3.2 交变电流的描述（培优考点练）物理人教版选择性必修第二册

2．交变电流的描述 素养提升练 创新拓展练 素养提升练 1．交流发电机是现代电力系统的基础，其核心原理是法拉第电磁感应定律。在实验室中，常通过模拟发电机装置测量感应电动势、电流随时间的变化规律，验证相关理论。如图所示，矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，其转动轴线与磁感线垂直。已知匀强磁场的磁感应强度，线圈匝数，线圈的总电阻，线圈所围面积，转速。若从中性面开始计时，则线圈中产生的交变电流的瞬时值表达式为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，若从中性面开始计时，感应电动势的瞬时表达式为，其中， 则线圈中产生的交变电流，ABD错误，C正确。 故选C。 2．如图甲所示，某理想变压器原副线圈的匝数分别为、，输入电压瞬时值、输出电压瞬时值随时间变化的规律如图乙所示，图中、均已知，下列说法正确的是（　　） A．达到最大值时， B．达到最大值时，也达到最大值 C．输入电压的有效值为 D． 【答案】B 【详解】AB．根据理想变压器的原理可知，原副线圈的电压变化是同步的，从图乙可知，与的变化规律是相似的，当达到最大值时，也达到最大值，而不是，故A错误，B正确； C．正弦式交变电压的有效值是最大值除以，所以输入电压的最大值为，其有效值为，故C错误； D．根据理想变压器的电压与匝数比关系有 由图乙可知，故D错误。 故选B。 3．如图所示，该图是一正弦式交流电的电压随时间变化的图像，下列说法正确的是（　　） A．它的频率是 B．电压的有效值为 C．电压的周期是 D．电压的瞬时表达式是 【答案】AC 【详解】AC．由图可知，周期 则频率，故AC正确； B．由图像可知交流电的最大值为 则有效值为，故B错误； D．根据图示可知，电压的瞬时表达式是，故D错误。 故选AC。 4．在小型交流发电机中，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。此线圈与一个的电阻构成闭合电路，电路中的其它电阻不计。下列说法正确的是（　　） A．交变电流的频率为4Hz B．一分钟内交变电流的方向改变240次 C．交变电流的有效值为 D．时金属线圈平面与磁场方向平行 【答案】AC 【详解】A．由图可知，交变电流的周期为，故频率为，故A正确； B．交变电流在一个周期内电流的方向改变2次，一分钟共包含了个周期，电流方向改变480次，故B错误； C．正弦形式的交变电流的有效值为峰值的倍，该交变电流的有效值为，故C正确； D．时金属线圈产生的电动势为，可知此时线圈正处于中性面，即线圈平面与磁场方向垂直，故D错误。 故选AC。 5．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，取3.14。下列结论正确的是（　　） A．时，线圈平面垂直于磁场 B．时，电流改变方向 C．时，电动势达到最大值157V D．产生的交流电电动势有效值为157V 【答案】AB 【详解】A．在时，穿过线圈的磁通量最大，线圈位于中性面位置，线圈平面垂直于磁场；线圈经过中性面时，电流方向将发生改变，故AB正确； C．时，线圈位于中性面位置，磁通量最大，但磁通量的变化率为零，感应电动势为零，故C错误； D．穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图所示，可得产生的交流电电动势有效值为，故D错误。 故选AB。 6．某风力发电机及其原理如图所示，在风力作用下，发电机叶片带动风轮机内部的矩形线圈在水平匀强磁场中以角速度绕垂直于磁场的水平转轴按图示方向匀速转动。线圈与阻值为的定值电阻、理想交流电流表A组成闭合回路。已知匝线圈产生的感应电动势的最大值为，线圈电阻为，其余电阻不计，则（    ） A．穿过线圈的最大磁通量为 B．线圈位于图示位置时，边受到的安培力方向垂直线圈平面向下 C．整个回路的热功率为 D．当线圈转到竖直位置时，电流表的示数为零 【答案】AB 【详解】A．根据 可得穿过线圈的最大磁通量为，A正确； B．