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻R.当线圈由图示位置转过90°的过程中，下列说法正确的是（）A.磁通量的变化量为ΔΦ=NBSB.平均感应电动势为E=2NBSω/πC.电阻R所产生的热量为(NBSω/2)2/RD.通过电阻R的电荷量为q=NBS/(R+r)整理后得Q=πR ω（NBS ）2/4（R+r ）2，C 选项错误.通过电阻R 的电荷量q=N r R +∆φ=r R NBS +,D 选项正确.【答案】B 、D5.如图所示，面积均为S 的两个电阻相同的线圈，分别放在如图所示的磁场中，甲图中是磁感应强度为B 0的匀强磁场，线圈在磁场中以周期T 绕OO′轴匀速转动，乙图中磁场变化规律为B=B 0cos2t Tπ,从图示位置开始计时，则（ ）A.两线圈的磁通量变化规律相同B.两线圈中感应电动势达到最大值的时刻不同C.经相同的时间t(t>T),两线圈产生的热量不同D.从此时刻起，经T/4时间，流过两线圈横截面的电荷量不同6.在水平方向的匀强磁场中，有一正方形闭合线圈绕垂直磁感线的轴匀速转动，已知线圈的匝数为n=100匝，边长为20 cm ，电阻为10 Ω，转动频率f=50 Hz ，磁场的磁感应强度为0.5 T ，求：（1）外力驱动线圈转动的功率.（2）转至线圈平面与中性面的夹角为30°时，线圈产生的感应电动势及感应电流的大小.（3）线圈由中性面转至与中性面成30°夹角的过程中，通过线圈横截面的电荷量.7.如图所示，单匝线圈在匀强磁场中绕OO ′轴从图示位置开始匀速转动.已知从图示位置转过6π时，线圈中电动势大小为10 V ，求：（1）交变电动势的峰值；（2）交变电动势的有效值；（3）设线圈电阻为R ＝1 Ω,角速度ω=100 rad/s,线圈由图示位置转过2π过程中通过导线截面的电荷量q.【解析】(1)图示位置为中性面，从此时开始计时，交变电动势的瞬时值为e=Emsin ωt ，8. 用均匀导线弯成正方形闭合线框abcd，线框每边长10 cm，每边的电阻值为0.1 Ω，把线框放在磁感应强度为B＝0.1 T的匀强磁场中，并使它绕轴O1O2以ω＝100 rad/s的角速度旋转，旋转方向如图所示(沿O2O1由O2向O1看为顺时针方向)．已知O1、O2两点分别在ab和bc上，轴O1O2在线框平面内，并且垂直于B，O1d＝3O1a，O2c＝3O2b.(1)当线框平面转至和B平行的瞬时(如图所示位置)：①每条边产生的感应电动势的大小各是多少？②线框内感应电流的大小是多少？方向如何？(2)求线框由图所示位置旋转π3的过程中，产生的平均电动势的大小(3)线框旋转一周内产生的热量为多少？。
2016物理高考题分类--交变电流
M 单元 交变电流M1 交变电流的产生及描述21．L2 M1[2016·全国卷Ⅲ] 如图所示，M 为半圆形导线框，圆心为O M ；N 是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为O N ；两导线框在同一竖直面(纸面)；两圆弧半径相等；过直线O M O N 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O M 和O N 的轴，以相同的周期T 逆时针匀速转动，则( )图1A ．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TC ．在t ＝T 8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21．BC [解析] 设导线圈半径为l ，角速度为ω，两导线框切割磁感线的等效长度始终等于圆弧半径，因此在产生感应电动势时其瞬时感应电动势大小始终为E ＝12B ωl 2，但进磁场和出磁场时电流方向相反，所以线框中应该产生方波交流式电，如图所示，A 错误；由T ＝2πω可知，两导线框中感应电流的周期相同，均为T ，B 正确；在t ＝T 8时，两导线框均在切割磁感线，故两导线框中产生的感应电动势均为12B ωl 2，C 正确；对于线框M ，有E 2R ·T 2＋E 2R ·T 2＝U 2有M R ·T ，解得U 有M ＝E ；对于线框N ，有E 2R ·T 4＋0＋E 2R ·T 4＋0＝U 2有N R ·T ，解得U 有N ＝22E ，故两导线框中感应电流的有效值并不相等，D 错误．M2 变压器 远距离输电16．M2[2016·全国卷Ⅰ] 一含有理想变压器的电路如图1所示，图中电阻R 1、R 2和R 3的阻值分别为3 Ω、1 Ω 和4 U 为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定．当开关S 断开时，电流表的示数为I ；当S 闭合时，电流表的示数为4I .该变压器原、副线圈匝数比为( )图1A ．2B ．3C ．4D ．5[解析] B 开关断开时，原、副线圈的电流比I I 2＝n 2n 1，通过R 2的电流I 2＝In 1n 2，副线圈的输出电压U 2＝I 2(R 2＋R 3)＝5In 1n 2，由U 1U 2＝n 1n 2可得原线圈两端的电压U 1＝5I ⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 22，则U ＝U 1＋IR 1＝5I ⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 22＋3I ；开关闭合时，原、副线圈的电流比4I I ′2＝n 2n 1，通过R 2的电流I ′2＝4In 1n 2，副线圈的输出电压U ′2＝I ′2R 2＝4In 1n 2，由U ′1U ′2＝n 1n 2可得原线圈两端的电压U ′1＝4I ⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 22，则U ＝U ′1＋4IR 1＝4I ⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 22＋12I ，解得n 1n 2＝3，选项B 正确． 19．M2[2016·全国卷Ⅲ] 如图1所示，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a 和b.当输入电压U 为灯泡额定电压的10倍时，两灯泡均能正常发光．下列说确的是( )图1A ．原、副线圈匝数比为9∶1B ．原、副线圈匝数比为1∶9C ．此时a 和b 的电功率之比为9∶1D ．此时a 和b 的电功率之比为1∶919．AD [解析] 设灯泡的额定电压为U 0，则输入电压U ＝10U 0，由于两灯泡均正常发光，故原线圈两端的电压U 1＝U －U 0＝9U 0，副线圈两端的电压U 2＝U 0，所以原、副线圈的匝数比n 1∶n 2＝U 1∶U 2＝9∶1，A 正确，B 错误；原、副线圈的电流之比I 1∶I 2＝n 2∶n 1＝1∶9，由电功率P ＝UI 可知，a 和b 的电功率之比为1∶9，C 错误，D 正确．5．M2 J3[2016·卷] 如图1所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表．下列说确的是( )图1A ．当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，R 1消耗的功率变大B ．当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，电压表V 示数变大C ．当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，电流表A 1示数变大D ．若闭合开关S ，则电流表A 1示数变大，A 2示数变大5．