2019高考物理二輪復(fù)習(xí) 小題狂做專練二十五 交變電流的產(chǎn)生與描述

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1、 25 交變電流的產(chǎn)生與描述 一、單選題 1．【成都2019屆摸底】如圖，勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一單匝矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線框中產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值隨時(shí)間變化的規(guī)律為e＝20sin l00πt（V）。下列說(shuō)法正確的是( ) A．該線框轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率是100 Hz B．該線框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)最大值是20 V C．t＝0.005 s時(shí)刻，線框平面與中性面重合 D．t＝0.05 s時(shí)刻，穿過(guò)線圈的磁通量變化率為0 2．【廣西百校大聯(lián)考】如圖所示，OO′是磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的左邊界，也是一面積為S的n匝矩形金屬線框的對(duì)稱軸，若線框以角速度繞

2、與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，并從圖示位置(線框與磁感線平行)開(kāi)始計(jì)時(shí)，則( ) A．時(shí)，線框中的感應(yīng)電流最小 B．時(shí)，穿過(guò)線框的磁通量變化率最大 C．線框中產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的最大值為nBSω D．線框中產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的有效值為 3．【湖南質(zhì)量監(jiān)測(cè)】在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖甲所示，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)如圖乙所示，則( ) A．線框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)有效值為311V B．線框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)頻率為100 Hz C．t＝0.01 s時(shí)線框平面與中性面重合 D．t＝0.015 s時(shí)線框的磁通量變化率為零 4．【淄博實(shí)驗(yàn)中學(xué)檢測(cè)

3、】有一交流發(fā)電機(jī)模型，矩形金屬線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞與磁感線垂直的固定軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)電機(jī)負(fù)載為白熾小燈泡，若線圈匝數(shù)為100匝，回路總電阻為2 Ω，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中穿過(guò)該線圈的磁通量Φ隨時(shí)間t的變化規(guī)律為Φ＝0.04sin πt（Wb），設(shè)π2＝10，回路中電阻值恒定不變，則( ) A．t＝0時(shí)，回路瞬時(shí)電流為零 B．t＝10 s時(shí)，回路電流改變方向 C．t＝1.5 s時(shí)，回路瞬時(shí)電流最大 D．從t＝0到t＝10 s時(shí)間內(nèi)，回路產(chǎn)生的焦耳熱為400 J 5．【雄安新區(qū)高三模擬】圖甲為風(fēng)力發(fā)電的簡(jiǎn)易模型。在風(fēng)力作用下，風(fēng)葉帶動(dòng)與桿固連的永磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)，磁鐵下方的線圈與電壓傳感器相連。在某

4、一風(fēng)速時(shí)，傳感器顯示如圖乙所示，則( ) A．磁鐵的轉(zhuǎn)速為10 r/s B．線圈兩端電壓的有效值為6 V C．交變電流的電壓表達(dá)式為u＝12sin 5πt V D．該交變電流可以直接加在擊穿電壓為9 V的電容器上 7．【昆明質(zhì)檢】如圖甲所示，一定值電阻R與一理想交流電流表串聯(lián)，且通過(guò)電刷與匝數(shù)為N、面積為S、阻值為r的正方形線框相連接，正方形線框處在水平向右的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，現(xiàn)使線框繞中心軸線OO′以恒定的角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)。從某時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)，線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示。則( ) A．0～t1時(shí)間內(nèi)，穿過(guò)線框的磁通量的變化量大小為NB

5、S B．t1～t2時(shí)間內(nèi)流過(guò)定值電阻的電荷量為 C．t5時(shí)刻穿過(guò)線框的磁通量的變化率為NBSω D．t5時(shí)刻理想交流電流表的讀數(shù)為 8．【北京理工大學(xué)附屬中模擬】如圖所示，圖線a是線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生正弦交流電的圖象，當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，所產(chǎn)生正弦交流電的圖象如圖線b所示，以下關(guān)于這兩個(gè)正弦交流電的說(shuō)法錯(cuò)誤的是( ) A．在圖中t＝0時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量均為零 B．線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為3∶2 C．交流電a的瞬時(shí)值為u＝10sin 5πt(V) D．交流電b的最大值為V 9．【廣東七校2019屆聯(lián)考】如圖所示，豎直長(zhǎng)導(dǎo)線通有恒定電流，一矩形線圈abcd可繞其