线圈位于图示位置时，根据右手定则可知，线圈中电流方向ABCD，由左手定则可知，边受到的安培力方向垂直线圈平面向下，B正确； C．整个回路的热功率为，C错误； D．电流表的示数为交流电的有效值，则当线圈转到竖直位置时，电流表的示数不为零，D错误。 故选AB。 7．一交变电流的瞬时值随时间变化如图，则由图可知（　　） A．该交流电流的频率为50Hz B．用电流表测该电流时，示数为10A C．该交流电流1秒内的平均电流值为零 D．该交流电流的瞬时值表达式为 【答案】BC 【详解】A．由图中可知该交流电的周期为 则该交流电流的频率为，故A错误； B．电流表测量值为交流电流的有效值，所以示数为，故B正确； C．该交流电流1秒内的平均电动势为 则平均电流值为，故C正确； D．因为 所以，该交流电流的瞬时值表达式为，故D错误。 故选BC。 8．如图甲所示，匝数的圆形导体线圈面积，电阻，线圈的两端a、b与一个的电阻连接。线圈中存在面积的圆形匀强磁场区域，磁场区域圆心与线圈圆心重合。选垂直于线圈平面向外为正方向，磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示，则下列选项正确的是（   ） A．0~4s线圈内电流为顺时针方向 B．4~6s内线圈两端a、b间的电压为12V C．4~6s内通过电阻R的电荷量为6C D．0~6s内电流的有效值为 【答案】AD 【详解】A．由楞次定律可知，0~4s内原磁场向外，原磁通量增大，感应电流的磁场方向相反，向里，线圈中感应电流为顺时针方向，故A正确； B．4~6s内，由法拉第电磁感应定律可知 a、b间的电压为，故B错误； C．4~6s内通过电阻R的电荷量为，故C错误； D．0~4s内电路中的电流为 内电路中的电流为 设电流的有效值为，则 解得，故D正确。 故选AD。 9．如图甲所示，电阻R＝1Ω的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动，在定值电阻R1上产生的u-t图像如图乙所示，定值电阻，其他导线电阻不计，下列说法正确的是（　　） A．当线圈平面与磁场方向垂直时，通过线圈的磁通量最大 B．线圈的角速度 C．线圈中产生电动势的有效值为10V D．回路中电流的有效值为1A 【答案】AD 【详解】A．当线圈平面与磁场方向垂直时，根据 可知通过线圈的磁通量最大，故A正确； B．结合图像可知周期为 可知线圈的角速度，故B错误； C．根据定值电阻R1的图像，可知电压最大值为，可知定值电阻R1电压的有效值为，考虑线圈内阻分压，线圈中产生电动势的有效值为11V，故C错误； D．回路中电流的有效值为，故D正确。 故选AD。 10．如图所示，边长为、绕线匝、总电阻为的正方形线圈abcd处于磁感应强度为、水平向右的匀强磁场中，线圈以角速度绕轴OO'匀速转动，外接电阻值为，则当线圈处于图示位置时，线圈产生的感应电动势的有效值为______V，交流电压表V的示数为______V（均保留3位有效数字）。 【答案】 1.41 1.13 【详解】[1]线圈产生的感应电动势的最大值为 则线圈产生的感应电动势的有效值为 [2]回路电流为 则交流电压表V的示数为 11．匝矩形线圈在匀强磁场中绕其垂直于磁场的一边匀速转动，产生的瞬时电动势与时间的关系图像如图所示（和为已知量）。则线圈转动一个周期电流方向改变___________次，磁通量变化率的最大值___________，穿过线圈的磁通量最大值___________。 【答案】 【详解】[1]由图像可知线圈每过一次中性面，电流方向改变一次，所以线圈转动一个周期电流方向改变两次。 [2]由法拉第电磁感应定律 得 [3]由 得 12．一电阻接到如图甲所示的正弦交流电源上，两端电压的有效值为，该电阻接到如图乙所示的方波交流电源上，两端电压的有效值为。若甲、乙两图中的U0、所表示的电压值、周期值是相同的，则甲中交流电压有效值为___________，乙中交流电压有效值为___________ 【答案】 2U0 【详解】[1]由甲图可知交流电压有效值为； [2]由乙图知根据热效应，有 解得 创新拓展练 13．