B [解析] 滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，总电阻也变大，而副线圈两端的电压没有变化，所以干路中的电流减小，R 1消耗的功率变小，A 错误；干路中的电流变小，R 1两端的电压变小，并联电路的电压变大，即电压表V 示数变大，B 正确；由于变压器副线圈干路中的电流变小，所以原线圈中的电流变小，即电流表A 1的示数变小，C 错误；闭合开关S 后，并联电路的阻值变小，总电阻也变小，干路中的电流变大，R 1两端的电压变大，并联电路的电压变小，通过R 2的电流变小，即电流表A 2示数变小，因变压器的功率变大，故电流表A 1示数变大，D 错误．4．M2[2016·卷] 一自耦变压器如图1所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a 、b 间作为原线圈．通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c 、d 间作为副线圈．在a 、b 间输入电压为U 1的交变电流时，c 、d 间的输出电压为U 2，在将滑动触头从M 点顺时针旋转到N 点的过程中( )图1A ．U 2>U 1，U 2降低B ．U 2>U 1，U 2升高C ．U 2<U 1，U 2降低D ．U 2<U 1，U 2升高4．C [解析] 根据变压器原、副线圈两端电压和原、副线圈匝数的关系式有U 1U 2＝n 1n 2，这里n 2< n 1，所以U 2 <U 1.在将滑动触头从M 点顺时针旋转到N 点的过程中，n 2变小，n 1不变，而原线圈两端电压U 1也不变，因此U 2降低，选项C 正确．2．M2、J2[2016·卷] 如图1所示，接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L 供电，如果将原、副线圈减少相同匝数，其他条件不变，则( )图1A ．小灯泡变亮B ．小灯泡变暗C ．原、副线圈两端电压的比值不变D ．通过原、副线圈电流的比值不变2．B [解析] 由变压器相关知识得：U 1U 2＝n 1n 2，原、副线圈减去相同的匝数n 后：U 1U ′2＝n ′1n ′2＝n 1－n n 2－n ，n 1n 2－n ′1n ′2＝－n （n 1－n 2）n 2（n 2－n ）<0，则说明变压器原、副线圈的匝数比变大，则可得出C 、D 错误．由于原线圈电压恒定不变，则副线圈电压减小，小灯泡实际功率减小，小灯泡变暗，A 错误，B 正确．9．M2[2016·卷] 图1(a)中，理想变压器的原、副线圈的匝数比为4∶1，R T 为阻值随温度升高而减小的热敏电阻，R 1为定值电阻，电压表和电流表均为理想交流电表．原线圈所接电压u 随时间t 按正弦规律变化，如图(b)所示．下列说确的是( )图1A ．变压器输入、输出功率之比为4∶1B ．变压器原、副线圈中的电流之比为1∶4C ．u 随t 变化的规律为u ＝51sin(50πt )(国际单位制)D ．若热敏电阻R T 的温度升高，则电压表的示数不变，电流表的示数变大9．BD [解析] 理想变压器的输入功率等于输出功率，故A 错误．理想变压器原、副线圈的电流与匝数成反比，故B 正确．从图(b)可知交流电的周期为0.02 s ，所以u 随t 变化的规律为u ＝51sin(100πt )，故C 错误．温度升高，热敏电阻阻值减小，电流表示数变大，电压表示数为输入的交流电的电压有效值，故不变，D 正确．M3 交变电流综合3．[2016·、二市一模] 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图K363所示，在0～0.02 s 电阻产生热量最大的是( )图K36 33．D [解析] A 为正弦式电流，有效值I 1＝22I m ＝ 2 A ，根据焦耳定律得：Q 1＝I 21RT ＝( 2 A)2RT ＝2RT (J)；B 为正弦式电流，有效值I 2＝22I m ＝ 2 A ，根据焦耳定律得：Q 2＝I 22RT ＝( 2 A)2RT ＝2RT (J)；对C ，根据焦耳定律得：Q 3＝I 23RT ＝2.25RT (J)；对D ，根据焦耳定律得：Q 4＝I 24R ·T 2＋I ′24R ·T 2＝4RT (J)，故选项D 正确． 5．(多选)[2016·模拟] 图K365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，A 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像如图乙所示．以下判断正确的是( )甲 乙图K36 5A ．电流表的示数为10 AB ．线圈转动的角速度为50π rad/sC ．0.01 s 时线圈平面与磁场方向平行D ．0.02 s 时电阻R 中电流的方向自右向左5．AC [解析] 产生的交变电流的最大值为10 2 A ，有效值为10 A ，所以电流表的示数为10 A ，故A 正确．线圈转动的角速度ω＝2πT ＝2π0.02rad/s ＝100π rad/s ，故B 错误.0.01 s 时电动势最大，由法拉第电磁感应定律得，磁通量的变化率最大，此时线圈平面与磁场方向平行，故C 正确.0.02 s 时线圈转到图示位置，对CD 边由右手定则可判断电流方向为由D 到C ，所以R 中的电流从左向右，故D 错误．2．(多选)[2016·一中第四次周考] 图K372是一个理想变压器的示意图，S 为单刀双掷开关，P 是滑动变阻器的滑动触头，R 0是定值电阻，保持交变电压U 1不变，下列说确的是( )图K37 2A ．若P 的位置不变，S 由a 合到b 处，则电流表示数减小B ．若P 的位置不变，S 由a 合到b 处，则电压表示数增大C ．若S 置于b 处，将P 向上滑动，则电流表示数增大D ．若S 置于b 处，将P 向上滑动，则电压表示数增大2．BD [解析] 将S 由a 切换到b ，原线圈匝数变小，所以副线圈电压变大，电阻不变，所以R 上电流增大，R 上电压增大，电流与匝数成反比，则I 1将增大，故A 错误，B 正确；S 置于b 位置不动，P 向上滑动，电阻变大，电流变小，R 0的分压变小，输出电压不变，则R 的分压增大，故D 正确；由P ＝U 21R ＋R 0可知输出功率变小，则输入功率变小，电流表示数减小，C 错误．4．(多选)[2016·期末考试] 如图K374所示，甲是远距离输电线路的示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图像，则( )图K37 4A ．发电机输出交流电的电压有效值是500 VB ．用户用电器上交流电的频率是50 HzC ．输电线的电流只由降压变压器原、副线圈的匝数比决定D ．保持升压变压器原线圈匝数不变，增加副线圈匝数，可减少输电线上损失的功率4．BD [解析] 发电机输出交流电的电压有效值是5002V ，A 项错误；交流电的周期为0.02 s ，故频率为50 Hz ，B 项正确；输电线的电流由输送功率和输送电压决定，C 项错误；保持升压变压器原线圈匝数不变，增加副线圈匝数，由U 1U 2＝n 1n 2得增大了输送电压，由P ＝UI 知减少了输电线上的电流，故减少了损失的功率，D 项正确．4．(多选)[2016·一中期末考试] 图K384甲为远距离输电示意图，变压器均为理想变压器．升压变压器原、副线圈匝数比为1∶100，其输入电压如图乙所示，远距离输电线的总电阻为100 Ω.降压变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中R 1为一定值电阻，R 2为用半导体热敏材料制成的传感器，当温度升高时其阻值变小．电压表V 显示加在报警器上的电压(报警器未画出)．未出现火警时，升压变压器的输入功率为750 kW.下列说法中正确的有( )图K38 4A ．降压变压器副线圈输出的交流电频率为50 HzB ．远距离输电线路损耗功率为180 kWC ．当传感器R 2所在处出现火警时，电压表V 的示数变大D ．当传感器R 2所在处出现火警时，输电线上的电流变大4．AD [解析] 由图乙知交流电的周期为0.02 s ，所以频率为50 Hz ，A 正确；由图乙知升压变压器输入端电压有效值为250 V ，根据电压与匝数成正比知副线圈电压为25 000 V ，所以输电线中的电流为：I ＝P U＝30 A ，输电线上电压降为：ΔU ＝IR ＝30×100 V ＝3000 V ，输电线路损耗功率为：ΔP ＝ΔUI ＝90 kW ，B 错误；当传感器R 2所在处出现火警时其阻值减小，副线圈中电流增大，定值电阻的分压增大，所以电压表V 的示数变小，C 错误；副线圈电流增大，根据电流与匝数成反比知输电线上的电流变大，D 正确．。
