2022年高考物理第一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)跟蹤檢測(cè)（三十四）交變電流的產(chǎn)生及描述

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1、2022年高考物理第一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)跟蹤檢測(cè)（三十四）交變電流的產(chǎn)生及描述 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律 1．(xx·北京豐臺(tái)期末)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線圈繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖1甲所示，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的圖像如圖乙所示，則(　　) 圖1 A．t ＝0.005 s時(shí)線圈平面與磁場(chǎng)方向平行 B．t ＝0.010 s時(shí)線圈的磁通量變化率最大 C．線圈產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)頻率為100 Hz D．線圈產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)有效值為311 V 2．(xx·濟(jì)寧模擬)電吉他是利用電磁感應(yīng)原理工作的一種樂(lè)器。如圖2甲所示為電吉他的拾音器的原理圖，在金屬弦的下方放置有一

2、個(gè)連接到放大器的螺線管。一條形磁鐵固定在管內(nèi)，當(dāng)撥動(dòng)金屬弦后，螺線管內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，經(jīng)一系列轉(zhuǎn)化后可將電信號(hào)轉(zhuǎn)為聲音信號(hào)。若由于金屬弦的振動(dòng)，螺線管內(nèi)的磁通量Φ隨時(shí)間t的變化如圖乙所示，則螺線管內(nèi)感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化圖像為(　　) 圖2 圖3 3．(多選) (xx·吉林模擬)如圖4所示，閉合的矩形導(dǎo)體線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的對(duì)稱軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，沿著OO′方向觀察，線圈沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，線圈匝數(shù)為n，ab邊的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)1，ad邊的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)2，線圈電阻為R，轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω，則當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至圖示位置時(shí)(　　) 圖4 A．線圈中感

3、應(yīng)電流的方向?yàn)閍bcda B．線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為2nBL2ω C．穿過(guò)線圈的磁通量隨時(shí)間的變化率最大 D．線圈ad邊所受安培力的大小為，方向垂直紙面向里 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：有效值的理解與計(jì)算 4．(多選)(xx·北京東城期末)北京市東城區(qū)民用電網(wǎng)改造完成后，某居民小區(qū)變壓器輸出端的交變電壓瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝220sin 100πt(V)，對(duì)此交變電壓，下列表述正確的是(　　) A．最大值是220 V　　　 　B．頻率是50 Hz C．有效值是220 V D．周期是0.01 s 5. (多選)如圖5所示，某玩具電磁驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)可簡(jiǎn)化為在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的一匝閉合金屬線圈，線圈平面與磁感應(yīng)強(qiáng)

4、度方向垂直，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，線圈面積為S，電阻為R。當(dāng)線圈以右邊為軸，以恒定的角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，下列敘述中正確的是(　　) 圖5 A．產(chǎn)生的感應(yīng)電流的有效值為 B．轉(zhuǎn)過(guò)30°時(shí)，線圈中的電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針 C．轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中，通過(guò)線圈導(dǎo)線某一橫截面的電荷量為 D．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周產(chǎn)生的熱量為 6．(多選)(xx·山東高考)圖6甲是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖，兩磁極N、S間的磁場(chǎng)可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，為交流電流表。線圈繞垂直于磁場(chǎng)的水平軸OO′沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，從圖示位置開始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的交變電流隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示。以下判斷正確的是(　　) 圖6 A．

5、電流表的示數(shù)為10 A B．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為50π rad/s C．0.01 s時(shí)線圈平面與磁場(chǎng)方向平行 D．0.02 s時(shí)電阻R中電流的方向自右向左 7．(xx·唐山模擬)一個(gè)U形金屬線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞OO′軸以相同的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)導(dǎo)線給同一電阻R供電，如圖7甲、乙所示。其中甲圖中OO′軸右側(cè)有磁場(chǎng)，乙圖中整個(gè)空間均有磁場(chǎng)，兩磁場(chǎng)感應(yīng)強(qiáng)度相同。則甲、乙兩圖中交流電流表的示數(shù)之比為(　　) 圖7 A．1∶　　　　　　　 　B．1∶2 C．1∶4 D．1∶1 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：交變電流的“四值” 8. (xx·寶雞質(zhì)檢)如圖8所示，圖線a是線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生

