高考物理一輪復(fù)習(xí) 第12章 交變電流 微專題61 交變電流的產(chǎn)生及描述試題 粵教版-粵教版高三物理試題

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1、61 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(lái)，分析電流、電動(dòng)勢(shì)、磁通量的變化規(guī)律． 1．(交流電的產(chǎn)生)矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),線圈中產(chǎn)生如圖1所示的交流電,取沿a→b→c→d→a方向?yàn)殡娏髡较?則對(duì)應(yīng)t1時(shí)刻線圈的位置應(yīng)為下列中的(　　) 圖1 2．(交流電的描述)如圖2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

2、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2 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 3．(交流電的描述)如圖3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＝×10－2 T，線圈的面積S＝0.02 m2，匝數(shù)N＝400 匝，線圈總電阻r＝2 Ω，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)和電刷與電阻R＝8 Ω連接

3、，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3 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＝8sin 100t(V) B．交流電壓表的示數(shù)為8 V C．從t＝0時(shí)刻開始線圈平面轉(zhuǎn)過30°的過程中，通過電阻的電量約為5.7×10－3 C D．電阻R上的熱功率為6.4 W 4．(交流電的產(chǎn)生)(多選)如圖4所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的矩形線圈(單匝)的周期為T，轉(zhuǎn)軸O1O2垂直于磁場(chǎng)方向，線圈電阻為2 Ω.從線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)開始計(jì)時(shí)，線圈轉(zhuǎn)過60°時(shí)的感應(yīng)電流為1 A．那么(　　)

4、 圖4 A．線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過程消耗的電功率為4 W B．線圈中感應(yīng)電流的有效值為2 A C．任意時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e＝4cost D．任意時(shí)刻穿過線圈的磁通量為Φ＝sint 5.如圖5所示，矩形線圈abcd與可變電容器C、理想電流表組成閉合電路．線圈在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的bc邊勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω＝100π rad/s.線圈的匝數(shù)N＝100，邊長(zhǎng)ab＝0.2 m、ad＝0.4 m,電阻不計(jì).磁場(chǎng)只分布在bc邊的左側(cè),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B＝ T．電容器放電時(shí)間不計(jì)．下列說法正確的是(　　) 圖5 A．該線圈產(chǎn)生的交流電動(dòng)勢(shì)的峰值為50 V B．該線圈產(chǎn)生的交流

5、電動(dòng)勢(shì)的有效值為25 V C．電容器的耐壓值至少為50 V D．電容器的電容C變大時(shí)，電流表的示數(shù)變小 6．(多選)如圖6所示，虛線OO′的右側(cè)分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)面積為S的矩形線框繞軸OO′以恒定的角速度ω旋轉(zhuǎn)．以圖示位置為t＝0時(shí)刻，此時(shí)線框僅有的面積在磁場(chǎng)中，線框電阻為R，在轉(zhuǎn)過180°的過程中，下列判斷正確的是(　　) 圖6 A．圖示位置電流大小為0 B．電流的最大值為 C．電阻生熱為 D．外力做功為 7.調(diào)光燈、調(diào)速電風(fēng)扇以前是用變壓器來(lái)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

6、控硅電子元件來(lái)實(shí)現(xiàn)的．如圖7為經(jīng)過一個(gè)雙向可控硅調(diào)節(jié)后加在電燈上的電壓．那么現(xiàn)在電燈上的電壓為(　　) 圖7 A．Um B. C. D. 8．如圖8所示，“”形框置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向外，“”形框的三條邊的長(zhǎng)度均為L(zhǎng)，電阻均為r，a、b兩端用電阻不計(jì)的導(dǎo)線連接阻值為R的電阻．“”形框繞軸ab以角速度ω逆時(shí)針(從上往下看)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，t＝0時(shí)刻經(jīng)過圖示位置．規(guī)定回路中a→d→c→b方向?yàn)殡娏鞯恼较?，求? 圖8 (1)通過電阻R的感應(yīng)電流的表達(dá)式； (2)當(dāng)t＝時(shí)，通過電阻R的感應(yīng)電流的大小和方向． 答案精析 1．B　[由產(chǎn)生的交變電流圖

7、象可知，t1時(shí)刻，電流是正最大值，說明線圈垂直切割磁感線，即線圈處于與磁感線方向平行位置．由電流方向?yàn)閍→b→c→d→a，根據(jù)楞次定律或右手定則可判斷出對(duì)應(yīng)t1時(shí)刻線圈位置正確的是選項(xiàng)B.] 2．D　[從t1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，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．] 3．C　[磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝×10－2 T，

8、線圈面積S＝0.02 m2，匝數(shù)N＝400，線圈總電阻r＝2 Ω，線圈的轉(zhuǎn)速n＝ r/s，故ω＝100 rad/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＝NBSωcos ωt＝8cos 100t(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＝6.4 V，B項(xiàng)錯(cuò)誤；從t＝0時(shí)刻轉(zhuǎn)過30°的過程中，通過電阻的電量為q＝＝ C＝4×10－3 C≈5.7×10－3 C，C項(xiàng)正確；電阻R上的熱功率P＝I2R＝2·R＝5.12 W，D項(xiàng)錯(cuò)誤．] 4．AC　[根據(jù)題意，線框中產(chǎn)生的交變電流瞬時(shí)值為i＝Imcost，線圈轉(zhuǎn)過60°時(shí)，電流為1 A，解得Im＝2 A，有效值為I＝ A，B項(xiàng)

9、錯(cuò)誤；線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)中消耗的電功率為P＝I2R＝4 W，A項(xiàng)正確；e＝ImRcost＝4cost，C項(xiàng)正確；任意時(shí)刻穿過線圈的磁通量為Φ＝Φmsint，Em＝BωS＝BS，聯(lián)立解得Φ＝sint，D項(xiàng)錯(cuò)誤．] 5．B　[峰值Em＝NBSω＝100××0.2×0.4×100π V＝50 V，故A錯(cuò)．因?yàn)樵谝粋€(gè)周期內(nèi)，線圈只在半個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，設(shè)有效值為E，則有：T＝×，解得：E＝25 V，故B正確．電容器的耐壓值至少為50 V，故C錯(cuò)．C變大時(shí)容抗減小，電流表的示數(shù)應(yīng)變大，故D錯(cuò)．] 6．ABD　[圖中位置相當(dāng)于中性面，所以瞬時(shí)電流為0，A項(xiàng)正確；當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過90°時(shí)，另外的面積進(jìn)入磁場(chǎng)做

10、切割磁感線運(yùn)動(dòng)，電動(dòng)勢(shì)的最大值為E2＝BωS，此時(shí)對(duì)應(yīng)電流最大值為I2＝＝，有效值I2′＝，B項(xiàng)正確；另面積進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，電動(dòng)勢(shì)的最大值E1＝BωS，此時(shí)對(duì)應(yīng)電流最大值為I1＝＝，有效值I1′＝，轉(zhuǎn)動(dòng)180°過程中，外力做功轉(zhuǎn)化為電熱，為Q＝I1′2R··＋I(xiàn)2′2R··＝，D項(xiàng)正確．] 7．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，由電流的熱效應(yīng)得T＝·＋·，所以可得U＝，故選項(xiàng)C正確．] 8．見解析 解析　(1)回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值：Em＝BωL2 回路電流的最大值：Im＝ 回路電流的瞬時(shí)值：i＝Imsin ωt 聯(lián)立解得：i＝sin ωt (2)當(dāng)t＝時(shí)，i＝ 電流沿正方向或a→d→c→b.