2019高考物理二輪復習 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，勻強磁場中，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，線框中產(chǎn)生的交變電動勢瞬時值隨時間變化的規(guī)律為e＝20sin l00πt（V）。下列說法正確的是( ) A．該線框轉(zhuǎn)動的頻率是100 Hz B．該線框產(chǎn)生的交變電動勢最大值是20 V C．t＝0.005 s時刻，線框平面與中性面重合 D．t＝0.05 s時刻，穿過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′是磁感應強度大小為B的勻強磁場的左邊界，也是一面積為S的n匝矩形金屬線框的對稱軸，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，并從圖示位置(線框與磁感線平行)開始計時，則( ) A．時，線框中的感應電流最小 B．時，穿過線框的磁通量變化率最大 C．線框中產(chǎn)生的交變電動勢的最大值為nBSω D．線框中產(chǎn)生的交變電動勢的有效值為 3．【湖南質(zhì)量監(jiān)測】在勻強磁場中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，如圖甲所示，產(chǎn)生的感應電動勢如圖乙所示，則( ) A．線框產(chǎn)生的交變電動勢有效值為311V B．線框產(chǎn)生的交變電動勢頻率為100 Hz C．t＝0.01 s時線框平面與中性面重合 D．t＝0.015 s時線框的磁通量變化率為零 4．【淄博實驗中學檢測

3、】有一交流發(fā)電機模型，矩形金屬線圈在勻強磁場中繞與磁感線垂直的固定軸勻速轉(zhuǎn)動，發(fā)電機負載為白熾小燈泡，若線圈匝數(shù)為100匝，回路總電阻為2 Ω，線圈轉(zhuǎn)動過程中穿過該線圈的磁通量Φ隨時間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，回路瞬時電流為零 B．t＝10 s時，回路電流改變方向 C．t＝1.5 s時，回路瞬時電流最大 D．從t＝0到t＝10 s時間內(nèi)，回路產(chǎn)生的焦耳熱為400 J 5．【雄安新區(qū)高三模擬】圖甲為風力發(fā)電的簡易模型。在風力作用下，風葉帶動與桿固連的永磁鐵轉(zhuǎn)動，磁鐵下方的線圈與電壓傳感器相連。在某

4、一風速時，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強度大小為B的勻強磁場中，現(xiàn)使線框繞中心軸線OO′以恒定的角速度ω轉(zhuǎn)動。從某時刻開始計時，線框中產(chǎn)生的感應電動勢隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示。則( ) A．0～t1時間內(nèi)，穿過線框的磁通量的變化量大小為NB

5、S B．t1～t2時間內(nèi)流過定值電阻的電荷量為 C．t5時刻穿過線框的磁通量的變化率為NBSω D．t5時刻理想交流電流表的讀數(shù)為 8．【北京理工大學附屬中模擬】如圖所示，圖線a是線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動時所產(chǎn)生正弦交流電的圖象，當調(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)于這兩個正弦交流電的說法錯誤的是( ) A．在圖中t＝0時刻穿過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，豎直長導線通有恒定電流，一矩形線圈abcd可繞其

6、豎直對稱軸O1O2轉(zhuǎn)動。當線圈繞軸以角速度ω沿逆時針（沿軸線從上往下看）方向勻速轉(zhuǎn)動，從圖示位置開始計時，下列說法正確的是( ) A．t＝0時，線圈產(chǎn)生的感應電動勢最大 B．0～時間內(nèi)，線圈中感應電流方向為abcda C．t＝時，線圈的磁通量為零，感應電動勢也為零 D．線圈每轉(zhuǎn)動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)電機內(nèi)的矩形線圈在勻強磁場中以恒定的角速度繞垂直于磁場方向的固定軸轉(zhuǎn)動，線圈匝數(shù)n＝100，穿過每匝線圈的磁通量Φ隨時間按正弦規(guī)律變化，如圖所示。發(fā)電機線圈電阻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)線圈從圖示位置開始轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的電動勢的瞬時值表達式； (2)從圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中電阻R產(chǎn)生的熱量。 11．【東城區(qū)聯(lián)考】如圖甲所示是某同學設(shè)計的一種振動發(fā)電裝置的示意圖，它的結(jié)構(gòu)是一個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強度的大小均為，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。外力推動線圈框架的P端，使線圈沿軸線做往復運動，便有電流通過小電珠

8、。當線圈運動速度v隨時間t變化的規(guī)律如圖丙所示時（摩擦等損耗不計）。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?（至少說出兩種方法） 答案與解析 1．【解析】該線框轉(zhuǎn)動的頻率是，選項A錯誤；該線框產(chǎn)生的交變電動勢最大值是20V，選項B錯誤；t＝0.005s時刻，線框轉(zhuǎn)過的角度為l00π×0.005=，此時平面與中性面垂直，選項C錯誤；t＝0.05s時刻，電動勢的瞬時值為0，此時穿過線圈的磁通量變化率為0，選項D正確。

9、 【答案】D 2．【解析】當時，即時線框中的感應電流最大，A錯誤；當時，即時線圈處于中性面位置，感應電流為零，此時磁通量的變化率最小，B錯誤；線框中產(chǎn)生的交變電動勢的最大值為，選項C錯誤；線框中產(chǎn)生的交變電動勢的有效值為，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錯誤；0.01s時電動勢為零，線圈平面與磁場方向垂直，即線框平面與中性面重合，故C正確；由圖可知t=0.015s時刻感應電動勢最大，所以穿過線框回路的磁通量變化率為最大，故D錯誤。 【答案】C 4．【解析】根據(jù)穿過線圈的磁通量隨時間的變化規(guī)律Φ＝0.04sinπt（

10、Wb），t＝0時，穿過回路的磁通量為零，感應電動勢最大，感應電流最大，故A錯誤；t=10s時，穿過回路的磁通量為零，回路中的電流方向不改變，故B錯誤；t＝1.5s時，穿過回路的磁通量最大，磁通量的變化率為零，回路中的瞬時電流最小，故C錯誤；Em＝nBSω＝nΦmω＝4π V，故產(chǎn)生的感應電動勢的有效值，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錯誤；通過乙圖可知電壓的最大值為12V，故有效值，故B錯誤；周期T=0.4s，故，故電壓的表達式為，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錯誤； 【答案】C 7．【解析】由題圖甲、乙可知，0時刻穿過線框的磁通量大小為BS，t1時刻穿過線框的磁通量大小為0，因此0～t1時間內(nèi)穿過線框的磁通量的變化量大小為BS。故A項錯誤。t1～t2時間內(nèi)磁通量的變化量大小為BS，則平均電動勢，通過電阻R的電荷量。故B項錯誤。t5時刻線框中產(chǎn)生的感應電動勢，由法拉第電磁感應定律可知： t5時刻穿過線框的磁通量的變化率。故C項錯誤。理想交流電流表的讀數(shù)為交流電的有效值，則；任一時刻理想交流電流表的讀數(shù)均為。故D項正確。 【答案】D 8．【解析】由圖可知，t=0時刻線圈均在中性面，穿過線圈的磁通量最大，所以A錯誤；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。本題選錯誤的，故選A。 【答案】A 9．【解析】通電導線在其周圍產(chǎn)生磁場，在其左側(cè)產(chǎn)生的磁場垂直于紙面向外，離導線越遠，磁場越弱，在t=0時刻，ab邊和cd邊轉(zhuǎn)動時，速度方向與磁場平行，故不切割磁感線不產(chǎn)生感應電動勢，故A錯誤；在0～時間內(nèi)，穿過線圈的磁通量減小，根據(jù)楞次定律可知，線圈中感應電流方向為abcda，故B正確；t=時，線圈的磁通量為零，ab

13、邊和cd邊轉(zhuǎn)動時，磁通量的變化率不為零，故感應電動勢不為零，故C錯誤；線圈每轉(zhuǎn)動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)生的電動勢的最大值為：Em=nΦmω=200V 線圈從圖示位置開始轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的電動勢的瞬時值表達式：e=200cos200t； (2)電阻R上電壓的有效值為： 轉(zhuǎn)過900角的時間： 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定律知道，由于線圈在磁場中做往復運動，產(chǎn)生的感應電動勢的大小符合正弦曲線變化規(guī)律 線圈中的感應電動勢的峰值為，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）當也就是時，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