6、的正弦交流電的圖像，當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，所產(chǎn)生的正弦交流電的圖像如圖線b所示。以下關(guān)于這兩個(gè)正弦交流電的說(shuō)法中正確的是(　　) 圖8 A．線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為1∶2 B．交流電a的電壓瞬時(shí)值u＝10sin 0.4πt(V) C．交流電b的電壓最大值為 V D．在圖中t＝0時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量為零 9．(xx·福建高考)如圖9，實(shí)驗(yàn)室一臺(tái)手搖交流發(fā)電機(jī)，內(nèi)阻r＝1.0 Ω，外接R＝9.0 Ω的電阻。閉合開關(guān)S，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子以某一轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)e＝10sin 10πt(V)，則(　　) 圖9 A．該交變電流的頻率為10 Hz B．該電動(dòng)勢(shì)的有效值為10 V

7、 C．外接電阻R所消耗的電功率為10 W D．電路中理想交流電流表的示數(shù)為1.0 A 10.小型交流發(fā)電機(jī)中，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)間呈正弦函數(shù)關(guān)系，如圖10所示。此線圈與一個(gè)R＝10 Ω的電阻構(gòu)成閉合電路，不計(jì)電路的其他電阻，下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖10 A．交變電流的周期為0.125 s B．交變電流的頻率為8 Hz C．交變電流的有效值為 A D．交變電流的最大值為4 A 考點(diǎn)綜合訓(xùn)練 11．(xx·江蘇高考)某興趣小組設(shè)計(jì)了一種發(fā)電裝置，如圖11所示。在磁極和圓柱狀鐵芯之間形成的兩磁場(chǎng)區(qū)域的圓心角α均為π，磁場(chǎng)均沿半徑方向。匝數(shù)

8、為N的矩形線圈abcd的邊長(zhǎng)ab＝cd＝l、bc＝ad＝2l。線圈以角速度ω繞中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，bc和ad邊同時(shí)進(jìn)入磁場(chǎng)。在磁場(chǎng)中，兩條邊所經(jīng)過(guò)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B、方向始終與兩邊的運(yùn)動(dòng)方向垂直。線圈的總電阻為r，外接電阻為R。求： 圖11 (1)線圈切割磁感線時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小Em； (2)線圈切割磁感線時(shí)，bc邊所受安培力的大小F； (3)外接電阻上電流的有效值I。 12．(xx·北京海淀聯(lián)考)如圖12甲所示，長(zhǎng)、寬分別為L(zhǎng)1、L2的矩形金屬線框位于豎直平面內(nèi)，其匝數(shù)為n，總電阻為r，可繞其豎直中心軸O1O2轉(zhuǎn)動(dòng)。線框的兩個(gè)末端分別與兩個(gè)彼此絕緣的

9、銅環(huán)C、D(集流環(huán))焊接在一起，并通過(guò)電刷和定值電阻R相連。線框所在空間有水平向右均勻分布的磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示，其中B0、B1和t1均為已知。在0～t1的時(shí)間內(nèi)，線框保持靜止，且線框平面和磁場(chǎng)垂直；t1時(shí)刻后線框在外力的驅(qū)動(dòng)下開始繞其豎直中心軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。求： 圖12 (1)0～t1時(shí)間內(nèi)通過(guò)電阻R的電流大小； (2)線框勻速轉(zhuǎn)動(dòng)后，在轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程中電流通過(guò)電阻R產(chǎn)生的熱量； (3)線框勻速轉(zhuǎn)動(dòng)后，從圖甲所示位置轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中，通過(guò)電阻R的電荷量。 答 案 1．選A　t＝0.005 s時(shí)線圈平面與磁場(chǎng)方向平行

