（全國(guó)通用）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十一章 微專題77 交變電流的產(chǎn)生及描述加練半小時(shí)（含解析）

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1、交變電流的產(chǎn)生及描述 [方法點(diǎn)撥]　交變電流的產(chǎn)生往往與交變電流圖象結(jié)合出題，要能將交變電流的圖象與線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)過程一一對(duì)應(yīng)起來，分析電流、電動(dòng)勢(shì)、磁通量的變化規(guī)律. 1.(2018·山東省青島二中模擬)如圖1甲所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一匝數(shù)為n，面積為S，總電阻為r的矩形線圈abcd繞軸OO′以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，矩形線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)中可以保持和外電路電阻R形成閉合電路，回路中接有一理想交流電流表.圖乙是線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t變化的圖象，則下列說法中正確的是(　　) 圖1 A.從t1到t3這段時(shí)間穿過線圈的磁通量的變化量為2nBS B.從t3到t4這段時(shí)間

2、通過電阻R的電荷量為 C.t3時(shí)刻穿過線圈的磁通量變化率為nBSω D.電流表的示數(shù)為 2.(2018·湖北省天門市期中)如圖2所示，一矩形線圈abcd放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并繞過ab、cd中點(diǎn)的軸OO′以角速度ω逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng).若以線圈平面與磁場(chǎng)夾角為零時(shí)(圖示位置)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，并規(guī)定當(dāng)電流自a流向b時(shí)，電流的方向?yàn)檎?則下列四幅圖中正確的是(　　) 圖2 3.調(diào)光燈、調(diào)速電風(fēng)扇以前是用變壓器來實(shí)現(xiàn)的，該技術(shù)的缺點(diǎn)是成本高、體積大、效率低，且不能任意調(diào)節(jié)燈的亮度或電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速.現(xiàn)在的調(diào)光燈、調(diào)速電風(fēng)扇是用可控硅電子元件來實(shí)現(xiàn)的.如圖3為經(jīng)過一個(gè)雙向可控硅調(diào)節(jié)后加在電燈上的電

3、壓.那么現(xiàn)在電燈上的電壓為(　　) 圖3 A.UmB.C.D. 4.(多選)(2019·河南省南陽一中模擬)如圖4所示，光滑絕緣水平桌面上直立一個(gè)單匝正方形導(dǎo)線框ABCD，線框的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)＝0.3m、總電阻為R＝2Ω，在直角坐標(biāo)系xOy中，有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的下邊界與x軸重合，上邊界滿足曲線方程y＝0.3sinx (m)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B＝1T.線框在沿x軸正方向的拉力F作用下，以速度v＝10m/s水平向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，直到AD邊穿出磁場(chǎng).下列說法正確的是(　　) 圖4 A.當(dāng)BC邊運(yùn)動(dòng)到磁場(chǎng)的中心線時(shí)，B、C兩端電壓為3V B.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值為V C.力F是恒力 D

4、.整個(gè)過程中產(chǎn)生的是正弦交變電流 5.如圖5為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)的原理圖，其矩形線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng).磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝×10－2T，線圈的面積S＝0.02m2，匝數(shù)N＝400，線圈總電阻r＝2Ω，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)和電刷與電阻R＝8Ω連接，與電阻R并聯(lián)的交流電壓表為理想電表，線圈的轉(zhuǎn)速n＝r/s.在t＝0時(shí)刻，線圈平面與磁場(chǎng)方向平行，則下列說法正確的是(　　) 圖5 A.交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間的變化關(guān)系是e＝8sin100t (V) B.交流電壓表的示數(shù)為8V C.從t＝0時(shí)刻開始線圈平面轉(zhuǎn)過30°的過程中，通過電阻