如图所示为小型交流发电机的示意图，磁场可视为水平方向磁感应强度为1T的匀强磁场，置于磁场中的多匝线框面积是，匝数，线框电阻，电刷PQ外接电阻，电流表A是理想交流电流表，线框绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向以匀速转动。从图示位置开始计时，则下列说法正确的是（　　） A．从图示位置转过，穿过线框的磁通量是 B．从图示位置转过，穿过线框的磁通量是 C．从图示位置转过，电流表读数是0.71A D．从图示位置转过，电流表读数是1.00A 【答案】D 【详解】AB．根据磁通量公式 可知，故AB错误； CD．感应电动势的最大值为 有效值为 电流表读数是有效值，始终为，故C错误，D正确。 故选D。 14．某发电机原理如图甲所示，金属线框匝数为，阻值为，在匀强磁场中绕与磁场垂直的轴匀速转动。阻值为的电阻两端的电压如图乙所示，其周期为。则线框转动一周的过程中（　　） A．线框内电流方向不变 B．线框电动势的最大值为 C．流过电阻的电荷量为 D．流过电阻的电荷量为 【答案】D 【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．依题意，电阻的阻值与金属框的阻值相等，且电阻两端的电压的最大值为，根据闭合电路欧姆定律，金属框中电动势的最大值为，故B错误； CD．线圈转过半周，则流过电阻的电荷量为 其中 因为 解得 则金属框转过一周流过电阻的电荷量为，故D正确； 故选D。 15．如图甲所示，交流发电机的矩形金属线圈abcd的匝数，线圈的总电阻，线圈位于匀强磁场中，且线圈平面与磁场方向平行。线圈的两端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值的定值电阻连接。现使线圈绕过bc和ad的中点且垂直于磁场的转轴以一定的角速度匀速转动。穿过线圈的磁通量随时间t变化的图像如图乙所示。若电路其他部分的电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计，则下列说法正确的是（　　） A．线圈匀速转动的频率为 B．线圈中产生感应电动势的最大值为 C．由图甲处转过圈，电阻R上产生的热量为 D．由图甲处转过圈，通过电阻R的电荷量为0.1C 【答案】C 【详解】A．由题图乙知，线圈转动周期 频率为，故A错误； B．感应电动势最大值 而 代入数据得，故B错误； C．感应电动势有效值 电路中电流有效值 由题图甲处转过圈的时间 电阻上产生的热量，故C正确； D．通过电阻的电荷量 由题图甲处转过圈，则 解得，故D错误。 故选C。 16．如图所示，一矩形线圈垂直匀强磁场放置，边与磁场边界重合，从图示位置开始计时，线圈绕边以角速度绕图示方向匀速转动，下列图像能反映线圈中电流的变化情况的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】从图示位置开始计时，此时穿过线圈的磁通量最大，但变化率为零，瞬时电流为零，电流按正弦规律变化，转过圈到圈之间穿过线圈的磁通量一直为零，转过圈到1圈之间产生的感应电流方向与前圈的感应电流方向相反；之后感应电流按照以上规律变化。 故选B。 17．图甲是梅州平远县泗水风电发电机，图乙为风力发电机的主体结构部分，在风力作用下，风叶通过增速齿轮带动永磁体转动，风叶与永磁体转速比为，永磁体侧方的线圈与电压传感器相连。在某一风速时，电压传感器显示如图丙所示正弦规律变化，则下列说法准确的是（　　） A．风叶的转速为 B．线圈两端电压的有效值为 C．线圈输出的交流电压表达式为 D．由丙图可知时，穿过线圈的磁通量最大 【答案】C 【详解】A．由图丙可知交变电流的周期为 故磁体的转速为 因风叶与永磁体转速比为，可知风叶的转速为，故A错误； B．通过丙图可知电压的最大值为，故有效值，故B错误； C．交变电流的周期为 可知 电压表达式为，故C正确； D．由丙图可知时，线圈处于峰值面，穿过检测线圈的磁通量变化率最大，则磁通量为0，故D错误。 故选C。 18．图甲为一小型发电机的示意图，发电机线圈内阻为，灯泡L的电阻为，电压表为理想交流电压表。发电机产生的电动势随时间t按图乙的正弦规律变化，则（　　） A．时，穿过线圈的磁通量最大 B．