（通用版）2021版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 課后限時(shí)集訓(xùn)32 交變電流的產(chǎn)生及描述

課后限時(shí)集訓(xùn)32交變電流的產(chǎn)生及描述建議用時(shí)：45分鐘1(2019·廣西桂林市、賀州市期末聯(lián)考)一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)與計(jì)算機(jī)相連接，計(jì)算機(jī)能將發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖象記錄下來，如圖甲所示，讓線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以不同的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，計(jì)算機(jī)記錄了兩次不同轉(zhuǎn)速所產(chǎn)生正弦交流電的圖象如圖乙所示。則關(guān)于發(fā)電機(jī)先后兩次的轉(zhuǎn)速之比nanb，交流電b的最大值正確的是()甲乙A32， VB32， VC23， VD23， VB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(zhuǎn)速與周期成反比，故曲線a、b對(duì)應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為32；曲線a表示的交變電動(dòng)勢(shì)最大值是10 V，根據(jù)EmnBS得曲線b表示的交變電動(dòng)勢(shì)最大值是 V，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。2如圖所示，一半徑為L(zhǎng)的導(dǎo)體圓環(huán)位于紙面內(nèi)，O為圓心。環(huán)內(nèi)兩個(gè)圓心角為90°且關(guān)于O中心對(duì)稱的扇形區(qū)域內(nèi)分布有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B、方向相反且均與紙面垂直。導(dǎo)體桿OM可繞O轉(zhuǎn)動(dòng)，M端通過滑動(dòng)觸點(diǎn)與圓環(huán)良好接觸，在圓心和圓環(huán)間連有電阻R，不計(jì)圓環(huán)和導(dǎo)體桿的電阻，當(dāng)桿OM以恒定角速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，理想電流表A的示數(shù)為()A B C DAOM切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E，OM切割磁感線時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流I，設(shè)電流的有效值為I有效，則IRT2I2R·T，解得I有效，選項(xiàng)A正確。3小型交流發(fā)電機(jī)的矩形金屬線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與時(shí)間的關(guān)系是正弦函數(shù)。將發(fā)電機(jī)與一個(gè)標(biāo)有“6 V6 W”的小燈泡連接形成閉合回路，不計(jì)電路的其他電阻。當(dāng)線圈的轉(zhuǎn)速為n5 r/s時(shí)，小燈泡恰好正常發(fā)光，則電路中電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為()Aisin 5t(A)Bisin 10t(A)Ci1.41sin 5t(A)Di1.41sin 10t(A)D因?yàn)樾襞菡０l(fā)光，所以電路中電流的有效值為I1 A，則電流的最大值為Im A1.41 A。因?yàn)檗D(zhuǎn)速n5 r/s，且2n，所以10 rad/s，故電路中電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為t1.41·sin 10t(A)，選項(xiàng)D正確。4(2019·資陽模擬)如圖甲所示，矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的中心軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t的變化曲線如圖乙所示。若外接電阻的阻值R9 ，線圈的電阻r1 ，則下列說法正確的是()甲乙A線圈轉(zhuǎn)速為100 rad/sB0.01 s末穿過線圈的磁通量最大C通過線圈的最大電流為10 AD電壓表的示數(shù)為90 VC由乙圖可知，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的周期T0.04 s，線圈轉(zhuǎn)速n數(shù)值上等于頻率，而f25 Hz，因此線圈轉(zhuǎn)速為n25 r/s，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；0.01 s末，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，此時(shí)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(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知Im A10 A，故C項(xiàng)正確；電壓表測(cè)量的是有效值，故UR45 V，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。5一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生正弦式交變電流，其電動(dòng)勢(shì)的變化規(guī)律如圖甲所示，若把某個(gè)物理量變?yōu)樵瓉淼?倍，其產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的變化規(guī)律變?yōu)槿鐖D乙所示，則變化的這個(gè)物理量是()甲乙A線圈的匝數(shù)B線圈的面積 C線圈的角速度D線圈的周期D因?yàn)榫匦尉€圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的正弦式交變電流的表達(dá)式為eNBSsin t，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(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值將變?yōu)樵瓉淼?倍，交變電流的周期不變，選項(xiàng)A、B錯(cuò)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(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(xiàng)C錯(cuò)誤；將線圈的周期增加為原來的2倍后，根據(jù)可知其產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值將變?yōu)樵瓉淼模蛔冸娏鞯闹芷谧優(yōu)樵瓉淼?倍，選項(xiàng)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()AU16 VU26 VBU16 VU23 VCU16 VU26 V DU16 VU26 VD交流電源的有效電壓是6 V，而電壓表測(cè)量的是交流電的有效值，則電壓表的示數(shù)為U16 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U26 V。故D項(xiàng)正確，A、B、C項(xiàng)錯(cuò)誤。7目前磁卡已有廣泛的應(yīng)用，如圖甲所示，當(dāng)記錄磁性信息的磁卡以速度v在刷卡器插槽里勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，穿過刷卡器內(nèi)線圈的磁通量按0sin 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t的時(shí)間內(nèi)，通過等效電阻R的電荷量的最大值為()甲乙AqmBqmCqmD無法求解C在任意一段t的時(shí)間內(nèi)，通過等效電阻R的電荷量為q·t，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(yīng)定律可知t內(nèi)線圈產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為n，由上述各式整理得qnnn，可知在任意一段t的時(shí)間內(nèi)通過等效電阻R的電荷量的最大值為qm。8.(多選)(2019·河北省衡水金卷模擬一)如圖所示，線圈ABCD匝數(shù)n10，面積S0.4 m2，邊界MN(與線圈的AB邊重合)右側(cè)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度B T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，若線圈從圖示位置開始繞AB邊以10 rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。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(zhuǎn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為80 VC線圈轉(zhuǎn)動(dòng) s時(shí)瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為40 VD線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值為40 VBD線圈在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中將產(chǎn)生正弦半波脈動(dòng)電流，故A錯(cuò)誤；電動(dòng)勢(shì)最大值EmnBS80 V，故B正確；線圈轉(zhuǎn)動(dòng) s、轉(zhuǎn)過角度，瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為eEmsin 40 V，故C錯(cuò)誤；在一個(gè)周期時(shí)間內(nèi)，只有半個(gè)周期產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，根據(jù)有效值的定義有R·RT，可得電動(dòng)勢(shì)有效值E40 V，故D正確。9.(多選)如圖所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)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(diǎn)和cd的中點(diǎn)的連線OO恰好位于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界線上，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，若線圈從圖示位置開始，以角速度繞OO軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則以下判斷正確的是()A圖示位置線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大為EmBL2B從圖示位置開始計(jì)時(shí)，閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為eBL2sin tC線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過180°的過程中，流過電阻R的電荷量為qD線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量為QBD題圖位置線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小，為零，A錯(cuò)誤；若線圈從題圖位置開始轉(zhuǎn)動(dòng)，閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式eBL2sin t，B正確；線圈從題圖位置轉(zhuǎn)過180°的過程中，流過電阻R的電荷量為q·t，C錯(cuò)誤；EmBL2，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)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(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向豎直向下，在其間豎直放置兩彼此正對(duì)的相同金屬圓環(huán)，兩環(huán)相距L，用導(dǎo)線將環(huán)與外電阻相連?，F(xiàn)用外力使金屬桿沿兩環(huán)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。若已知磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，圓環(huán)半徑為R，桿轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為，金屬桿和電阻的阻值均為r，其他電阻不計(jì)，則()A當(dāng)金屬桿從圓環(huán)最高點(diǎn)向最低點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，流過外電阻的電流先變大后變小B當(dāng)金屬桿從圓環(huán)最高點(diǎn)向最低點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)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(diǎn)向最低點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，垂直磁場(chǎng)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(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；金屬桿沿圓環(huán)的勻速率運(yùn)動(dòng)等效為以兩環(huán)圓心連線為轉(zhuǎn)動(dòng)軸、長(zhǎng)為L(zhǎng)、寬為R的矩形線框的勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，因此產(chǎn)生正弦交流電，遵守I的關(guān)系，電動(dòng)勢(shì)的最大值為EmBLR，Im，I，故選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。11(多選)(2019·天津高考)單匝閉合矩形線框電阻為R，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過線框的磁通量與時(shí)間t的關(guān)系圖象如圖所示。下列說法正確的是()A時(shí)刻線框平面與中性面垂直B線框的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值為C線框轉(zhuǎn)一周外力所做的功為D從t0到t過程中線框的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為BC中性面的特點(diǎn)是與磁場(chǎng)垂直，穿過的磁通量最大，磁通量變化率最小，則時(shí)刻線框在中性面上，A錯(cuò)；電動(dòng)勢(shì)最大值為Emmm，對(duì)正弦交流電，E有，B對(duì)；由功能關(guān)系知，線框轉(zhuǎn)一周外力做的功等于產(chǎn)生的電能，WE電·T，C對(duì)；由法拉第電磁感應(yīng)定律知，D錯(cuò)。12(多選)(2019·石家莊模擬)如圖所示的正方形線框abcd邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，每邊電阻均為r，在垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞cd軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，c、d兩點(diǎn)與一阻值為r的電阻相連，各表均可視為理想表，導(dǎo)線電阻不計(jì)，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(dāng)S斷開時(shí)，電壓表的示數(shù)為零C當(dāng)S斷開時(shí)，電壓表的示數(shù)為BL2D當(dāng)S閉合時(shí)，電流表的示數(shù)為ACD線框abcd繞著垂直于磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，故產(chǎn)生的電流為交變電流，故A項(xiàng)正確；產(chǎn)生的交流電的電動(dòng)勢(shì)最大值為EmBL2，有效值為E，當(dāng)S斷開時(shí)，電壓表測(cè)量的電壓為cd間的電壓，故UEBL2，故B項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確；S閉合時(shí)，電路總電阻為3r，ab中電流為IBL2，電流表讀數(shù)為BL2，故D項(xiàng)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(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，t0時(shí)刻線圈平面與磁場(chǎng)垂直，各電表均為理想交流電表，則()A滑片P下滑時(shí)，電壓表的讀數(shù)不變B圖示位置線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大C線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過180°的過程中，流過電阻R的電荷量為D1 s內(nèi)流過R的電流方向改變次CD滑片P下滑時(shí)，外電阻增大，電壓表的讀數(shù)變大，A錯(cuò)誤；圖示位置穿過線圈的磁通量最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，B錯(cuò)誤；線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過180°的過程中，流過電阻R的電荷量q，C正確；一個(gè)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R5 的電阻接到內(nèi)阻不計(jì)的正弦交變電源上，電流隨時(shí)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(cè)量電流的大小。對(duì)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(dá)式為u2.5sin (200t) VB電阻R消耗的電功率為1.25 WC如圖丙所示，若此交變電流由一矩形線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生，當(dāng)線圈的轉(zhuǎn)速提升一倍時(shí)，電流表的示數(shù)為1 AD這一交變電流與圖丁所示電流比較，其有效值之比為1AD題圖乙所示電流的最大值為Im0.5 A，周期為T0.01 s，其角速度為200 rad/s，由歐姆定律得UmImR2.5 V。所以電阻R兩端電壓的表達(dá)式為u2.5sin (200t) V，選項(xiàng)A正確；該電流的有效值為I，電阻R消耗的電功率為PI2R，解得P0.625 W，B選項(xiàng)錯(cuò)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(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生，當(dāng)轉(zhuǎn)速提升一倍時(shí)，電動(dòng)勢(shì)的最大值EmnBS變?yōu)樵瓉淼?倍，電路中電流的有效值也是原來的2倍，為2× A1 A，選項(xiàng)C錯(cuò)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(xiàng)D正確。9