5、的電荷量約為5.7×10－3C D.電阻R上的熱功率為6.4W 6.(2018·山東省泰安市模擬)將硬導(dǎo)線中間一段折成半圓形，使其半徑為R，讓它在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向如圖6所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞軸MN勻速轉(zhuǎn)動(dòng).導(dǎo)線在a、b兩處通過電刷與外電路連接，外電路接有額定功率為P、電阻為r的小燈泡并正常發(fā)光.電路中除燈泡外，其余部分的電阻不計(jì)，則下列說法正確的是(　　) 圖6 A.半圓形硬導(dǎo)線的轉(zhuǎn)速為 B.半圓形硬導(dǎo)線的轉(zhuǎn)速為 C.半圓形硬導(dǎo)線從圖示位置轉(zhuǎn)90°的過程中通過小燈泡的電荷量為 D.半圓形硬導(dǎo)線從圖示位置轉(zhuǎn)90°的過程中通過小燈泡的電荷量為零 答案精析 1.D　[從t1

6、到t3的過程，穿過線圈的磁通量變化量為零，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；從t3到t4的過程，穿過線圈的磁通量變化量為BS，故通過電阻R的電荷量q＝n＝，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；t3時(shí)刻產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)大小為E0，由法拉第電磁感應(yīng)定律可得E0＝n＝nBSω，可得＝BSω，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；線圈產(chǎn)生的交流電的電動(dòng)勢(shì)有效值為E＝，由閉合電路歐姆定律可得，電流表的示數(shù)I＝＝，選項(xiàng)D正確.] 2.D　[從題圖可看出線圈從垂直于中性面開始旋轉(zhuǎn)，由楞次定律可判斷，初始時(shí)刻電流方向由b到a，故瞬時(shí)電流的表達(dá)式為i＝－imcosωt，故D正確.] 3.C　[電燈上的電壓值如沒有特殊說明一般指電壓的有效值，設(shè)加在電燈上電壓的有效值為U，取一個(gè)周期，

7、由電流的熱效應(yīng)得T＝·＋·，所以可得U＝，故選項(xiàng)C正確.] 4.BD　[感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝BLv＝0.3Bvsinx (V)，當(dāng)BC邊運(yùn)動(dòng)到磁場(chǎng)的中心線，即x＝0.15m時(shí)，E＝3V，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是3V，B、C兩端電壓是路端電壓，小于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)3V，故A錯(cuò)誤；由A可知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值Em＝3V，有效值E＝＝V，故B正確；安培力FB＝BIy＝，y＝0.3sinx (m)，則安培力是變力，線框做勻速直線運(yùn)動(dòng)，處于平衡狀態(tài)，拉力等于安培力，則拉力F是變力，故C錯(cuò)誤；感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝BLv＝0.3Bv·sinx (V)＝3sinπx (V)，是正弦交變電流，故D正確.] 5.C　[磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝×1

8、0－2T，線圈面積S＝0.02m2，匝數(shù)N＝400，線圈總電阻r＝2Ω，線圈的轉(zhuǎn)速n＝r/s，故ω＝100rad/s，交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間的變化關(guān)系是e＝NBSωcosωt＝8cos100t(V)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；交流電壓表顯示出的是路端電壓有效值，故示數(shù)為＝6.4V，B項(xiàng)錯(cuò)誤；從t＝0時(shí)刻轉(zhuǎn)過30°的過程中，通過電阻的電荷量為q＝＝ C＝4×10－3C≈5.7×10－3C，C項(xiàng)正確；電阻R上的熱功率P＝I2R＝2·R＝5.12W，D項(xiàng)錯(cuò)誤.] 6.A　[設(shè)燈泡的額定電壓為U，則P＝.由于除燈泡外，其余部分電阻不計(jì)，則U＝Em，而Em＝BSω＝2πBSn＝2πB×πR2n，故有n＝，故A正確，B錯(cuò)誤；從題圖所示位置旋轉(zhuǎn)90°的過程中，穿過半圓形硬導(dǎo)線平面的磁通量的變化量為ΔΦ＝πR2B，故通過小燈泡的電荷量為q＝＝，故C、D錯(cuò)誤.] 6