线圈转动的角速度为 C．电压表的示数为10V D．灯泡L的电功率为 【答案】AB 【详解】A．由图，在0.01s时感应电动势为0，由感应电动势与磁通量变化率的关系，可知磁通量变化率为0，磁通量为最大值，故A正确。 B．由图，可知角速度为，故B正确。 C．电动势的有效值为 由闭合电路欧姆定律可得电压表的示数满足 解得，故C错误。 D．由灯泡的电压和电阻，可知灯泡的电功率为，解得，故D错误。 故选AB。 19．如图甲所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向且与线圈共面的转轴以恒定的角速度转动。当线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈中产生的交变电流按照图乙所示的余弦规律变化，则在时刻（　　） A．穿过线圈的磁通量为零 B．穿过线圈的磁通量的变化率最大 C．线圈所受的安培力最小 D．线圈中的电流为零 【答案】AB 【分析】先确定时间对应的线圈位置： 交变电流的周期 ，因此 ，即线圈从初始位置转了半个周期。 已知初始时刻（）线圈平面与磁场方向平行，转半个周期后，线圈平面再次与磁场方向平行。 【详解】A．当线圈平面与磁场平行时，穿过线圈的磁通量 （垂直磁场的投影面积为0），故A正确。 B．根据法拉第电磁感应定律 ，线圈平面与磁场平行时感应电动势最大，因此磁通量的变化率 最大，故B正确。 C．此时感应电流大小为最大值，安培力 与电流成正比，因此安培力最大，C错误。 D．此时电流大小为峰值，不为零，D错误。 故选AB。 20．如图所示，矩形线圈处于磁感应强度为的匀强磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，线圈的面积为，匝数为，电阻为，边与磁场右边界重合。时刻线圈在外力作用下从图示位置以边为轴匀速转动，转动的角速度大小为。下列说法正确的是（　　） A．时刻，穿过线圈的磁通量为 B．时刻，磁通量的变化率为 C．线圈产生交变电流电动势的有效值为 D．线圈转动一周外力做的功为 【答案】AC 【详解】A．因从中性面开始计时，时刻，穿过线圈的磁通量为，故A正确； B．因为 所以有 当时刻，磁通量的变化率为，故B错误； C．因线圈产生交变电流为正弦式交流电，且右半周不产生交流电，根据有效值的规定 即 解得，故C正确； D．线圈转动一周外力做的功为，故D错误。 故选AC。 21．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，A为理想交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向匀速转动，产生的电动势随时间变化的图像如图乙所示。已知发电机线圈电阻为，外接一只阻值为的电阻，不计电路的其他电阻，则时线圈平面与磁场方向______选填“平行”或者“垂直”，电流表的示数为______ A，线圈的转速为______。 【答案】 垂直 50 【详解】[1] 由图乙可知，在时线圈产生的感应电动势的瞬时值为零，所以此时线圈处于中性面位置，极线圈平面与磁场方向垂直。 [2] 电动势的有效值为 所以电流表的示数为 [3]由图乙可知电动势的变化周期为 所以交流电的频率为 则线圈的转速为。 22．如图所示，交流发电机的矩形线圈abcd中，，匝数100匝，线圈电阻，外电阻。线圈在磁感应强度的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，角速度，则产生感应电动势的最大值为______V，交流电压表的示数为______V；从图示位置起，转过过程中，通过线圈截面的电荷量为______C； 【答案】 7.5 0.15 【详解】[1]产生的感应电动势最大值为 [2]根据闭合电路欧姆定律得电流的最大值为 电流的有效值为 电压表的示数为 [3]从图示位置起，转过过程中，平均电动势为 通过线圈截面的电荷量为 23．如图所示，交流发电机的矩形金属线圈处于磁感应强度的匀强磁场中，其边长，，匝数（图中只画出1匝），线圈的总电阻，线圈可绕垂直于磁场且过和边中点的转轴以角速度匀速转动。