6、豎直對(duì)稱軸O1O2轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)線圈繞軸以角速度ω沿逆時(shí)針（沿軸線從上往下看）方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是( ) A．t＝0時(shí)，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 B．0～時(shí)間內(nèi)，線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)閍bcda C．t＝時(shí)，線圈的磁通量為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也為零 D．線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周電流方向改變兩次 二、解答題 10．【莆田中心月考】如圖所示，一小型發(fā)電機(jī)內(nèi)的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以恒定的角速度繞垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈匝數(shù)n＝100，穿過(guò)每匝線圈的磁通量Φ隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，如圖所示。發(fā)電機(jī)線圈電阻r＝4 Ω，外電路中的電阻R＝6 Ω，燈泡L電阻RL＝

7、12 Ω，不計(jì)其他電阻，交流電流表為理想電流表。求：（π＝3.14） (1)線圈從圖示位置開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式； (2)從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中電阻R產(chǎn)生的熱量。 11．【東城區(qū)聯(lián)考】如圖甲所示是某同學(xué)設(shè)計(jì)的一種振動(dòng)發(fā)電裝置的示意圖，它的結(jié)構(gòu)是一個(gè)套在輻向形永久磁鐵槽中的半徑為r＝0.10 m、匝數(shù)n＝20匝的線圈，磁場(chǎng)的磁感線均沿半徑方向均勻分布（其右視圖如圖乙所示）。在線圈所在位置磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為，線圈的電阻為R1＝0.50 Ω，它的引出線接有R2＝9.50 Ω的小電珠L(zhǎng)。外力推動(dòng)線圈框架的P端，使線圈沿軸線做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，便有電流通過(guò)小電珠

8、。當(dāng)線圈運(yùn)動(dòng)速度v隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖丙所示時(shí)（摩擦等損耗不計(jì)）。求： (1)小電珠中電流的峰值； (2)電壓表的示數(shù)； (3)t＝0.01 s時(shí)外力F的大?。? (4)在不改變發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)的條件下，要使小燈泡的功率提高，可采取什么辦法?（至少說(shuō)出兩種方法） 答案與解析 1．【解析】該線框轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率是，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；該線框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)最大值是20V，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；t＝0.005s時(shí)刻，線框轉(zhuǎn)過(guò)的角度為l00π×0.005=，此時(shí)平面與中性面垂直，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；t＝0.05s時(shí)刻，電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值為0，此時(shí)穿過(guò)線圈的磁通量變化率為0，選項(xiàng)D正確。

9、 【答案】D 2．【解析】當(dāng)時(shí)，即時(shí)線框中的感應(yīng)電流最大，A錯(cuò)誤；當(dāng)時(shí)，即時(shí)線圈處于中性面位置，感應(yīng)電流為零，此時(shí)磁通量的變化率最小，B錯(cuò)誤；線框中產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的最大值為，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；線框中產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的有效值為，D正確。 【答案】D 3．【解析】由圖乙可知 T=0.02s，，故該交變電流的有效值為，頻率，故A、B錯(cuò)誤；0.01s時(shí)電動(dòng)勢(shì)為零，線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直，即線框平面與中性面重合，故C正確；由圖可知t=0.015s時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，所以穿過(guò)線框回路的磁通量變化率為最大，故D錯(cuò)誤。 【答案】C 4．【解析】根據(jù)穿過(guò)線圈的磁通量隨時(shí)間的變化規(guī)律Φ＝0.04sinπt（