2016届高考物理专题十一交变电流(全国通用)
【大高考】（三年模拟精选）2016届高考物理专题十一交变电流（全国通用）A组基础训练选择题1．(2015·河北邢台检测)如图分别是直流电动机、摇绳发电、磁电式仪表和电磁轨道炮示意图，其中不是“因电而动”(即在安培力作用下运动)的是( )解析直流电动机、磁电式仪表和电磁轨道炮工作时都是“因电而动”，A、 C、D项错误；摇绳发电是人力使绳运动而产生感应电流,是“因动而电”现象，故B项正确．答案 B2．(2015·河北邢台一模)(多选)如图甲所示，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乙中曲线a、b所示，则( )A．两次t＝0时刻线圈平面均与中性面垂直B．曲线a、b对应的线圈转速之比为3∶2C．曲线a表示的交变电动势频率为25 HzD．曲线b表示的交变电动势有效值为10 V解析 因t ＝0时，e ＝0,故在t ＝0时刻两线圈平面均与中性面平行，A 项错 误；由et 图象知：T a ＝4×10－2 s ，T b ＝6×10－2 s,则a 、b 对应的线圈转速之比为n a ∶n b ＝T b ∶T a ＝3∶2，B 项正确；a 的变化频率f a ＝1T a ＝25 Hz,C 项正 确；由E a ＝1522 V 和E m a E m b ＝E aE b＝ωa ωb ＝T b T a ＝32可知E b ＝5 2 V ，D 项错误．答案 BC3．(2015·广西三市毕业考试)如图所示，甲、乙两个交流电路中,电源的输出电压、 输出电流均相等．若理想变压器原、副线圈的匝数为n 1、n 2，则负载电阻R 1 与R 2的比值为( )A ．n 1∶n 2B ．n 2∶n 1C ．n 21∶n 22D ．n 22∶n 21解析 设电源的电压为U 1，则R 1消耗的功率P 1＝U 21R 1，根据电压与匝数成正 比得U 2＝n 2n 1U 1，则R 2消耗的功率P 2＝U 22R 2，因为P 1＝P 2，所以R 1R 2＝n 21n 22，故选 C .答案 C4．(2015·中原名校豫南九校一模)(多选)一理想变压器的原、副线圈匝数分别为 500 匝和100匝，现将原线圈接上交流电压，交流电压的瞬时值表达式u ＝ 2002sin(100πt )V ，副线圈接上理想交流电压表和定值电阻R ，如图所示．现 在A 、B 两点间接入不同的电子元件，则下列说法正确的是( )A ．若在A 、B 两点间串联一只电阻R ，则穿过副线圈的磁通量的最大变化率为0.4 2 Wb/s B ．若在A 、B 两点间接入理想二极管，则电压表的示数为40 VC ．若在A 、B 两点间接入一只电容器,只提高交流电的频率，则电压表的示 数增加D ．若在A 、B 两点间接入一只电感线圈,只提高交流电的频率，则电阻R 消耗的电功率增大解析 由变压规律得U 2m ＝n 2n 1U 1m ＝40 2 V ，由电磁感应定律得U 2m ＝ n 2⎝⎛⎭⎪⎫ΔΦΔt m解得⎝ ⎛⎭⎪⎫ΔΦΔt m＝0.4 2 Wb/s,A 项正确；若A 、B 间接入理想二极管， 根据交流电有效值的定义和二极管的单向导电性得U 22RT ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫U 2m 22R×T2，解得电 压表的示数为U 2＝20 2 V,B 项错误；若A 、B 间接入一电容器，只提高交流电的频率，电容器容抗减小，流经R 的电流增大，R两端电压增大，C 项 正确；若在A 、B 间接入一只电感线圈,只提交交流电的频率，感抗增大，流 经R 的电流减小，R 两端的电压减小，R 消耗的功率减小，D 项错误．答案 AC5．(2015·江西景德镇质检)(多选)如图，一理想变压器原线圈接正弦交变电源，副 线圈接有三盏相同的灯(不计灯丝电阻的变化)，灯上均标有(36 V ，6 W)字样， 此时L 1恰正常发光，图中两个电表均为理想电表,其中电流表显示读数为0.5 A ，下列说法正确的是( )A ．原、副线圈匝数之比为3︰1B ．变压器的输入功率为12 WC ．电压表的读数为18 VD ．若L 3突然断路，则L 1变暗，L 2变亮，输入功率减小解析 L 1恰正常发光,其电流为I 2＝636 A ＝16 A ，灯泡的电阻R ＝3626Ω＝216 Ω，电压表示数为U 并＝0.5IR ＝18 V ，故C 正确；根据变压器的输入功 率等于输出功率知P 1＝P 2＝U 2I 2＝(36＋18)×16 W ＝9 W ，而又P 1＝U 1I 1＝U 1×0.5，解得U 1＝18 V ，则原、副线圈匝数之比为n 1∶n 2＝18∶54＝1∶3，故A 、B错误；若L 3突然断路，负载电阻增大，电流I 2减小，则L 1变暗，L 1分压减 小，L 2分压增大，L 2变亮，输入功率P 1＝P 2＝U 2I 2减小，故D 正确．答案 CD6．(2014·东城区模拟)如图所示，理想变压器原线圈a 、b 两端接正弦交变电压u ， u ＝2202sin(100πt )V,原、副线圈的匝数比n 1∶n 2＝10∶1，电压表接在副线 圈c 、d 两端，输电线的等效电阻为R ,原来开关S 是断开的．则当S 闭合一段时间后( )A ．电压表示数不变，示数为22 VB ．电压表示数不变，示数为220 2 VC ．灯泡L 两端的电压将变大D ．电流表示数一定为0解析 当S 闭合一段时间后，电压表示数不变，由U 1U 2＝n 1n 2得U 2＝n 2n 1U 1＝110×220 V ＝22 V ，即电压表示数为22 V,选项A 正确，B 错误；S 闭合后有交流 电通过电容器和电流表，电流表示数不为零，D 错误；S 闭合后，电容器与 灯泡L 并联的电阻减小，由于U 2不变,所以灯泡L 两端的电压将变小，C 错 误．答案 A7．(2014·安徽安庆二模)一个匝数为100匝,电阻为0.5 Ω的闭合线圈处于某一 磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，从某时刻起穿过线圈的磁通量按图示规 律变化．则线圈中产生交变电流的有效值为( )A ．5 2 AB ．2 5 AC ．6 AD ．5 A解析 0～1 s 内线圈中产生的感应电动势E 1＝n ΔΦΔt＝100×0.01 V ＝1 V ， 1～1.2s 内线圈中产生的感应电动势E 2＝n ΔΦΔt ＝100×0.010.2V ＝5 V ，对一个定值电阻,在一个周期内产生的热量Q ＝Q 1＋Q 2＝120.5×1＋520.5×0.2 J ＝12 J, 根据交变电流有效值的定义Q＝I 2Rt ＝12 J 得：I ＝2 5 A ，故B 正确，A 、C 、 D 错误．答案 B8．(2014·贵州六校联考)(多选)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比．n 1∶ n 2＝10∶1；b 是原线圈的中心抽头，S 为单刀双掷开关，定值电阻R ＝10 Ω. 从某时刻开始在原线圈c 、d 两端加上如图乙所示的交变电压,则下列说法中正确的是( )A ．当S 与a 连接后，理想电流表的示数为2.2 AB ．