线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值的定值电阻连接。电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。 (1)从线圈平面与磁场方向垂直位置开始计时，写出线圈中感应电流随时间变化的关系式； (2)求线圈转动过程中，电阻上的发热功率。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）线圈产生感应电动势的最大值 解得 根据闭合电路欧姆定律可知，线圈中感应电流的最大值 从线圈平面与磁场方向垂直位置开始计时，线圈中感应电流瞬时值 解得 （2）通过电阻的电流的有效值 电阻上产生的发热功率 得 24．如图所示，正方形线圈绕对称轴在匀强磁场中匀速转动，角速度为，已知，匝数，磁感应强度，图示位置线圈平面与磁感线平行，闭合回路中线圈的电阻，外电阻，求： (1)线圈转动过程中感应电动势的最大值； (2)从图示位置开始计时，写出感应电流的瞬时表达式； (3)交流电压表的示数。 【答案】(1)400V (2) (3) 【详解】（1）根据法拉第电磁感应定律，则有最大值为 解得Em=400V （2）感应电动势的瞬时值 由闭合电路欧姆定律 解得 （3）最大值与有效值的关系 又 解得交流电压表的示数 25．如图甲所示为一台小型发电机的示意图，匝数为100匝的线圈逆时针转动。若从中性面开始计时，产生的电动势随时间的变化规律如图乙所示。已知发电机线圈内阻为，外接灯泡的电阻为。求： (1)线圈匀速转动一周的过程中，外力所做的功； (2)从中性面开始转动圈过程中通过灯泡的电荷量。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）线圈匀速转动一周的过程中，外力所做的功等于整个电路电阻产生的热，则 （2）由电动势的最大值公式 可得 从中性面开始转动圈过程中通过灯泡的电荷量 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 2．交变电流的描述 素养提升练 创新拓展练 素养提升练 1．交流发电机是现代电力系统的基础，其核心原理是法拉第电磁感应定律。在实验室中，常通过模拟发电机装置测量感应电动势、电流随时间的变化规律，验证相关理论。如图所示，矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，其转动轴线与磁感线垂直。已知匀强磁场的磁感应强度，线圈匝数，线圈的总电阻，线圈所围面积，转速。若从中性面开始计时，则线圈中产生的交变电流的瞬时值表达式为（　　） A． B． C． D． 2．如图甲所示，某理想变压器原副线圈的匝数分别为、，输入电压瞬时值、输出电压瞬时值随时间变化的规律如图乙所示，图中、均已知，下列说法正确的是（　　） A．达到最大值时， B．达到最大值时，也达到最大值 C．输入电压的有效值为 D． 3．如图所示，该图是一正弦式交流电的电压随时间变化的图像，下列说法正确的是（　　） A．它的频率是 B．电压的有效值为 C．电压的周期是 D．电压的瞬时表达式是 4．在小型交流发电机中，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。此线圈与一个的电阻构成闭合电路，电路中的其它电阻不计。下列说法正确的是（　　） A．交变电流的频率为4Hz B．一分钟内交变电流的方向改变240次 C．交变电流的有效值为 D．时金属线圈平面与磁场方向平行 5．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，取3.14。下列结论正确的是（　　） A．时，线圈平面垂直于磁场 B．时，电流改变方向 C．时，电动势达到最大值157V D．产生的交流电电动势有效值为157V 6．某风力发电机及其原理如图所示，在风力作用下，发电机叶片带动风轮机内部的矩形线圈在水平匀强磁场中以角速度绕垂直于磁场的水平转轴按图示方向匀速转动。线圈与阻值为的定值电阻、理想交流电流表A组成闭合回路。已知匝线圈产生的感应电动势的最大值为，线圈电阻为，其余电阻不计，则（    ） A．