（通用版）2021版高考物理大一輪復習 課后限時集訓32 交變電流的產(chǎn)生及描述

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1、課后限時集訓32 交變電流的產(chǎn)生及描述 建議用時：45分鐘 1．(2019·廣西桂林市、賀州市期末聯(lián)考)一臺小型發(fā)電機與計算機相連接，計算機能將發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的圖象記錄下來，如圖甲所示，讓線圈在勻強磁場中以不同的轉速勻速轉動，計算機記錄了兩次不同轉速所產(chǎn)生正弦交流電的圖象如圖乙所示。則關于發(fā)電機先后兩次的轉速之比na∶nb，交流電b的最大值正確的是(　　) 甲　　　　　　　　乙 A．3∶2， V B．3∶2， V C．2∶3， V D．2∶3， V B　[由題圖可知，a的周期為0.4 s，b的周期為0.6 s，則由n＝可知，轉速與周期成反比，故曲線a、b對應

2、的線圈轉速之比為3∶2；曲線a表示的交變電動勢最大值是10 V，根據(jù)Em＝nBSω得曲線b表示的交變電動勢最大值是 V，故B正確，A、C、D錯誤。] 2．如圖所示，一半徑為L的導體圓環(huán)位于紙面內(nèi)，O為圓心。環(huán)內(nèi)兩個圓心角為90°且關于O中心對稱的扇形區(qū)域內(nèi)分布有勻強磁場，兩磁場的磁感應強度大小均為B、方向相反且均與紙面垂直。導體桿OM可繞O轉動，M端通過滑動觸點與圓環(huán)良好接觸，在圓心和圓環(huán)間連有電阻R，不計圓環(huán)和導體桿的電阻，當桿OM以恒定角速度ω逆時針轉動時，理想電流表A的示數(shù)為(　　) A． B． C． D． A　[OM切割磁感線產(chǎn)生的電動勢E＝，OM切割磁感線時產(chǎn)生的感應

3、電流I＝，設電流的有效值為I有效，則IRT＝2I2R·T，解得I有效＝，選項A正確。] 3．小型交流發(fā)電機的矩形金屬線圈在勻強磁場中勻速轉動，產(chǎn)生的感應電動勢與時間的關系是正弦函數(shù)。將發(fā)電機與一個標有“6 V　6 W”的小燈泡連接形成閉合回路，不計電路的其他電阻。當線圈的轉速為n＝5 r/s時，小燈泡恰好正常發(fā)光，則電路中電流的瞬時值表達式為(　　) A．i＝sin 5t(A) B．i＝sin 10πt(A) C．i＝1.41sin 5t(A) D．i＝1.41sin 10πt(A) D　[因為小燈泡正常發(fā)光，所以電路中電流的有效值為I＝＝1 A，則電流的最大值為Im＝ A≈1.41

4、A。因為轉速n＝5 r/s，且ω＝2nπ，所以ω＝10π rad/s，故電路中電流的瞬時值表達式為t＝1.41·sin 10πt(A)，選項D正確。] 4．(2019·資陽模擬)如圖甲所示，矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的中心軸OO′勻速轉動，產(chǎn)生的感應電動勢e隨時間t的變化曲線如圖乙所示。若外接電阻的阻值R＝9 Ω，線圈的電阻r＝1 Ω，則下列說法正確的是(　　) 甲　　　　　　　　　　　乙　　　　 A．線圈轉速為100 π rad/s B．0.01 s末穿過線圈的磁通量最大 C．通過線圈的最大電流為10 A D．電壓表的示數(shù)為90 V C　[由乙圖可知，線圈轉動的周期

5、T＝0.04 s，線圈轉速n數(shù)值上等于頻率，而f＝＝25 Hz，因此線圈轉速為n＝25 r/s，故A項錯誤；0.01 s末，線圈產(chǎn)生的感應電動勢最大，此時線圈處于與中性面垂直位置，穿過線圈的磁通量最小為零，故B項錯誤；根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知Im＝＝ A＝10 A，故C項正確；電壓表測量的是有效值，故U＝R＝45 V，故D項錯誤。] 5．一矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉動時產(chǎn)生正弦式交變電流，其電動勢的變化規(guī)律如圖甲所示，若把某個物理量變?yōu)樵瓉淼?倍，其產(chǎn)生的電動勢的變化規(guī)律變?yōu)槿鐖D乙所示，則變化的這個物理量是(　　) 甲　　　　　　　乙 A．線圈的匝數(shù) B．線圈的面積

6、 C．線圈的角速度 D．線圈的周期 D　[因為矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉動時，產(chǎn)生的正弦式交變電流的表達式為e＝NBSωsin ωt，將線圈的匝數(shù)或面積增加為原來的2倍后，交變電流的感應電動勢的最大值將變?yōu)樵瓉淼?倍，交變電流的周期不變，選項A、B錯誤；將線圈的角速度增加為原來的2倍后，則其產(chǎn)生的感應電動勢的最大值將變?yōu)樵瓉淼?倍，交變電流的周期將變?yōu)樵瓉淼?，選項C錯誤；將線圈的周期增加為原來的2倍后，根據(jù)ω＝可知其產(chǎn)生的感應電動勢的最大值將變?yōu)樵瓉淼?，交變電流的周期變?yōu)樵瓉淼?倍，選項D正確。] 6．交變電流電壓的有效值為6 V，它和電阻R1，R2及電容器C、電壓表一

7、起連接成如圖所示的電路，圖中電壓表的讀數(shù)為U1，為了保證電容器C不被擊穿，電容器的耐壓值為U2，電容器在電路中正常工作，則(　　) A．U1＝6 V　U2＝6 V B．U1＝6 V　U2＝3 V C．U1＝6 V　U2≥6 V D．U1＝6 V　U2≥6 V D　[交流電源的有效電壓是6 V，而電壓表測量的是交流電的有效值，則電壓表的示數(shù)為U1＝6 V；因正弦式交流電的最大值是有效值的倍，則知電壓的最大值為6 V，所以電容器要能正常工作，其耐壓值必須不低于6 V，即U2≥6 V。故D項正確，A、B、C項錯誤。] 7．目前磁卡已有廣泛的應用，如圖甲所示，當記錄磁性信息的磁卡以速度v

8、在刷卡器插槽里勻速運動時，穿過刷卡器內(nèi)線圈的磁通量按Φ＝Φ0sin kvt的規(guī)律變化，刷卡器內(nèi)的等效電路如圖乙所示，已知線圈的匝數(shù)為n，電阻為r，外接電路的等效電阻為R。則在任意一段Δt＝的時間內(nèi)，通過等效電阻R的電荷量的最大值為(　　) 甲　　　　　　　　乙 A．qm＝ B．qm＝ C．qm＝ D．無法求解 C　[在任意一段Δt＝的時間內(nèi)，通過等效電阻R的電荷量為q＝·Δt，根據(jù)閉合電路歐姆定律可求得平均電流為＝，而由法拉第電磁感應定律可知Δt內(nèi)線圈產(chǎn)生的平均感應電動勢為＝n，由上述各式整理得q＝n＝n＝n，可知在任意一段Δt的時間內(nèi)通過等效電阻R的電荷量的最大值為qm＝。]

9、8.(多選)(2019·河北省衡水金卷模擬一)如圖所示，線圈ABCD匝數(shù)n＝10，面積S＝0.4 m2，邊界MN(與線圈的AB邊重合)右側存在磁感應強度B＝ T的勻強磁場，若線圈從圖示位置開始繞AB邊以ω＝10π rad/s的角速度勻速轉動。則以下說法正確的是(　　) A．線圈產(chǎn)生的是正弦交流電 B．線圈在轉動過程中產(chǎn)生的最大感應電動勢為80 V C．線圈轉動 s時瞬時感應電動勢為40 V D．線圈產(chǎn)生的感應電動勢的有效值為40 V BD　[線圈在有界勻強磁場中將產(chǎn)生正弦半波脈動電流，故A錯誤；電動勢最大值Em＝nBSω＝80 V，故B正確；線圈轉動 s、轉過角度，瞬時感應電動勢

10、為e＝Emsin ＝40 V，故C錯誤；在一個周期時間內(nèi)，只有半個周期產(chǎn)生感應電動勢，根據(jù)有效值的定義有R·＝RT，可得電動勢有效值E＝＝40 V，故D正確。] 9.(多選)如圖所示，邊長為L的正方形單匝線圈abcd，電阻為r，外電路的電阻為R，ab的中點和cd的中點的連線OO′恰好位于勻強磁場的邊界線上，磁場的磁感應強度為B，若線圈從圖示位置開始，以角速度ω繞OO′軸勻速轉動，則以下判斷正確的是(　　) A．圖示位置線圈中的感應電動勢最大為Em＝BL2ω B．從圖示位置開始計時，閉合電路中感應電動勢的瞬時值表達式為e＝BL2ωsin ωt C．線圈從圖示位置轉過180°的過程

11、中，流過電阻R的電荷量為q＝ D．線圈轉動一周的過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q＝ BD　[題圖位置線圈中的感應電動勢最小，為零，A錯誤；若線圈從題圖位置開始轉動，閉合電路中感應電動勢的瞬時值表達式e＝BL2ωsin ωt，B正確；線圈從題圖位置轉過180°的過程中，流過電阻R的電荷量為q＝·Δt＝＝，C錯誤；Em＝BL2ω，線圈轉動一周的過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q＝·R·＝，D正確。] 10.(多選)如圖所示，空間中有范圍足夠大的勻強磁場，磁場方向豎直向下，在其間豎直放置兩彼此正對的相同金屬圓環(huán)，兩環(huán)相距L，用導線將環(huán)與外電阻相連。現(xiàn)用外力使金屬桿沿兩環(huán)做勻速圓周運動。若已知磁感應強

12、度大小為B，圓環(huán)半徑為R，桿轉動角速度為ω，金屬桿和電阻的阻值均為r，其他電阻不計，則(　　) A．當金屬桿從圓環(huán)最高點向最低點轉動過程中，流過外電阻的電流先變大后變小 B．當金屬桿從圓環(huán)最高點向最低點轉動過程中，流過外電阻的電流先變小后變大 C．流過外電阻電流的有效值為 D．流過外電阻電流的有效值為 BC　[金屬桿從圓環(huán)最高點向最低點轉動的過程中，垂直磁場方向的分速度先減小再增大，因而流過外電阻的電流先減小再增大，選項A錯誤，B正確；金屬桿沿圓環(huán)的勻速率運動等效為以兩環(huán)圓心連線為轉動軸、長為L、寬為R的矩形線框的勻速轉動，因此產(chǎn)生正弦交流電，遵守I＝的關系，電動勢的最大值為Em

13、＝BLωR，Im＝，I＝＝，故選項C正確，D錯誤。] 11．(多選)(2019·天津高考)單匝閉合矩形線框電阻為R，在勻強磁場中繞與磁感線垂直的軸勻速轉動，穿過線框的磁通量Φ與時間t的關系圖象如圖所示。下列說法正確的是(　　) A．時刻線框平面與中性面垂直 B．線框的感應電動勢有效值為 C．線框轉一周外力所做的功為 D．從t＝0到t＝過程中線框的平均感應電動勢為 BC　[中性面的特點是與磁場垂直，穿過的磁通量最大，磁通量變化率最小，則時刻線框在中性面上，A錯；電動勢最大值為Em＝Φmω＝Φm，對正弦交流電，E有＝＝，B對；由功能關系知，線框轉一周外力做的功等于產(chǎn)生的電能，W＝E

14、電＝·T＝，C對；由法拉第電磁感應定律知，＝＝＝，D錯。] 12．(多選)(2019·石家莊模擬)如圖所示的正方形線框abcd邊長為L，每邊電阻均為r，在垂直于紙面向里，磁感應強度為B的勻強磁場中繞cd軸以角速度ω勻速轉動，c、d兩點與一阻值為r的電阻相連，各表均可視為理想表，導線電阻不計，則下列說法中正確的是(　　) A．線框abcd產(chǎn)生的電流為交變電流 B．當S斷開時，電壓表的示數(shù)為零 C．當S斷開時，電壓表的示數(shù)為BωL2 D．當S閉合時，電流表的示數(shù)為 ACD　[線框abcd繞著垂直于磁場的轉軸勻速轉動，故產(chǎn)生的電流為交變電流，故A項正確；產(chǎn)生的交流電的電動勢最大值為E

15、m＝BL2ω，有效值為E＝，當S斷開時，電壓表測量的電壓為cd間的電壓，故U＝E＝BL2ω，故B項錯誤，C項正確；S閉合時，電路總電阻為3r＋，ab中電流為I＝＝BωL2，電流表讀數(shù)為＝BωL2，故D項正確。] 13．(多選) 如圖所示，電阻為r的單匝矩形線圈面積為S，在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸以角速度ω勻速轉動。勻強磁場的磁感應強度為B，t＝0時刻線圈平面與磁場垂直，各電表均為理想交流電表，則(　　) A．滑片P下滑時，電壓表的讀數(shù)不變 B．圖示位置線圈中的感應電動勢最大 C．線圈從圖示位置轉過180°的過程中，流過電阻R的電荷量為 D．1 s內(nèi)流過R的電流方向改變次 CD

16、　[滑片P下滑時，外電阻增大，電壓表的讀數(shù)變大，A錯誤；圖示位置穿過線圈的磁通量最大，感應電動勢為零，B錯誤；線圈從圖示位置轉過180°的過程中，流過電阻R的電荷量q＝＝，C正確；一個周期內(nèi)線圈2次通過中性面，電流方向改變2次，交流電的頻率為，所以1 s內(nèi)流過R的電流方向改變次，D正確。] 14．(多選)如圖甲所示，將阻值為R＝5 Ω的電阻接到內(nèi)阻不計的正弦交變電源上，電流隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示，理想交流電流表串聯(lián)在電路中測量電流的大小。對此，下列說法正確的是(　　) 甲　　　　　　　　乙 丙　　　　　　　　丁 A．電阻R兩端電壓變化規(guī)律的函數(shù)表達式為u＝2.5sin (2

17、00πt) V B．電阻R消耗的電功率為1.25 W C．如圖丙所示，若此交變電流由一矩形線框在勻強磁場中勻速轉動產(chǎn)生，當線圈的轉速提升一倍時，電流表的示數(shù)為1 A D．這一交變電流與圖丁所示電流比較，其有效值之比為1∶ AD　[題圖乙所示電流的最大值為Im＝0.5 A，周期為T＝0.01 s，其角速度為ω＝＝200π rad/s，由歐姆定律得Um＝ImR＝2.5 V。所以電阻R兩端電壓的表達式為u＝2.5sin (200πt) V，選項A正確；該電流的有效值為I＝，電阻R消耗的電功率為P＝I2R，解得P＝0.625 W，B選項錯誤；電流表的示數(shù)為有效值，若該交變電流由題圖丙所示矩形線框在勻強磁場中勻速轉動產(chǎn)生，當轉速提升一倍時，電動勢的最大值Em＝nBSω變?yōu)樵瓉淼?倍，電路中電流的有效值也是原來的2倍，為2× A≠1 A，選項C錯誤；題圖乙中的正弦交變電流的有效值為 A，題圖丁所示的交變電流雖然方向發(fā)生變化，但大小恒為0.5 A，選項D正確。] 9