《2020年物理高考大一輪復習 第11章 交變電流 傳感器 第31講 交變電流的產生及其變化規(guī)律練習（含解析）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2020年物理高考大一輪復習 第11章 交變電流 傳感器 第31講 交變電流的產生及其變化規(guī)律練習（含解析）（8頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、第31講 交變電流的產生及其變化規(guī)律解密考綱理解交變電流的產生過程，能正確推出交變電流的表達式；理解描述交變電流的幾個物理量，會計算交變電流的有效值1如圖所示，矩形線圈abcd在勻強磁場中可以分別繞垂直于磁場方向的軸P1和P2以相同的角速度勻速轉動，當線圈平面轉到與磁場方向平行時()A線圈繞P1轉動時的電流等于繞P2轉動時的電流B線圈繞P1轉動時的電動勢小于繞P2轉動時的電動勢C線圈繞P1和P2轉動時電流的方向相同，都是abcdaD線圈繞P1轉動時dc邊受到的安培力大于繞P2轉動時dc邊受到的安培力A解析 閉合線圈繞垂直磁感線的軸勻速轉動就能產生正弦式交流電，產生的交流電與線圈的形狀、軸的位置
2、無關，由圖示位置開始計時，產生的交流電的電動勢enBScos ，它只跟線圈的匝數(shù)n、線圈的面積S、轉動的角速度及磁感應強度有關，由題可知，不管繞P1還是P2軸轉動，產生的交流電完全相同，選項A正確，B、D錯誤由右手定則可知，電流方向都是adcba，選項C錯誤2(2019石門一中模擬)(多選)如圖所示，圖線a是線圈在勻強磁場中勻速轉動時所產生正弦交流電的圖象，當調整線圈轉速后，其在同一磁場中勻速轉動過程中所產生正弦交流電的圖象如圖線b所示下列關于這兩個正弦交流電的說法正確的是()A在圖中t0時刻穿過線圈的磁通量均為零B線圈先后兩次轉速之比為32C交流電a的瞬時值為u10sin 5t(V)D交流電
3、b電壓的最大值為 VBCD解析 由題圖可知，t0時刻線圈均在中性面，穿過線圈的磁通量最大，選項A錯誤；由圖象可知TaTb23，故nanb32，選項B正確；由圖象可知，交流電a的最大值為10 V，角速度為 rad/s5 rad/s，所以交流電a的瞬時值為u10sin 5t (V)，選項C正確；交流電最大值UmnBS，故UmaUmb32，故UmbUma V，選項D正確3小型交流發(fā)電機的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的關系是正弦函數(shù)將發(fā)電機與一個標有“6 V 6 W”的小燈泡連接形成閉合回路，不計電路的其他電阻當線圈的轉速為n5 r/s時，小燈泡恰好正常發(fā)光，則電路中電流的
4、瞬時值表達式為()Aisin5t(A) Bisin10t(A)Ci1.41sin5t(A) Di1.41sin10t(A)D解析 小燈泡正常發(fā)光，所以電流的有效值為I1 A，由于金屬線圈產生的是正弦交流電，所以電流的最大值ImI A1.41 A，轉速n5 r/s，所以角速度2n10 rad/s，由以上條件可知，電流的瞬時值表達式iImsin t1.41sin10t(A)，選項D正確4(2019涼山診斷)如圖甲所示為一臺小型發(fā)電機示意圖，產生的感應電動勢隨時間變化如圖乙所示已知發(fā)電機線圈的匝數(shù)為100匝，電阻r2 ，外電路的小燈泡電阻恒為R6 ，電壓表、電流表均為理想電表下列說法正確的是()A電