穿过线圈的最大磁通量为 B．线圈位于图示位置时，边受到的安培力方向垂直线圈平面向下 C．整个回路的热功率为 D．当线圈转到竖直位置时，电流表的示数为零 7．一交变电流的瞬时值随时间变化如图，则由图可知（　　） A．该交流电流的频率为50Hz B．用电流表测该电流时，示数为10A C．该交流电流1秒内的平均电流值为零 D．该交流电流的瞬时值表达式为 8．如图甲所示，匝数的圆形导体线圈面积，电阻，线圈的两端a、b与一个的电阻连接。线圈中存在面积的圆形匀强磁场区域，磁场区域圆心与线圈圆心重合。选垂直于线圈平面向外为正方向，磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示，则下列选项正确的是（   ） A．0~4s线圈内电流为顺时针方向 B．4~6s内线圈两端a、b间的电压为12V C．4~6s内通过电阻R的电荷量为6C D．0~6s内电流的有效值为 9．如图甲所示，电阻R＝1Ω的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动，在定值电阻R1上产生的u-t图像如图乙所示，定值电阻，其他导线电阻不计，下列说法正确的是（　　） A．当线圈平面与磁场方向垂直时，通过线圈的磁通量最大 B．线圈的角速度 C．线圈中产生电动势的有效值为10V D．回路中电流的有效值为1A 10．如图所示，边长为、绕线匝、总电阻为的正方形线圈abcd处于磁感应强度为、水平向右的匀强磁场中，线圈以角速度绕轴OO'匀速转动，外接电阻值为，则当线圈处于图示位置时，线圈产生的感应电动势的有效值为______V，交流电压表V的示数为______V（均保留3位有效数字）。 11．匝矩形线圈在匀强磁场中绕其垂直于磁场的一边匀速转动，产生的瞬时电动势与时间的关系图像如图所示（和为已知量）。则线圈转动一个周期电流方向改变___________次，磁通量变化率的最大值___________，穿过线圈的磁通量最大值___________。 12．一电阻接到如图甲所示的正弦交流电源上，两端电压的有效值为，该电阻接到如图乙所示的方波交流电源上，两端电压的有效值为。若甲、乙两图中的U0、所表示的电压值、周期值是相同的，则甲中交流电压有效值为___________，乙中交流电压有效值为___________ 创新拓展练 13．如图所示为小型交流发电机的示意图，磁场可视为水平方向磁感应强度为1T的匀强磁场，置于磁场中的多匝线框面积是，匝数，线框电阻，电刷PQ外接电阻，电流表A是理想交流电流表，线框绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向以匀速转动。从图示位置开始计时，则下列说法正确的是（　　） A．从图示位置转过，穿过线框的磁通量是 B．从图示位置转过，穿过线框的磁通量是 C．从图示位置转过，电流表读数是0.71A D．从图示位置转过，电流表读数是1.00A 14．某发电机原理如图甲所示，金属线框匝数为，阻值为，在匀强磁场中绕与磁场垂直的轴匀速转动。阻值为的电阻两端的电压如图乙所示，其周期为。则线框转动一周的过程中（　　） A．线框内电流方向不变 B．线框电动势的最大值为 C．流过电阻的电荷量为 D．流过电阻的电荷量为 15．如图甲所示，交流发电机的矩形金属线圈abcd的匝数，线圈的总电阻，线圈位于匀强磁场中，且线圈平面与磁场方向平行。线圈的两端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值的定值电阻连接。现使线圈绕过bc和ad的中点且垂直于磁场的转轴以一定的角速度匀速转动。穿过线圈的磁通量随时间t变化的图像如图乙所示。若电路其他部分的电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计，则下列说法正确的是（　　） A．线圈匀速转动的频率为 B．线圈中产生感应电动势的最大值为 C．由图甲处转过圈，电阻R上产生的热量为 D．由图甲处转过圈，通过电阻R的电荷量为0.1C 16．如图所示，一矩形线圈垂直匀强磁场放置，边与磁场边界重合，从图示位置开始计时，线圈绕边以角速度绕图示方向匀速转动，下列图像能反映线圈中电流的变化情况的是（　　） A． B． C． D． 