10、Wb），t＝0時(shí)，穿過(guò)回路的磁通量為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，感應(yīng)電流最大，故A錯(cuò)誤；t=10s時(shí)，穿過(guò)回路的磁通量為零，回路中的電流方向不改變，故B錯(cuò)誤；t＝1.5s時(shí)，穿過(guò)回路的磁通量最大，磁通量的變化率為零，回路中的瞬時(shí)電流最小，故C錯(cuò)誤；Em＝nBSω＝nΦmω＝4π V，故產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值，回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q=t＝400J，故D正確。 【答案】D 5．【解析】電流的周期為T=0.4s，故磁體的轉(zhuǎn)速為，故A錯(cuò)誤；通過(guò)乙圖可知電壓的最大值為12V，故有效值，故B錯(cuò)誤；周期T=0.4s，故，故電壓的表達(dá)式為，故C正確電容器的擊穿電壓為交流電的最大值，而交流電的最大值大于電容器的擊穿

11、電壓，故不能，故D錯(cuò)誤； 【答案】C 7．【解析】由題圖甲、乙可知，0時(shí)刻穿過(guò)線框的磁通量大小為BS，t1時(shí)刻穿過(guò)線框的磁通量大小為0，因此0～t1時(shí)間內(nèi)穿過(guò)線框的磁通量的變化量大小為BS。故A項(xiàng)錯(cuò)誤。t1～t2時(shí)間內(nèi)磁通量的變化量大小為BS，則平均電動(dòng)勢(shì)，通過(guò)電阻R的電荷量。故B項(xiàng)錯(cuò)誤。t5時(shí)刻線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由法拉第電磁感應(yīng)定律可知： t5時(shí)刻穿過(guò)線框的磁通量的變化率。故C項(xiàng)錯(cuò)誤。理想交流電流表的讀數(shù)為交流電的有效值，則；任一時(shí)刻理想交流電流表的讀數(shù)均為。故D項(xiàng)正確。 【答案】D 8．【解析】由圖可知，t=0時(shí)刻線圈均在中性面，穿過(guò)線圈的磁通量最大，所以A錯(cuò)誤；由圖象可知T

12、A：TB=2：3，故nA：nB=3：2，所以B正確，由圖象可知，交流電a的最大值為10V，角速度為，所以交流電a的瞬時(shí)值為u=10sin5πtV，所以C正確；交流電最大值Um=NBSω，故Uma：Umb=3：2，故Umb＝Uma＝V，D正確。本題選錯(cuò)誤的，故選A。 【答案】A 9．【解析】通電導(dǎo)線在其周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，在其左側(cè)產(chǎn)生的磁場(chǎng)垂直于紙面向外，離導(dǎo)線越遠(yuǎn)，磁場(chǎng)越弱，在t=0時(shí)刻，ab邊和cd邊轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，速度方向與磁場(chǎng)平行，故不切割磁感線不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，故A錯(cuò)誤；在0～時(shí)間內(nèi)，穿過(guò)線圈的磁通量減小，根據(jù)楞次定律可知，線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)閍bcda，故B正確；t=時(shí)，線圈的磁通量為零，ab

13、邊和cd邊轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，磁通量的變化率不為零，故感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不為零，故C錯(cuò)誤；線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周電流方向改變兩次，故D正確。 【答案】BD 10．【解析】(1)根據(jù)乙圖可知周期為：T=3.14×10-2s??，則角速度為：ω==200 rad/s； 線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的最大值為：Em=nΦmω=200V 線圈從圖示位置開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式：e=200cos200t； (2)電阻R上電壓的有效值為： 轉(zhuǎn)過(guò)900角的時(shí)間： 電阻R產(chǎn)生的熱量為： 11．【解析】（1）由題意及法拉第電磁感應(yīng)定律知道，由于線圈在磁場(chǎng)中做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小符合正弦曲線變化規(guī)律 線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值為，電路總電阻為 則小燈泡中電流的峰值為 （2）電壓表示數(shù)為有效值 （3）當(dāng)也就是時(shí)，外力F的大小 （4）根據(jù)，且， 聯(lián)立解得： 由上式可知在不改變發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)的條件下，要使小燈泡的功率提高，可采取有：提高、或用變壓器提高燈泡兩端的電壓U。 6