当S 与a 连接后，t ＝0.01 s 时理想电流表示数为零C ．当S 由a 拨到b 后，原线圈的输入功率变为原来的4倍D ．当S 由a 拨到b 后，副线圈输出电压的频率变为25 Hz解析 S 与a 连接后，由U 1U 2＝n 1n 2，又知U 1＝22022V ＝220 V ，得U 2＝22 V ， 则理想电压表的示数为22 V,又知定值电阻R ＝10 Ω，可得理想电流表示数 为I ＝U 2R＝2.2 A ，故A 对、B 错；S 由a 拨到b 后，n 1∶n 2＝5∶1，则U 1∶U 2′＝5∶1，得U 2′＝2U 2，据P＝U 2R得功率变为原来的4倍，故C 对；输 出电压频率不变，仍为50 Hz ，故D 错．答案 AC9．(2013·广东深圳一模)(多选)一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交变 电动势e ＝2202sin(100πt )V ，那么( ) A ．该交变电流的频率是50 HzB ．当t ＝0时，线圈平面恰好位于中性面C ．当t ＝1100s 时，e 有最大值D ．该交变电流电动势的有效值为220 2 V解析 根据表达式知ω＝100π rad/s,交变电流的频率f ＝1T ＝ω2π＝50 Hz ，A正确；当t ＝0时，e ＝0，线圈处于中性面位置，B 正确；当t ＝1100s 时，e ＝0，C 错误；该交变电流电动势的有效值为E ＝E m2＝220 V ，D 错误．答案 ABB 组 能力提升选择题1．(2015·云南三大名校统考)将阻值为100 Ω的电阻丝绕成一个110匝的闭合矩 形线圈，让其在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，产生的感应电 动势如图乙所示．则可以判断( )A ．t ＝0时刻线圈应转到图甲所示的位置B ．该线圈的转速为100 πr/sC ．穿过线圈的磁通量的最大值为150π WbD ．线圈转一周所产生的电热为9.68 J解析 0时刻产生的电动势为零,线圈应处于中性面即线圈与磁场垂直，故A 错误；由图象可知T ＝0.02 s ，据T ＝2πω可得ω＝100π rad/s ，所以转速为n ＝ω2π＝50 r/s ，故B 错误;由E m ＝nBS ω可知BS ＝311110×100π Wb ＝9×10－3Wb ，故C 错误；由峰值可知，E＝0.707E m ＝220 V ，据焦耳定律可知线圈转 一周产生的热量Q ＝2202100×0.02 J ＝9.68 J ，故D 正确．答案 D2．(2015·贵州七校联考)如图甲所示电路,理想变压器原线圈输入电压如图乙所示， 副线圈电路中R 0为定值电阻,R 是滑动变阻器，C 为耐压值为22 V 的电容器， 所有电表均为理想电表．下列说法正确的是A ．副线圈两端电压的变化频率为0.5 HzB ．电流表的示数表示的是电流的瞬时值C ．滑动片P 向下移时，电流表A 1和A 2示数均增大D ．为保证电容器C 不被击穿，原、副线圈匝数比应小于10：1解析 由交变电压图象可知,原线圈输入电压最大值为311 V ，周期T ＝0.02 s ， 因此其有效值为220 V ，频率为50 Hz ，因为变压器不改变交变电压的频率， 故副线圈两端电压的变化频率为50 Hz,A 项错误；电流表的示数为交变电流的有效值，B 项错误；输入电压一定,变压器原、副线圈匝数比不变，由U 1U 2＝ n 2n 1知输出电压不变，滑片下移，副线圈电路总电阻减小,电流增大，故A 2示 数变大，由原、副线圈电流与匝数成反比，由I 1I 2＝n 1n 2可知A 1示数增大，C 项 正确；保证电容器不被击穿，输出电压最大值为22 V ，而输入电压最大值为 311 V ，故原、副线圈匝数比应大于10∶1，D 项错误．答案 C3．(2015·湖南永明三校联考)如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比n 1∶n 2 ＝4∶1，原线圈接图乙所示的正弦交流电，副线圈与理想电压表、热敏电阻 R T (阻值随温度的升高而减小)及报警器P 组成闭合电路，回路中电流增加到 一定值时报警器P 将发出警报声．则以下判断正确的是( )A ．变压器副线圈输出交流电的频率为50 HzB ．电压表的示数为9 VC ．R T 处温度升高到一定值时，报警器P 将会发出警报声D ．R T 处温度升高时，变压器的输入功率减小解析 由图乙知周期T ＝0.02 s ，得频率f ＝50 Hz ，故A 正确；原线圈电压 U 1＝36V ，匝数比n 1∶n 2＝4∶1,得副线圈电压为U 2＝9 V ，但电压表测的是 热敏电阻电压，其值小于9 V ，故B 错误；R T 处温度升高时，阻值减小，电 压U 2不变，电流增大，电铃报警，故C 正确；R T 处温度升高时，阻值减小， 电压U 2不变，电流增大，输入功率增大，故D 错误．答案 AC4．(2015·陕西咸阳模拟)(多选)如图所示，一面积为S 、匝数为N 、电阻为r 的矩形线圈，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 ，当线圈由图示位置转过90°的过程中，下列判断正确的是 ()A ．电压表的读数为NBS ω2B ．通过电阻R 的电荷量为q ＝NBSR ＋rC ．电阻R 所产生的焦耳热为Q ＝πωRN 2B 2S24（R ＋r ）2D ．当线圈由图示位置转过90°时的电流为NBS ω2（R ＋r ）解析 线圈在磁场中转动，产生的电动势的最大值为E m ＝NBS ω，电动势的 有效值为E ＝NBS ω2，电压表测量电路的外电压，所以电压表的读数为U ＝ER ＋r·R ＝NBS ω2（R ＋r ）R ，所以A 错误；由E ＝ΔΦΔt ，I ＝ER ＋r，q ＝I Δt 得到， 电荷量q ＝NBSR ＋r，故B 正确；电阻R 产生的热量Q ＝U 2R ·π2ω＝N 2B 2S 2R πω4（R ＋r ）2，所以C 正确;当线圈由图示位置转过90°时电动势的瞬时值为e ＝NBS ωsin 90° ＝NBS ω，所以电流为i ＝eR ＋r ＝NBS ω（R ＋r ），所以D 错误．答案 BC5．(2015·山东德州期末)图中理想变压器原、副线圈的匝数之比为2∶1，现在原 线圈两端加上交变电压u ＝311 sin (100πt ) V 时，灯泡L 1、L 2均正常发光， 电压表和电流表可视为理想电表．则下列说法中正确的是( )A ．该交流电的频率为100 HzB ．电压表的示数为155.5 VC ．若将变阻器的滑片P 向上滑动，则电流表读数变大D ．若将变阻器的滑片P 向上滑动，则L 1将变暗、L 2将变亮解析 根据ω＝2πf 可知f ＝ω2π＝100π2π Hz ＝50 Hz ，A 错误；根据U 1U 2＝n 1n 2可 知U 2＝n 2n 1U 1＝12×3112V ＝110 V ，B 错误；如果P 向上滑动，R ↓→R 总↓→ I ↑，C 正确；因U 2不变，L 1灯亮度不变，I 变大，I L2变大 ，L 2灯变亮，D 错误．答案 C6．(2015·辽宁五校联考)(多选)图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n 1∶n 2 ＝5∶1,电阻R ＝20 Ω,L 1、L 2为规格相同的两只小灯泡,S 1为单刀双掷开关. 原线圈接正弦交变电源,输入电压u 随时间t 的变化关系如图乙所示．现将S 1 接1、S 2闭合，此时L 2正常发光．下列说法正确的是( )A ．输入电压u 的表达式u ＝202sin(50πt )VB ．只断开S 2后，L 1、L 2均正常发光C ．只断开S 2后，原线圈的输入功率减小D ．若将S 1换接到2，R 消耗的电功率为0.8 W解析 交流电的瞬时表达式u ＝E m sin(ωt ),由图乙可以看出E m ＝20 2 V ，周 期T ＝0.02 s ，ω＝2πT＝100π(rad/s)，A 错；根据题中条件S 1接1，S 2闭合 L 2正常发光，可以推出能使灯L 2正常发光的额定电压为4 V ，如果S 1接1， 断开S 2，则每个灯泡两端电压为2 V ，B 错；理想变压器输入功率由输出功 率决定，而输出功率P 出＝U 2R 0，在输出电压不变的情况下，负载电阻R 0增大，输出功率减小，C 对；当S 1接2时,U ＝4 V ，R ＝20 Ω，代入P 出＝U 2R得0.8 W ，D 对．答案 CD7．(2014·广东深圳一模)(多选)如图所示，电源输入电压不变，要使电路中电流表 示数变大，可采用的方法有( )A．将R上的滑片向上移动B．将R上的滑片向下移动C．将开关S掷向1D．将开关S掷向2解析输入的电压和匝数比不变，输出的电压也不变，当向上移动滑片时，电路的电阻变小，所以电流要增加，A正确；输入的电压和匝数比不变，输出的电压也不变,当向下移动滑片时，电路的电阻变大，所以电流要变小，B 错误；将开关S掷向1，原线圈的匝数变大，由电压与匝数成正比可得，副线圈的输出电压要减小，电路的电阻不变，所以电流要减小，C错误；将开关S掷向2时，原线圈的匝数减少，由电压与匝数成正比可得，副线圈的输出电压要变大，电路的电阻不变，所以电流要增大，D正确．答案AD8．(2014·山东烟台一模)甲图是一小型交流发电机供电原理图,两磁极N、S间的磁场可视为水平方向匀强磁场，理想变压器原、副线圈分别与发电机和灯泡连接,灯泡标有“220 V 60 W”字样且正常发光．从某时刻开始计时，发电机输出端的电流随时间变化图象如图乙所示，则以下说法正确的是( )A．t＝0.02 s时发电机内线圈ABCD平面与磁场方向平行B．电路中的电流方向每秒改变100次C．变压器原、副线圈匝数之比为15∶11D．交流发电机输出电流的函数表达式i＝0.2sin(50πt)A解析0.02 s时线圈中的感应电流为零,感应电动势最小，穿过线圈的磁通量变化率为零，磁通量最大，所以线圈平面与磁场方向垂直，A错误；由图乙可知T＝0.04 s，在一个周期之内电流方向变化两次，即在1 s内电流方向改变50次，B错误；灯泡标有“220V ，60 W ”字样且正常发光，所以副线圈 电流I 2＝P U ＝311A ，由题图乙可知电流最大值I m ＝0.2 A ，所以原线圈电流有 效值I 1＝0.22 A,根据理想变压器的特点即电流与匝数成反比得变压器原、副 线圈匝数之比为n 1n 2＝I 2I 1＝15211，故C 错误；由图乙可知T ＝0.04 s ，ω＝2πT＝2π0.04＝50π rad/s,电流最大值I m ＝0.2 A ，所以交流发电机输出电流的函数表 达式i ＝0.2sin(50πt )A ，故D 正确．答案 D9．(2013·宁夏银川一模,16)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n 1∶n 2＝10∶1,电阻R＝10 Ω.图乙是R 两端电压u 随时间变化的图象，U m ＝10 2 V ．则下列说法中正确的是( )A ．交变电流的频率是50 2 HzB ．电流表A 的读数为210A C ．电压表V 的读数为10 2 V D ．变压器的输入功率为10 W解析 由题意可知交流电的频率f ＝1T ＝12×10－2 Hz ＝50 Hz,所以A 错；依据I 1I 2＝n 2n 1，I 2＝U m2R可知，电流表A 的读数I 1＝110 A,所以B 错；电压表V 测R 两端电压，则其读数为U 2＝10 V,所以C 错；变压器的输出功率决定输入功率，则P 出＝（U m /2）2R＝10 W ，所以P 入＝10 W ，D 正确．答案 D考向一 理想变压器的动态分析问题1．(交流电、变压器、热敏电阻)如图甲所示的电路中，S 为单刀双掷开关，电表 为理想电表，R t 为热敏电阻(阻值随温度的升高而减小),理想变压器原线圈接 图乙所示的正弦交流电．则( )A ．变压器原线圈中交流电压u 的表达式u ＝1102sin(100πt )VB ．S 接在a 端，R t 温度升高时，变压器的输入功率变小C ．S 接在a 端，R t 温度升高时，电压表和电流表的示数均变大D ．S 由a 切换到b ，R t 消耗的功率变大解析 由题图乙可知，电压的最大值为110 2 V ，周期为0.02 s ，所以ω＝ 100π(rad/s)，A 项正确；副线圈的输出电压由变压器的变压比和输入电压决 定，故电压表的示数不变，C 项错；温度升高时，R t 的阻值减小，由P ＝U 2R可 知，变压器的输出功率增大,故其输入功率也随之增大，B 项错；S 由a 切换 到b ，副线圈匝数减少,故输出电压减小，R t电阻不变，由P ＝U 2R知，R t 消耗 的功率减小，D 项错．答案 A2．(变压器、有效值)如图所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比为2∶1,原线 圈接在u ＝2202sin(100πt )V 的交流电源上,副线圈两端接有R ＝55 Ω的负 载电阻、熔断电流为1 A 的保险丝和一个灯泡D ，电流表为理想电表．下列 说法正确的是( )A ．S 断开时，原线圈中电流表的读数为 2 AB ．S 断开时，在线圈的输入功率为220 2 WC ．副线圈中输出交流电的周期为50 sD ．S 闭合时，灯泡D 正常发光，原线圈中电流表读数不会超过1.5 A解析 由电压的瞬时值表达式可知其有效值为220 V,根据理想变压器的规律可知,副线圈输出电压的有效值为110 V,由欧姆定律可知通过电阻的电流 I 2＝U 2R＝2 A,由理想变压器的规律可知，原线圈的输入电流为1 A ，故电流表 示数为1 A ，A 项错；原线圈的输入功率P 1＝U 1I 1＝220 W ，B 项错；变压器 不改变交流电的周期,由瞬时值表达式可知，交流电的周期为0.02 s ，C 项错； 通过灯泡的电流的有效值最大为1 A ，故通过副线圈的最大电流为3 A ，由理 想变压器的规律可知，原线圈输入电流的有效值最大为1.5 A ，故D 项正确．答案 D考向二 考查交变电流的有效值问题3．(自耦变压器、动态分析)如图所示是一种理想自耦变压器示意图,线圈绕在一 个圆环形的铁芯上，P 是可移动的滑动触头，A 、B 间接交流电压U ，输出端 连接了两个相同的灯泡L 1和L 2，Q 为滑动变阻器的滑动触头.当开关S 闭合， P 处于如图所在的位置时，两灯均能发光．下列说法正确的是( )A ．将P 沿逆时针方向移动，两灯均变暗B ．P 不动，将Q 向左移动，两灯均变亮C ．P 不动，将Q 向右移动，输入功率变大D ．断开开关S ，L 1将变暗解析 当P 沿逆时针方向移动时，副线圈的匝数n 2增大,由U 1U 2＝n 1n 2知，U 2增大，L 1、L 2两灯均变亮，A 错；当P 不动时U 2不变，Q 向左移动，R 减小， L 1、L 2两端的电压增大，两灯泡变亮，B 对；当P 不动，Q 向右移动时，R 增大，变压器的输出功率P 2＝U 22R 总，R总增大，P 2减小，而P 1＝P 2，故P 1减小， C 错；断开开关S ，负载电阻增大，L 1的电压增大，L 1将变亮，D 错．答案 B4．(有效值、电功率)(多选)如图所示,先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电．第 一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化，如图甲所示；第二次灯泡两端的电压变化规律如图乙所示．若图甲、乙中的U 0、T 所表示的电压、周期值 是相等的，则以下说法正确的是( )A ．第一次灯泡两端的电压有效值是22U 0 B ．第二次灯泡两端的电压有效值是32U 0C ．第一次和第二次灯泡的电功率之比是2∶9D ．第一次和第二次灯泡的电功率之比是1∶5解析 第一次所加正弦交流电压的有效值为U 1＝22U 0,A 项正确；设第二次 所加交流电压的有效值为U 2，则根据有效值的含义有U 22R T ＝（2U 0）2R ·T 2＋ U 20R ·T 2，解得U 2＝102U 0,B 项错；根据电功率的定义式P ＝U 2R可知，P 1∶P 2 ＝1∶5，C 项错、D 项正确．答案 AD。
