3.2 交变电流的产生 一、选择题（共 15 题） 1 1．交流电电压的瞬时值为 u  U m sin10 t (V) ，当 t= s 60 时， u  5 2 （V），则从交流电压表中测到的读 数是（　　） A． 2V 10 V B． 2 C．10 2V D．10V 2．某矩形线框绕垂直于磁场的轴匀速转动时产生交流电，该交流电电动势瞬时值的表达式为 e  220 2 sin100 t  V  ，以下关于此装置及产生的交流电的说法中正确的是（　　） A． t  0 时刻穿过线框的磁通量最大 B．电动势的有效值为 220 2V C．该交流电的周期为 0.01s D．若线框转速增大 1 倍，其他条件不变，则电动势瞬时值表达式为 e  440 2 sin100 t  V  3．一小型风力发电机内的矩形线图在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动．线圈匝数 n=100． 穿过线圈的磁通量 Φ 随时间按正弦规律变化，如图所示，则 A．t=0 时刻，线圈产生的感应电动势为零 k B．在 t  100 (k=0，1，2...)时刻，线圈中电流方向改变 C．在 1s 内线圈中电流方向改变 50 次 D．线圈产生感应电动势的有效值为 50 4．如图所示的交变电流，最大值为 Im 2 V ，周期为 T，则下列有关该交变电流的有效值 I，判断正确的是（　 ） A． C． I I Im B． 2 Im 2 I Im 2 D．以上均不正确 5．下列关于交流电的几种说法中，正确的是（　　） A．交流电气设备上所标的电压、电流值是峰值 B．交流电流表和交流电压表测得的值是瞬时值 C．我国民用交电流的照明电压为 220 V 是有效值 D．交电流的有效值即为一个周期内的平均值 6．如图甲所示为一台小型发电机的示意图，单匝线圈逆时针转动。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不计，外接灯泡的电阻为 R  2  ，理想电压表与灯泡 并联。则下列判断正确的是（　　） A． t  0.01 s 时，线圈位置与中性面重合 B． t  0.005 s 时，电压表读数为 6 2V C．灯泡的电功率为 36 W D．e 随 t 变化的规律为 e  6 2 sin 50π(V) t 7．某交变电压为 u  6 2 sin100 tV ，则（　　） A．用此交变电流作打点计时器的电源时，打点周期为 2s B．把额定电压为 6V 的小灯泡接在此电源上，小灯泡正常发光 C．把额定电压为 6V 的小灯泡接在此电源上，小灯泡将烧毁 D．耐压 6V 的电容器可以直接用在此电源上 8．如图所示，方波交流电压和正弦交流电压分别加在相同阻值的电阻上，则 A．方波交流电压的有效值是 10V B．正弦交流电压的有效值是 5V C．它们在此电阻上产生的热功率之比 Pa∶Pb 为 1∶1 D．它们在此电阻上产生的热功率之比 Pa∶Pb 为 4∶1 9．如图所示交流电路中，三个灯泡 L1、L2、L3 的亮度完全相同，下面几种现象正确的是 ( ) A．如果不改变交流电源的电压，降低电源频率，则 L1 灯变亮，L2 灯变暗，L3 亮度灯不变 B．如果不改变交流电源的电压，降低电源频率，则 L1 灯变暗，L2 灯变亮，L3 亮度灯不变 C．如果抽出电感 L 中的铁芯，则 L1 灯变暗 D．如果将电容器 C 的两极板间距离变小，则 L2 灯变暗 10．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 时刻线圈平面与中性面垂直 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 50Hz D．曲线 b 表示的交变电动势有效值为 5 2 V 11．如图甲所示，在匀强磁场中，有一匝数为 N、总电阻为 r 的矩形线圈 abcd 绕轴 OO� 以角速度  匀速转 动。线圈通过理想交流电流表与阻值为 R 的电阻相连，图乙是线圈转动过程中产生的感应电动势 e 随时间 t 变化的图像，则下列说法中正确的是（　　） A．t=0 时刻，穿过线圈的磁通量为 0 B． t  t 时刻，穿过线圈的磁通量大小为 1 E0 N E0 C．从 t3 时刻到 t4 时刻这段时间内通过电阻 R 的电荷量为   R  r  D．电流表的示数为 E0 Rr 12．一根电阻丝接入 100 V 的恒定电压电路中，在 1 min 内产生的热量为 Q，同样的电阻丝接入正弦交变 电流的电路中，在 2 min 内产生的热量也为 Q，则该交流电压的峰值是（ ） A．141．4 V B．100 V C．70．7 V D．50 V 13．为研究交变电流产生规律，某研究小组把长 60cm 导线绕制成 N=100 匝的矩形闭合线圈，如图所示。 现把线圈放到磁感应强度 B=0.1T 的匀强磁场中，线圈可以绕其对称轴 OO’转动。现让线圈从图示位置开始 （t=0）以恒定的角速度 ω = 10π rad/s 转动。下列说法正确的有（　　） A．t=0 时，线圈位于中性面位置 B． t =0.05s 时，感应电流方向发生改变 C．当 bc=2ab 时，感应电动势的表达式为 e=2π cos 10πt （V） D．当 ab=ad 时，感应电动势的有效值最大 14．如图所示，单匝线圈 abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁场的 bc 边以角速度 ω 匀速转动，其线圈中感应电 动势的峰值为 Em，闭合回路中两只灯泡均能正常发光。则（　　） A．从图中位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为 e＝Emsinωt B．增大线圈转动角速度 ω 时，感应电动势的峰值 Em 不变 C．减小电容器 C 两极板间的距离时，灯泡 A1 变暗 D．抽去电感器 L 的铁芯时，灯泡 A2 变亮 15．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，线圈中的感应电动势 e 随时间 t 变化规 律如图所示．下面说法正确的是： 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为零 C．t3 时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大 D．每当 e 改变方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大 二、填空题 16．某正弦式交流电流的方向在 1S 内改变 100 次，则其频率 f=___ 周期 T= _________ 17．家用电子调光灯的调光原理是用电子线路将输入的正弦式交流电压的波形截去一部分来实现调节电 压，从而调节灯光的亮度。某电子调光灯经调整后的电压波形如图所示，则该交流电的电压有效值为____ _______ V 。若将此电压加在阻值 R  10Ω 的电热丝两端，功率为___________ W 。 18．如图，正弦式交变电流电压的最大值是_____ V，有效值是_____ V，周期为____ S，频率为___ Hz． 19．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，从中性面开始转动 180°角的过程中，平均感应电动势和最大感应电 动势之比为____________。 三、综合题 2 R 20．电动机的内电阻 0 =2Ω，与 R=8Ω 的电阻串联接在线圈上，如图所示．已知发电机线圈面积 20 m2， 2 共 100 匝，发电机线圈的总电阻为 =2Ω，线圈在 B= T 的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴 OO´以 n=10  r r/sd 的转速匀速转动，在合上开关 S 后电动机正常工作时，电压表的示数为 150V． 求：（1）发电机产生的电动势有效值； （2）电动机的输出功率. 21．如图所示，一半径为 r  10cm 的圆形线圈共 100 匝，在磁感应强度 B  5 T π 2 的匀强磁场中，绕垂直于 磁场方向的中心轴线 OO� 以 n  600r / min 的转速匀速转动，当线圈转至中性面位置（图中位置）时开始计 时。 （1）写出线圈内所产生的交变电动势的瞬时值表达式； 1 （2）求线圈从图示位置开始在 60 s 时电动势的瞬时值。 22．一个电热器接在 10 V 的直流电源上，在时间 t 内产生的热量为 Q，今将该电热器接在一交流电源上， 它在 2t 内产生的热量为 Q，则这一交流电源的交流电压的最大值为多少 V？有效值为多少 V ？ 23．如图所示，匀强磁场的磁感应强度 B=1 T，边长 L=10cm 的正方形线圈 abcd 共 200 匝，线圈总电阻 r=1Ω，线圈绕垂直于磁感线的对称轴 OO′匀速转动，角速度 ω2 2 rad/s，外电路电阻 R1=12Ω，R2=4Ω， 求： (1) 由图示位置(线圈平面与磁感线平行)开始，转过任意角 α 时的瞬时感应电动势的值表达式； (2)理想交流电压表的示数； (3)由图示位置开始,求线圈转过 1/4 周期内通过 R2 的电荷量 q2 是多少? 参考答案： 1．D 【详解】 1 当 t= 60 s 时， u  5 2 （V），则 5 2  U m sin10 1 (V) 60 交流电的最大值为 U m  10 2V 则有效值 U Um 2  10V 交流电压表中测到的读数是有效值 10V。 故选 D。 2．A 【详解】 A．根据电动势瞬时值表达式 e  220 2 sin100 t  V  可知， t  0 时刻，则有 e0 说明此时线圈处于中性面，穿过线框的磁通量最大，故 A 正确； B．电动势的最大值为 Em  220 2V 则电动势的有效值为 E Em 2  220V 故 B 错误； C．交流电的角速度为   100 rad/s 则周期为 T 2 2  s  0.02s  100 故 C 错误； D．若转速度增大 1 倍，则角速度增大 1 倍，根据 Em  nBS 知电动势的最大值也增大 1 倍，故电动势瞬时 值表达式为 e  440 2sin200 t (V) 故 D 错误； 故选 A。 3．D 【详解】 t=0 时刻，线圈的磁通量为零，但是磁通量的变化率最大，则产生的感应电动势最大，选项 A 错误；线圈 2k  1 的磁通量最大时，感应电动势为零，此时电流方向改变，则在 t  200 (k=1，2，3...)时刻，线圈中电流方 向改变，选项 B 错误；T=0.02s，一个周期内电流的方向改变 2 次，则在 1s 内线圈中电流方向改变 100 次，选项 C 错误；线圈产生感应电动势的最大值 Em 