高考物理大一輪復習 課后限時集訓32 交變電流的產生及描述-人教版高三全冊物理試題

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1、課后限時集訓32 交變電流的產生及描述 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，O為圓心。環(huán)內兩個圓心角為90°且關于O中心對稱的扇形區(qū)域內分布有勻強磁場，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的示數為(　　) A． B． C． D． A　[OM切割磁感線產生的電動勢E＝，OM切割磁感線時產生的感應

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，產生的感應電動勢與時間的關系是正弦函數。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 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，產生的正弦式交變電流的表達式為e＝NBSωsin ωt，將線圈的匝數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)樵瓉淼模x項C錯誤；將線圈的周期增加為原來的2倍后，根據ω＝可知其產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，穿過刷卡器內線圈的磁通量按Φ＝Φ0sin kvt的規(guī)律變化，刷卡器內的等效電路如圖乙所示，已知線圈的匝數為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，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，通過等效電阻R的電荷量為q＝·Δt，根據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內線圈產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．線圈產生的是正弦交流電 B．線圈在轉動過程中產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，只有半個周期產生感應電動勢，根據有效值的定義有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產生的電流為交變電流 B．當S斷開時，電壓表的示數為零 C．當S斷開時，電壓表的示數為BωL2 D．當S閉合時，電流表的示數為 ACD　[線框abcd繞著垂直于磁場的轉軸勻速轉動，故產生的電流為交變電流，故A項正確；產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生，當線圈的轉速提升一倍時，電流表的示數為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。]