高三物理总复习 10.1交流电的产生和描述章节测试 鲁科版
高三物理总复习 10.1交流电的产生和描述章节测试 鲁科版一、单项选择题1．如图所示，矩形线框置于竖直向下的磁场中，通过导线与灵敏电流表相连，线框在磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，图中线框平面处于竖直面内．下列说法正确的是( )A ．因为线框中产生的是交变电流，所以电流表示数始终为零B ．线框通过图中位置瞬间，穿过线框的磁通量最大C ．线框通过图中位置瞬间，通过电流表的电流瞬时值为零D ．若使线框转动的角速度增大一倍，那么通过电流表电流的有效值也增大一倍解析：选D.灵敏电流表能指示各个瞬时的电流，交流电的大小、方向是周期性变化，指针指示的示数也是周期性变化，A 不正确．图示位置线圈平面与磁感线方向平行，磁通量最小，B 不正确．此时线框的上下两边与磁感线垂直切割，电流瞬时值最大，C 错误．电流的有效值I ＝ER ＋r＝E m 2R ＋r ＝nBSω2R ＋r，当转速增大一倍时，角速度也增大一倍，有效值增加一倍，D 正确．2．如图所示为一交流电的电流随时间变化的图象，此交流电电流的有效值为( )A ．5 2 AB ．5 AC ．3.5 2 AD ．3.5 A解析：选B.交流电的有效值的意义是：任意一段时间内，交变电流i 通过R 产生的热量与恒定电流I 通过同一电阻R 产生的热量相等，则I 称为i 的有效值． 取一个周期T 时间(T ＝0.02 s)则Q ＝I 21R T 2＋I 22R T 2＝I 2RT即：(42)2×12＋(32)2·12＝I 2得I ＝5 A ，所以此交变电流的有效值为5 A.3．(2011年四川成都模拟)一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交流电动势的瞬时值表达式为e ＝2202sin100πt (V)，下列判断错误的是( ) A ．该交变电动势的最大值是220 2 V B ．该交变电动势的有效值是220 V C ．线圈转动的角速度是100π rad/sD ．在1 s 内，线圈中的电流方向将改变50次解析：选D.由交变电动势的瞬时值表达式为e ＝2202sin100πt (V)，所以该交变电动势的最大值是220 2 V ，有效值是220 V ，角速度是100π rad/s，选项A 、B 、C 正确，在1 s 内，线圈中的电流方向将改变100次，选项D 错误．4．(2011年福州模拟)小型交流发电机中，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呈正弦函数关系，如图所示，此线圈与一个R ＝10 Ω的电阻构成闭合电路．不计电路的其他电阻．下列说法正确的是( )A ．交变电流的周期为0.125 sB ．交变电流的频率为8 HzC ．交变电流的有效值为2AD ．交变电流的最大值为4 A解析：选C.由图象可以看出，此交变电流的周期为0.250 s ，电压的最大值U m ＝20 V ．所以交变电流的频率为4 Hz ，A 、B 均错误；交变电流的最大值I m ＝U mR＝2 A ，有效值I ＝I m2＝ 2A ，C 正确，D 错误．5．(2011年山东济南质检)如图所示，甲、乙两图分别表示两种电压的波形，其中图甲所示电压按正弦规律变化．下列说法正确的是( )A ．图甲表示交流电，图乙表示直流电B ．两种电压的有效值相等C ．图甲所示电压的瞬时值表达式为u ＝311 sin 100πt (V)D ．图甲所示电压经匝数比为10∶1的变压器变压后，频率变为原来的110解析：选C.区分交流电、直流电是看电流方向是否发生变化，A 错误；两交流电的峰值相同、周期相同，但除了一些特殊时刻外，图乙所示电压瞬时值都较小，故其有效值比图甲的小，B 错误；由u ＝U m sin ωt 结合图象可知C 正确；变压器不能改变交流电的周期和频率，D 错误．6．一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图甲所示，则下列说法中正确的是( )A ．t ＝0时刻线圈平面与中性面垂直B ．t ＝0.01 s 时刻，Φ的变化率最大C ．t ＝0.02 s 时刻，交流电动势最大D ．该线圈相应的交流电动势图象如图乙所示解析：选B.由Φ－t 图知，在t ＝0时，Φ最大，即线圈处于中性面位置，此时e ＝0，故A 、D 两项错误；由图知T ＝0.04 s ，在t ＝0.01 s 时，Φ＝0，ΔΦΔt 最大，e 最大，则B 项正确；在t ＝0.02 s 时，Φ最大，ΔΦΔt＝0，e ＝0，则C 项错． 7．(2011年辽宁大连模拟)将电阻R 、理想电压表V 、开关S 和交流电源按照图甲所示方式连接，其中R ＝30 Ω，合上开关S 后，交流电源输出的正弦交变电压u 随时间t 变化的关系如图乙所示．则( )A ．电压表V 的示数是36 VB ．R 消耗的电功率是44 WC ．通过R 的电流瞬时值表达式为i ＝1.2sin100πt AD ．通过R 的电流最大值为1.2 2 A解析：选C.电压表的示数为有效值，U ＝U m2＝18 2 V ，A 项错误；P ＝U 2R ＝21.6 W ，B 项错误；i ＝U m R sin100πt A ＝1.2sin100πt A ，C 项正确；I m ＝U mR＝1.2 A ，D 项错误．8．(2009年高考福建理综卷)一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示．已知发电机线圈内阻为5.0 Ω，现外接一只电阻为95.0 Ω的灯泡，如图乙所示，则( )A ．电压表V 的示数为220 VB ．电路中的电流方向每秒钟改变50次C ．灯泡实际消耗的功率为484 WD ．发电机线圈内阻每秒产生的焦耳热为24.2 J解析：选D.电动势的有效值为E ＝22022 V ＝220 V ，所以电流的有效值I ＝E R ＋r ＝22095.0＋5.0A ＝2.2 A ，所以电压表的示数为U ＝IR ＝2.2×95.0 V＝209 V ，选项A 错；交流电的频率为f ＝1T＝50 Hz ，每个周期内电流方向改变2次，故每秒钟内电流方向改变100次，选项B 错；灯泡实际消耗的功率为P 灯＝I 2R ＝2.22×95.0 W＝459.8 W ，故选项C 错；发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Q ＝I 2rt ＝2.22×5.0×1 J＝24.2 J ，选项D 对．9．(2011年陕西宝鸡模拟)如图甲所示是某种型号的电热毯的电路图，电热毯接在交变电源上，通过装置P 使加在电热丝上的电压的波形如图乙所示．若电热丝的电阻为110 Ω，则以下说法中正确的是( )A ．经过电热丝的交变电流周期为1×10－2s B ．电热丝两端的电压为220 V C ．通过电热丝的电流为2 AD ．电热丝在1 min 内产生的热量为1.32×104J解析：选D.由图乙可知交流电的周期为2×10－2s ，A 错；根据正弦交流电的有效值可知前半个周期电压的有效值为220 V ，根据交流电有效值的定义2202R ×T 2＝U 2有R ×T ，得U 有＝110 2V ，所以B 错；由I ＝U 有R求得通过电热丝的电流为2A ，所以C 错；由Q ＝I 2Rt ，代入数据，电热丝在一分钟内产生的热量为1.32×104J ，故D 正确．10．电学元件的正确使用，对电路安全工作起着重要作用．某电解电容器上标有“25 V ,450 μF”字样，下列说法中正确的是( )A ．此电容器在交流、直流电路25 V 的电压时都能正常工作B ．此电容器只有在不超过25 V 的直流电压下才能正常工作C ．当工作电压是直流25 V 时，电容才是450 μFD ．若此电容器在交流电压下工作，交流电压的最大值不能超过25 V 解析：选B.电解电容器的极性是固定的，因此只能在直流电压下工作.25 V 是电容器的耐压，不能超过，所以选B. 二、计算题 11．如图甲所示，一个面积为S 的矩形线圈abcd 在匀强磁场中以其一条边ab 为转轴匀速转动，磁场方向与转轴垂直．线圈中感应电动势e 与时间t 的关系图象如图乙所示．感应电动势的最大值和周期可以从图中读出．则：(1)磁感应强度B 多大？(2)画出t ＝0时刻线圈与磁场间相对位置关系．(3)在t ＝T12时，线圈平面与磁感应强度方向的夹角多大？解析：(1)由e －t 图象可直接读得E m 和T ，由E m ＝BSω和ω＝2πT 得B ＝E m T2πS.(2)t ＝0时线圈中感应电动势为最大值，故该时刻线圈与磁场的位置关系如图所示． (3)由图象可知e ＝E m cos ωt ＝E m cos 2πTt当t ＝T 12时，有e ＝E m cos 2πT ·T 12＝E m cos π6即线圈平面与磁感应强度方向的夹角θ＝π6＝30°.答案：(1)E m T2πS(2)见解析 (3)30°12．有一10匝正方形线框，边长为20 cm ，线框总电阻为1 Ω，外接电阻R ＝9 Ω，线框绕OO ′轴以10 π rad/s 的角速度匀速转动，如图所示，垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5 T ．问：(1)该线框产生的交变电流电动势最大值是多少？(2)线框从图示位置转过60°时，感应电动势的瞬时值是多大？ (3)写出感应电动势随时间变化的表达式． (4)电路中电压表和电流表的示数各是多少？ 解析：(1)交变电流电动势最大值为E m ＝nBSω＝10×0.5×0.22×10π V＝6.28 V. (2)线框转过60°时，感应电动势 e ＝E m sin60°≈5.44 V.(3)由于线框转动是从中性面开始计时的，所以瞬时值表达式为e ＝E m sin ωt ＝6.28 sin(10πt ) V. (4)电动势的有效值E ＝E m2＝4.4 V电流表的示数为I ＝ER ＋r＝0.44 A电压表的示数为U ＝IR ＝3.96 V. 答案：(1)6.28 V (2)5.44 V (3)e ＝6.28sin(10πt ) V (4)3.96 V 0.44 A。
高考领航·2016高考物理(人教版)一轮配套课件：10-1交变电流的产生及描述
教材梳理
一、交变电流的产生和变化规律
周期性 变化的电流． 1．交变电流：大小和方向都随时间做_______ 2．正弦交流电 垂直于磁场 方向的轴匀速转动． (1)产生：在匀强磁场里，线圈绕___________ (2)中性面 ①定义：与磁场垂直的平面． 最大 ，磁通量的 ②特点：线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量_____ 零 ．线圈每经过中性面一次，电流 零 ，感应电动势为___ 变化率为____ 的方向就改变一次．
考点一 正弦交变电流的产生与瞬时值表达式考点来自释1．两个特殊位置的特点
ΔΦ (1)线圈平面与中性面重合时，S⊥B，Φ最大， ＝0，e＝0，i Δt ＝0，电流方向将发生改变． ΔΦ (2)线圈平面与中性面垂直时，S∥B，Φ＝0， 最大，e 最大， Δt i 最大，电流方向不改变．
考点一 正弦交变电流的产生与瞬时值表达式
考点阐释
2．交变电流瞬时值表达式书写的基本思路
(1)确定正弦交变电流的峰值，根据已知图象或 由公式Em＝nBSω，求出相应峰值．
(2)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式．
①线圈从中性面位置开始转动，则 i－t图象为正弦 函数图象，函数式为i＝Imsin ωt，图象如图甲所
此交变电压最大值是 220 2 V， 有效值是 220 V，频率是 50 Hz，周期 是 0.02 s，选项 B、C 正 确，A、D 错误．
A．最大值是220 V
B．频率是50 Hz
C．有效值是220 V
D．周期是0.01 s
答案
解析
基础自测
4.(交变电流的图象)(多选)一矩形线圈，在匀强磁场 2π 100π 角速度 ω＝ T ＝ rad/s，A 项正确；电动势的 中绕垂直磁感线的对称轴转动，形成如图所示的交 3 变电动势图象，根据图象提供的信息，以下说法正 Em 有效值 E＝ ＝14.1 V，B 项正确；电动势的瞬时 2 确的是( ABC ) 100 100 π π －2 值 e ＝ 20sin t (V) ，将 t ＝ 1.0 × 10 s 代入该式， A．线圈转动的角速度为 rad/s 3 3 πV B．电动势的有效值为 14.1 解得 θ＝ ，这是线圈从中性面开始转过的夹角， －2 3 C．t＝1.0×10 s 时，线圈平面和磁场方向的夹角 故线圈平面和磁场方向的夹角 30°，C 项正确；t 为 30° －2 －2＝1.5×10 s 时，线圈平面与磁场平行，磁通量最 D．t＝1.5×10 s 时，穿过线圈平面的磁通量最大 小，D 项错．
浙江省高考物理总复习 10.1 交变电流的产生及描述(选
第十章 交变电流第1讲 交变电流的产生及描述 课时作业一、选择题1．一个照明电灯，其两端允许加的最大电压为311 V 。
当它接入220 V 的照明电路时，这盏灯 ( )A ．将不亮B ．灯丝将烧断C ．只能暗淡发光D ．能正常发光解析 220 V 的照明电路其有效值为220 V ，最大值为311 V ，正好适合。
答案 D2．(多选)如图所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO ′以恒定的角速度ω转动，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，则在0～π2ω这段时间内( )A ．线圈中的感应电流一直在减小B ．线圈中的感应电流先增大后减小C ．穿过线圈的磁通量一直在减小D ．穿过线圈的磁通量的变化率一直在减小解析 题图位置，线圈平面与磁场平行，感应电流最大，因为π2ω＝T 4，在0～π2ω时间内线圈转过四分之一个圆周，感应电流从最大减小为零，穿过线圈的磁通量逐渐增大，穿过线圈的磁通量的变化率一直在减小。
答案 AD3．(多选)下面关于交变电流的说法中正确的是 ( )A ．交流电路设备上所标的电压值和电流值是交变电流的最大值B ．用交流电表测定的读数是交变电流的瞬时值C ．给定的交变电流数值，在没有特别说明的情况下都是指有效值D ．在相同时间内通过同一电阻，跟交变电流有相同热效应的直流电的数值是交变电流的有效值解析 交流电器设备上所标的电压值和电流值是交变电流的有效值，选项A 错误；用交流电表测定的读数是交变电流的有效值，选项B 错误；一般情况下交变电流的数值都是指有效值，选项C 正确；根据有效值的定义知，选项D 正确。
答案 CD4．(2016·舟山市联考)处在匀强磁场中的矩形线圈abcd ，以恒定的角速度绕ab 边转动，磁场方向平行于纸面并与ab 边垂直。
在t ＝0时刻，线圈平面与纸面重合(如图所示)，线圈的cd边离开纸面向外运动。
若规定a→b→c→d→a方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流i随时间t变化的图线是( )解析线圈在磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，可以产生按正弦规律变化的交流电。
2016届高考物理一轮复习第十章交变电流、传感器章末质量检测
章末质量检测(十)(时间：60分钟 满分：100分)一、选择题(本题10小题，每小题7分，共70分。