10、，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，選項(xiàng)A正確；t＝0.010 s時(shí)線圈的磁通量最大，變化率最小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；線圈產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)周期為0.02 s，頻率為50 Hz，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；線圈產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)最大值為311 V，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 2．選B　由法拉第電磁感應(yīng)定律，則螺線管內(nèi)感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化圖像為B。 3．選AC　當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至圖示位置時(shí)由楞次定律可判斷出線圈中感應(yīng)電流的方向?yàn)閍bcda，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為nBL1L2ω，穿過(guò)線圈磁通量隨時(shí)間的變化率最大，選項(xiàng)A、C正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；線圈ad邊所受安培力的大小為，方向垂直紙面向里，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 4．選BC　此交變電壓最大值是220 V，有效值是220

11、V，頻率是50 Hz，周期是0.02 s，選項(xiàng)B、C正確A、D錯(cuò)誤。 5．選AC　線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值為Em＝BSω，電動(dòng)勢(shì)有效值為E＝Em＝BSω，則電流的有效值為I＝＝，選項(xiàng)A正確；據(jù)楞次定律可知轉(zhuǎn)過(guò)30°時(shí)，線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由＝，＝，q＝Δt，得到電荷量q＝＝，故選項(xiàng)C正確；線圈轉(zhuǎn)一周的過(guò)程中，產(chǎn)生的熱量為Q＝I2Rt＝，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 6．選AC　根據(jù)i-t圖像可知，交流電的最大值為10 A，所以電流表的示數(shù)(有效值)為10 A，A正確。交流電的周期T＝0.02 s，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω＝＝100π rad/s，B錯(cuò)誤。0.01 s時(shí)，感應(yīng)電流達(dá)到峰值，

12、線圈平面與磁場(chǎng)方向平行，C正確。0.02 s時(shí)，線圈又回到題圖所示位置，根據(jù)右手定則可以判斷，電阻R中電流的方向自左向右，D錯(cuò)誤。 7．選A　題圖甲中的磁場(chǎng)只在OO′軸的右側(cè)，所以線框只在半周期內(nèi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生，如圖甲，電流表測(cè)得是有效值，所以I＝。題圖乙中的磁場(chǎng)布滿整個(gè)空間，線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流如圖乙，所以I′＝，則I∶I′＝1∶，即A正確。 8．選C　產(chǎn)生的正弦交流電的周期之比為2∶3，線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為3∶2 ，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；交流電a的周期為0.4 s，交流電a的電壓瞬時(shí)值u＝10sin 5πt(V)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由最大值nBSω可知，二者最大值之比為3∶2，交流電b的電壓最大

13、值為 V，選項(xiàng)C正確；在圖中t＝0時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，穿過(guò)線圈的磁通量最大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 9．選D　由交流電的表達(dá)式可知ω＝10π rad/s，Em＝10 V，得f＝＝5 Hz，E＝10 V，A、B錯(cuò)誤。I＝＝1 A，D正確。PR＝I2R＝9 W，C錯(cuò)誤。 10．選C　由圖像可知交變電流的周期T＝0.250 s，頻率f＝＝4 Hz，故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；交變電流的有效值I＝＝A＝ A，故選項(xiàng)C正確；交變電流的最大值Im＝＝ A＝2 A，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 11．解析：(1)bc、ad邊的運(yùn)動(dòng)速度v＝ω， 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Em＝4NBlv 解得Em＝2NBl2ω。 (2)電流Im＝ ，安培力F＝2

14、NBIml 解得F＝。 (3)一個(gè)周期內(nèi)，通電時(shí)間t＝T R上消耗的電能W＝IRt　且W＝I2RT 解得I＝。 答案：(1)2NBl2ω　(2)　(3) 12．解析：(1)0～t1時(shí)間內(nèi)，線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E＝n＝ 根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，通過(guò)電阻R的電流I＝＝。 (2)線框產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值 Em＝nB1L1L2ω 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值E＝nB1L1L2ω 通過(guò)電阻R的電流的有效值 I＝ 線框轉(zhuǎn)動(dòng)一周所需的時(shí)間t＝ 此過(guò)程中，電阻R產(chǎn)生的熱量 Q＝I2Rt＝πRω2。 (3)線框從圖甲所示位置轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中， 平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)＝n＝ 平均感應(yīng)電流＝＝ 通過(guò)電阻R的電荷量q＝Δt＝。 答案：(1) (2)πRω2　(3)