2022年高考物理第一輪復習 課時跟蹤檢測（三十四）交變電流的產生及描述

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1、2022年高考物理第一輪復習 課時跟蹤檢測（三十四）交變電流的產生及描述 對點訓練：交變電流的產生及變化規(guī)律 1．(xx·北京豐臺期末)在勻強磁場中，一矩形金屬線圈繞與磁感線垂直的轉軸勻速轉動，如圖1甲所示，產生的交變電動勢的圖像如圖乙所示，則(　　) 圖1 A．t ＝0.005 s時線圈平面與磁場方向平行 B．t ＝0.010 s時線圈的磁通量變化率最大 C．線圈產生的交變電動勢頻率為100 Hz D．線圈產生的交變電動勢有效值為311 V 2．(xx·濟寧模擬)電吉他是利用電磁感應原理工作的一種樂器。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、個連接到放大器的螺線管。一條形磁鐵固定在管內，當撥動金屬弦后，螺線管內就會產生感應電流，經一系列轉化后可將電信號轉為聲音信號。若由于金屬弦的振動，螺線管內的磁通量Φ隨時間t的變化如圖乙所示，則螺線管內感應電流i隨時間t變化圖像為(　　) 圖2 圖3 3．(多選) (xx·吉林模擬)如圖4所示，閉合的矩形導體線圈abcd在勻強磁場中繞垂直于磁感線的對稱軸OO′勻速轉動，沿著OO′方向觀察，線圈沿順時針方向轉動。已知勻強磁場的磁感應強度為B，線圈匝數為n，ab邊的邊長為L1，ad邊的邊長為L2，線圈電阻為R，轉動的角速度為ω，則當線圈轉至圖示位置時(　　) 圖4 A．線圈中感

3、應電流的方向為abcda B．線圈中的感應電動勢為2nBL2ω C．穿過線圈的磁通量隨時間的變化率最大 D．線圈ad邊所受安培力的大小為，方向垂直紙面向里 對點訓練：有效值的理解與計算 4．(多選)(xx·北京東城期末)北京市東城區(qū)民用電網改造完成后，某居民小區(qū)變壓器輸出端的交變電壓瞬時值表達式為u＝220sin 100πt(V)，對此交變電壓，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，某玩具電磁驅動發(fā)電機可簡化為在勻強磁場中的一匝閉合金屬線圈，線圈平面與磁感應強

4、度方向垂直，磁場的磁感應強度大小為B，線圈面積為S，電阻為R。當線圈以右邊為軸，以恒定的角速度ω勻速轉動時，下列敘述中正確的是(　　) 圖5 A．產生的感應電流的有效值為 B．轉過30°時，線圈中的電流方向為逆時針 C．轉過90°的過程中，通過線圈導線某一橫截面的電荷量為 D．線圈轉動一周產生的熱量為 6．(多選)(xx·山東高考)圖6甲是小型交流發(fā)電機的示意圖，兩磁極N、S間的磁場可視為水平方向的勻強磁場，為交流電流表。線圈繞垂直于磁場的水平軸OO′沿逆時針方向勻速轉動，從圖示位置開始計時，產生的交變電流隨時間變化的圖像如圖乙所示。以下判斷正確的是(　　) 圖6 A．

5、電流表的示數為10 A B．線圈轉動的角速度為50π rad/s C．0.01 s時線圈平面與磁場方向平行 D．0.02 s時電阻R中電流的方向自右向左 7．(xx·唐山模擬)一個U形金屬線框在勻強磁場中繞OO′軸以相同的角速度勻速轉動，通過導線給同一電阻R供電，如圖7甲、乙所示。其中甲圖中OO′軸右側有磁場，乙圖中整個空間均有磁場，兩磁場感應強度相同。則甲、乙兩圖中交流電流表的示數之比為(　　) 圖7 A．1∶　　　　　　　 　B．1∶2 C．1∶4 D．1∶1 對點訓練：交變電流的“四值” 8. (xx·寶雞質檢)如圖8所示，圖線a是線圈在勻強磁場中勻速轉動時產生

6、的正弦交流電的圖像，當調整線圈轉速后，所產生的正弦交流電的圖像如圖線b所示。以下關于這兩個正弦交流電的說法中正確的是(　　) 圖8 A．線圈先后兩次轉速之比為1∶2 B．交流電a的電壓瞬時值u＝10sin 0.4πt(V) C．交流電b的電壓最大值為 V D．在圖中t＝0時刻穿過線圈的磁通量為零 9．(xx·福建高考)如圖9，實驗室一臺手搖交流發(fā)電機，內阻r＝1.0 Ω，外接R＝9.0 Ω的電阻。閉合開關S，當發(fā)電機轉子以某一轉速勻速轉動時，產生的電動勢e＝10sin 10πt(V)，則(　　) 圖9 A．該交變電流的頻率為10 Hz B．該電動勢的有效值為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為1.0 A 10.小型交流發(fā)電機中，矩形金屬線圈在勻強磁場中勻速轉動，產生的感應電動勢與時間呈正弦函數關系，如圖10所示。此線圈與一個R＝10 Ω的電阻構成閉合電路，不計電路的其他電阻，下列說法正確的是(　　) 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 考點綜合訓練 11．(xx·江蘇高考)某興趣小組設計了一種發(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區(qū)域的圓心角α均為π，磁場均沿半徑方向。匝數

8、為N的矩形線圈abcd的邊長ab＝cd＝l、bc＝ad＝2l。線圈以角速度ω繞中心軸勻速轉動，bc和ad邊同時進入磁場。在磁場中，兩條邊所經過處的磁感應強度大小均為B、方向始終與兩邊的運動方向垂直。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，感應電動勢的大小Em； (2)線圈切割磁感線時，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、寬分別為L1、L2的矩形金屬線框位于豎直平面內，其匝數為n，總電阻為r，可繞其豎直中心軸O1O2轉動。線框的兩個末端分別與兩個彼此絕緣的

9、銅環(huán)C、D(集流環(huán))焊接在一起，并通過電刷和定值電阻R相連。線框所在空間有水平向右均勻分布的磁場，磁感應強度B的大小隨時間t的變化關系如圖乙所示，其中B0、B1和t1均為已知。在0～t1的時間內，線框保持靜止，且線框平面和磁場垂直；t1時刻后線框在外力的驅動下開始繞其豎直中心軸以角速度ω勻速轉動。求： 圖12 (1)0～t1時間內通過電阻R的電流大?。? (2)線框勻速轉動后，在轉動一周的過程中電流通過電阻R產生的熱量； (3)線框勻速轉動后，從圖甲所示位置轉過90°的過程中，通過電阻R的電荷量。 答 案 1．選A　t＝0.005 s時線圈平面與磁場方向平行

10、，感應電動勢最大，選項A正確；t＝0.010 s時線圈的磁通量最大，變化率最小，選項B錯誤；線圈產生的交變電動勢周期為0.02 s，頻率為50 Hz，選項C錯誤；線圈產生的交變電動勢最大值為311 V，選項D錯誤。 2．選B　由法拉第電磁感應定律，則螺線管內感應電流i隨時間t變化圖像為B。 3．選AC　當線圈轉至圖示位置時由楞次定律可判斷出線圈中感應電流的方向為abcda，線圈中的感應電動勢為nBL1L2ω，穿過線圈磁通量隨時間的變化率最大，選項A、C正確，選項B錯誤；線圈ad邊所受安培力的大小為，方向垂直紙面向里，選項D錯誤。 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B、C正確A、D錯誤。 5．選AC　線圈中產生的感應電動勢最大值為Em＝BSω，電動勢有效值為E＝Em＝BSω，則電流的有效值為I＝＝，選項A正確；據楞次定律可知轉過30°時，線圈中感應電流方向為順時針，選項B錯誤；由＝，＝，q＝Δt，得到電荷量q＝＝，故選項C正確；線圈轉一周的過程中，產生的熱量為Q＝I2Rt＝，選項D錯誤。 6．選AC　根據i-t圖像可知，交流電的最大值為10 A，所以電流表的示數(有效值)為10 A，A正確。交流電的周期T＝0.02 s，線圈轉動的角速度ω＝＝100π rad/s，B錯誤。0.01 s時，感應電流達到峰值，

12、線圈平面與磁場方向平行，C正確。0.02 s時，線圈又回到題圖所示位置，根據右手定則可以判斷，電阻R中電流的方向自左向右，D錯誤。 7．選A　題圖甲中的磁場只在OO′軸的右側，所以線框只在半周期內有感應電流產生，如圖甲，電流表測得是有效值，所以I＝。題圖乙中的磁場布滿整個空間，線框中產生的感應電流如圖乙，所以I′＝，則I∶I′＝1∶，即A正確。 8．選C　產生的正弦交流電的周期之比為2∶3，線圈先后兩次轉速之比為3∶2 ，選項A錯誤；交流電a的周期為0.4 s，交流電a的電壓瞬時值u＝10sin 5πt(V)，選項B錯誤；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C正確；在圖中t＝0時刻感應電動勢為零，穿過線圈的磁通量最大，選項D錯誤。 9．選D　由交流電的表達式可知ω＝10π rad/s，Em＝10 V，得f＝＝5 Hz，E＝10 V，A、B錯誤。I＝＝1 A，D正確。PR＝I2R＝9 W，C錯誤。 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A、B錯誤；交變電流的有效值I＝＝A＝ A，故選項C正確；交變電流的最大值Im＝＝ A＝2 A，故選項D錯誤。 11．解析：(1)bc、ad邊的運動速度v＝ω， 感應電動勢Em＝4NBlv 解得Em＝2NBl2ω。 (2)電流Im＝ ，安培力F＝2

14、NBIml 解得F＝。 (3)一個周期內，通電時間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時間內，線框中的感應電動勢 E＝n＝ 根據閉合電路歐姆定律可知，通過電阻R的電流I＝＝。 (2)線框產生感應電動勢的最大值 Em＝nB1L1L2ω 感應電動勢的有效值E＝nB1L1L2ω 通過電阻R的電流的有效值 I＝ 線框轉動一周所需的時間t＝ 此過程中，電阻R產生的熱量 Q＝I2Rt＝πRω2。 (3)線框從圖甲所示位置轉過90°的過程中， 平均感應電動勢＝n＝ 平均感應電流＝＝ 通過電阻R的電荷量q＝Δt＝。 答案：(1) (2)πRω2　(3)