17．图甲是梅州平远县泗水风电发电机，图乙为风力发电机的主体结构部分，在风力作用下，风叶通过增速齿轮带动永磁体转动，风叶与永磁体转速比为，永磁体侧方的线圈与电压传感器相连。在某一风速时，电压传感器显示如图丙所示正弦规律变化，则下列说法准确的是（　　） A．风叶的转速为 B．线圈两端电压的有效值为 C．线圈输出的交流电压表达式为 D．由丙图可知时，穿过线圈的磁通量最大 18．图甲为一小型发电机的示意图，发电机线圈内阻为，灯泡L的电阻为，电压表为理想交流电压表。发电机产生的电动势随时间t按图乙的正弦规律变化，则（　　） A．时，穿过线圈的磁通量最大 B．线圈转动的角速度为 C．电压表的示数为10V D．灯泡L的电功率为 19．如图甲所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向且与线圈共面的转轴以恒定的角速度转动。当线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈中产生的交变电流按照图乙所示的余弦规律变化，则在时刻（　　） A．穿过线圈的磁通量为零 B．穿过线圈的磁通量的变化率最大 C．线圈所受的安培力最小 D．线圈中的电流为零 20．如图所示，矩形线圈处于磁感应强度为的匀强磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，线圈的面积为，匝数为，电阻为，边与磁场右边界重合。时刻线圈在外力作用下从图示位置以边为轴匀速转动，转动的角速度大小为。下列说法正确的是（　　） A．时刻，穿过线圈的磁通量为 B．时刻，磁通量的变化率为 C．线圈产生交变电流电动势的有效值为 D．线圈转动一周外力做的功为 21．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，A为理想交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向匀速转动，产生的电动势随时间变化的图像如图乙所示。已知发电机线圈电阻为，外接一只阻值为的电阻，不计电路的其他电阻，则时线圈平面与磁场方向______选填“平行”或者“垂直”，电流表的示数为______ A，线圈的转速为______。 22．如图所示，交流发电机的矩形线圈abcd中，，匝数100匝，线圈电阻，外电阻。线圈在磁感应强度的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，角速度，则产生感应电动势的最大值为______V，交流电压表的示数为______V；从图示位置起，转过过程中，通过线圈截面的电荷量为______C； 23．如图所示，交流发电机的矩形金属线圈处于磁感应强度的匀强磁场中，其边长，，匝数（图中只画出1匝），线圈的总电阻，线圈可绕垂直于磁场且过和边中点的转轴以角速度匀速转动。线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值的定值电阻连接。电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。 (1)从线圈平面与磁场方向垂直位置开始计时，写出线圈中感应电流随时间变化的关系式； (2)求线圈转动过程中，电阻上的发热功率。 24．如图所示，正方形线圈绕对称轴在匀强磁场中匀速转动，角速度为，已知，匝数，磁感应强度，图示位置线圈平面与磁感线平行，闭合回路中线圈的电阻，外电阻，求： (1)线圈转动过程中感应电动势的最大值； (2)从图示位置开始计时，写出感应电流的瞬时表达式； (3)交流电压表的示数。 25．如图甲所示为一台小型发电机的示意图，匝数为100匝的线圈逆时针转动。若从中性面开始计时，产生的电动势随时间的变化规律如图乙所示。已知发电机线圈内阻为，外接灯泡的电阻为。求： (1)线圈匀速转动一周的过程中，外力所做的功； (2)从中性面开始转动圈过程中通过灯泡的电荷量。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $