交变电流的产生和描述
(45分钟 100分)
(20分钟 50分)
一、选择题(本题共5小题，每小题7分，共35分，1题为单选题，2～5题为多选题)
1.(2019·抚州模拟)如图所示是一台发电机的结构示意图，其中N、S是永久磁铁的两个磁极，它们的表面呈半圆柱面形状。M是圆柱形铁芯，它与磁极的柱面共轴，铁芯上有一矩形线框，可绕与铁芯M共轴的固定转动轴旋转。磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径、大小近似均匀的磁场。若从图示位置开始计时，当线框绕固定转动轴匀速转动时，下列图象中能正确反映线框中感应电动势e随时间t变化规律的是 ( )
【解析】选D。因发电机的两个磁极N、S呈半圆柱面形状，磁极间的磁感线如图所示，即呈辐向分布磁场，磁感应强度的大小不变，仅方向发生改变，故线框在磁场中转动时垂直切割磁感线，产生的感应电动势的大小不变，线框越过空隙后，由于线框切割磁感线方向发生变化，所以感应电动势的方向发生变化，综上所述，D正确。
2.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25 Hz
D.曲线b表示的交变电动势有效值为10 V
【解析】选A、C。从图象可知，两次转动都是从中性面开始计时的，故A正确；从图象可知，曲线a、b对应的线圈转动的周期之比为2∶3，则转速之比为3∶2，故B错误；由图象可知，曲线a的周期Ta=4×10-2 s，则曲线a表示的交变电动势频率fa==25 Hz，故C正确；交变电动势的最大值Em=nBSω，则曲线a、b表示的交变电动势的峰值之比为Ema∶Emb=ωa∶ωb=3∶2，即Emb=Ema=10 V，故曲
线b表示的交变电动势的有效值为E有=V=5V，D错误。
3.某一交流电的电压随时间变化的规律为u=100sin 100πt(V)，将其接在阻值为R=100 Ω的电热丝两端，则下列说法正确的是 ( )
A.该交流电压的周期为0.02 s
B.该电热丝消耗的电功率为200 W
C.该交流电每秒内电流方向改变50次
D.用电压表测该用电器两端电压其示数为100 V
【解题指导】解析本题应注意以下两点：
(1)清楚正弦式交变电流的产生过程，注意两个特殊位置的特点。
(2)区分交变电流的四个特征值，知道它们的适用情况。
【解析】选A、D。根据交流电的瞬时表达式可知，Em=100V，ω=100π rad/s，故交流电的周期为T=s=0.02 s，故A项正确；交流电的有效值为E==
V=100 V，该电热丝消耗的电功率为P==W=100 W，故B项错误；在一个周期内电流方向改变2次，故1 s内电流方向改变次数为n=2×=100次，故C项错误；电压表测量的为有效值，故示数为100 V，故D项正确。