在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～10题有多项符合题目要求。
) 1．如图1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l 1，ad 边的边长为l 2，线圈的电阻为R ，转动的角速度为ω，则当线圈转至图示位置时( )图1A ．线圈中感应电流的方向为abcdaB ．线圈中的感应电动势为2nBl 2ωC ．穿过线圈磁通量随时间的变化率最大D ．线圈ad 边所受安培力的大小为n 2B 2l 1l 22ωR，方向垂直纸面向里解析 当线圈转到图示的位置时，线圈的磁通量即将向右增加，由楞次定律结合安培定则可知，线圈中感应电流的方向为adcba ，故A 错误；当转到图示的位置时产生的电动势最大，由法拉第电磁感应定律可得，穿过线圈的磁通量的变化率最大。
此时电动势的大小为e ＝2nBl 2ωl 12＝nBl 1l 2ω，B 错误，C 正确；线圈此时的感应电流大小为I ＝eR＝nBl 1l 2ωR ，所以ad 边所受的安培力的大小为F ＝nBIl 2，代入I 可得F ＝n 2B 2l 1l 22ωR，方向垂直纸面向外，D 错误。
答案 C2．正弦交变电流经过匝数比为n 1∶n 2＝10∶1的理想变压器与电阻R 、交流电压表V 、交流电流表A 按图2甲所示方式连接，R ＝10 Ω。
图乙是R 两端电压U 随时间变化的图象，U m ＝10 V ，则下列说法中正确的是( )图2A ．通过R 的电流i R 随时间t 变化的规律是i R ＝2cos 100πt (A)B ．电流表A 的读数为0.1 AC ．电流表A 的读数为220A D ．电压表V 的读数为10 V解析 由图乙知T ＝2×10－2s ，f ＝50 Hz ，ω＝2πf ＝100π rad/s ，I m ＝U m R＝1 A ，故i R ＝cos 100πt (A)，A 错误；通过R 的电流的有效值I 2＝I m2＝22 A ，再根据I 1I 2＝n 2n 1知，I 1＝220 A ，B 错误，C 正确；电压表读数应为副线圈两端电压的有效值，即U ＝U m 2＝102V ，故D 错误。
课标通用版高考物理总复习第十一章01第1讲交变电流的产生和描述精练含解析
课标通用版高考物理总复习第十一章01第1讲交变电流的产生和描述精练含解析第1讲 交变电流的产生和描述A 组 基础过关1.一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生的电动势e=200√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=1200s 时,e 达到峰值D.该交变电流的电动势的有效值为200√2V答案 C 由交变电流的电动势瞬时值表达式e=nBSω·sinωt 可知,该交变电流的频率f=ω2π=100π2πHz=50Hz,选项A 错误;在t=0时,电动势瞬时值为0,线圈平面恰好位于中性面处,选项B 错误;当t=1200s 时,e 达到峰值E m =200√2V,选项C 正确;该交变电流的电动势的有效值E=√2=200V,选项D 错误。
2.(2019陕西榆林期末)矩形线圈的匝数为50匝,在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时,穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图所示,下列结论正确的是( )A.在t=0.1s 和t=0.3s 时,感应电动势最大B.在t=0.2s 和t=0.4s 时,感应电动势改变方向C.感应电动势的最大值是50πVD.在t=0.4s 时,磁通量变化率最大,其值为100πWb/s答案 C 在t=0.1s 和t=0.3s 时,穿过线圈的磁通量最大,此时感应电动势为零,电动势改变方向,选项A 、B 错误;感应电动势的最大值是E m =NBSω=NΦm ·2πω=50×0.2×2π0.4V=50πV,选项C 正确;在t=0.4s 时,穿过线圈的磁通量为零,但是磁通量变化率最大,其值为ΔωΔω=BSω=Φm ·2πω=0.2×2π0.4Wb/s=πWb/s,选项D 错误。
3.电阻R 1、R 2与交流电源按照图甲所示方式连接,R 1=10Ω,R 2=20Ω。
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【红对勾 讲与练】2016版高考物理总复习 10.1交变电流的产生及
描述课堂检测
1．[多选]北京市东城区民用电网改造完成后，某居民小区变压器输出端的交变电压瞬时值表达式为u ＝2202sin100πt (V)，对此交变电压，下列表述正确的是( )
A ．最大值是220 V
B ．频率是50 Hz
C ．有效值是220 V
D ．周期是0.01 s
解析：此交变电压最大值是220 2 V ，有效值是220 V ，频率是50 Hz ，周期是0.02 s ，选项B 、C 正确A 、D 错误．
答案：BC
2．通过某电流表的电流按如图所示的规律变化，则该电流表的读数为( )
A ．4 2 A
B ．4 A
C ．5 A
D ．5 2 A
解析：根据交变电流有效值的定义取一个周期T .有I 2
RT ＝⎝
⎛⎭
⎪⎫822R ·T 2＋(32)2
R ·T 2，得I ＝5 A.
答案：C
3．在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则( )
A ．t ＝0.005 s 时线圈平面与磁场方向平行
B ．t ＝0.010 s 时线圈的磁通量变化率最大
C ．线圈产生的交变电动势频率为100 Hz
D ．线圈产生的交变电动势有效值为311 V
解析：t ＝0.005 s 时线圈平面与磁场方向平行，感应电动势最大，选项A 正确；t ＝0.010 s 时线圈的磁通量最大，变化率最小，选项B 错误；线圈产生的交变电动势周期0.02 s ，频率为50 Hz ，选项C 错误；线圈产生的交变电动势最大值为311 V ，选项D 错误．
答案：A
4．如图所示，图线a 是线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生的正弦交流电的图象如图线b 所示．以下关于这两个正弦交流电的说法中正确的是( )
A ．线圈先后两次转速之比为1 2
B ．交流电a 的电压瞬时值u ＝10sin0.4πt (V)
C ．交流电b 的电压最大值为
20
3
V D ．在图中t ＝0时刻穿过线圈的磁通量为零
解析：产生的正弦交流电的周期之比为2 3，线圈先后两次转速之比为3 2，选项A 错误；交流电a 的周期为0.4 s ，交流电a 的电压瞬时值u ＝10sin5πt (V)，选项B 错误；由
最大值nBS ω可知，二者最大值之比为3 2，交流电b 的电压最大值为20
3 V ，选项C 正确；
在图中t ＝0时刻感应电动势为零，穿过线圈的磁通量最大，选项D 错误．
答案：C
5．交流发电机电枢电阻为2 Ω，感应电动势瞬时值表达式为e ＝389sin100πt (V)，给电阻R ＝8 Ω的用电器供电，则
(1)通过用电器的电流为多少？ (2)电源输出功率和发电总功率为多少？ (3)发电机输出端电压为多少？ 解析：(1)交变电流电动势的有效值为：
E ＝
E m
2＝389
2
V ＝275 V 根据闭合电路欧姆定律：
I ＝E R ＋r ＝2758＋2
A ＝27.5 A (2)发电机的输出功率即电阻消耗的电功率：
P 出＝I 2R ＝6 050 W
电源消耗的总功率为：
P ＝EI ＝275×27.5 W＝7 562.5 W
(3)发电机路端电压为：
U ＝IR ＝27.5×8 V＝220 V
答案：(1)27.5 A (2)6 050 W 7 562.5 W (3)220 V。