5、壓表的讀數(shù)為4 VB電流表的讀數(shù)為0.5 AC1 s內流過小燈泡的電流方向改變25次D線圈在轉動過程中，磁通量最大為 WbB解析 由圖乙可知，交流電的最大值為Em4 V，有效值為E4 V，根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知UR6 V3 V，選項A錯誤；電流表的示數(shù)為I A0.5 A，選項B正確；由圖乙可知，T4102 s，f25 Hz，一個周期內電流方向改變2次，所以1 s內流過小燈泡的電流方向改變50次，選項C錯誤；根據(jù)EmnBS可知mBS Wb Wb，選項D錯誤5如圖所示，矩形線圈abcd與可變電容器C、理想電流表A組成閉合電路線圈在有界勻強磁場中繞垂直于磁場的bc邊勻速轉動，轉動的角速度100
6、rad/s.線圈的匝數(shù)N100匝，邊長ab0.2 m、ad0.4 m，電阻不計磁場只分布在bc邊的左側，磁感應強度大小B T電容器放電時間不計下列說法正確的是()A該線圈產生的交流電動勢峰值為50 VB該線圈產生的交流電動勢有效值為25 VC電容器的耐壓值至少為50 VD電容器的電容C變大時，電流表的示數(shù)變小B解析 該線圈產生的交流電動勢峰值EmNBS50 V，選項A錯誤；因為該線圈產生的交流電不是完整的正弦式交流電，只有一半，所以根據(jù)有效值的定義 T，E，聯(lián)立解得電動勢有效值E25 V，選項B正確；電容器的耐壓值至少為50 V，選項C錯誤；電容器的電容C變大時，容抗變小，電容器的充放電電流增
7、大，選項D錯誤6如圖所示為發(fā)電機結構示意圖，其中N、S是永久磁鐵的兩個磁極，其表面呈半圓柱面狀M是圓柱形鐵芯，它與磁極柱面共軸，鐵芯上繞有矩形線框，可繞與鐵芯共軸的固定軸轉動磁極與鐵芯間的磁場均勻輻向分布從圖示位置開始計時，當線框勻速轉動時，下圖中能正確反映線框感應電動勢e隨時間t的變化規(guī)律的是()D解析 矩形線框在均勻輻向磁場中轉動，v始終與B垂直，由EBlv知E大小不變，方向周期性變化，故選項D正確7(2019恩施一中模擬)一電阻接在10 V直流電源上，電熱功率為P；當它接到電壓u10sin t(V)上時功率為()A0.25P B0.5P CP D2PB解析 電阻接在10 V直流電源上，電
8、熱功率為P，則P；當它接到電壓u10sin t(V)上時功率為P0.5P，故選項B正確8(2018全國卷)一電阻接到方波交流電源上，在一個周期內產生的熱量為Q方；若該電阻接到正弦交變電源上，在一個周期內產生的熱量為Q正該電阻上電壓的峰值為u0，周期為T，如圖所示則Q方： Q正等于()A1 B.1 C12 D21D解析 根據(jù)題述，正弦交變電流的電壓有效值為，而方波交流電的有效值為u0，根據(jù)焦耳定律和歐姆定律QI2RTT，可知在一個周期T內產生的熱量與電壓有效值的二次方成正比，Q方Q正u()221，選項D正確9(2019陜西高三聯(lián)考)(多選)如圖所示，由導體材料制成的閉合線框，曲線部分PNQ滿足函
9、數(shù)y0.5sin(0.5x)，其中x、y單位為m，x滿足0 x 2，曲線部分電阻不計，直線部分PMQ的電阻為R10 .將線框從圖示的位置開始(t0)，以v2 m/s的速度勻速通過寬度為d2 m、磁感應強度B1 T的勻強有界磁場，在線框穿越磁場的過程中，下列說法正確的是()A線框穿越磁場的時間為4 sB線框穿越磁場的過程中，PQ兩點間的最大電壓為1 VC線框穿越磁場的過程中，線框中產生的焦耳熱為0.1 JD線框穿越磁場的過程中，感應電流為i0.1sin(0.5t)BC解析 線框穿越磁場的時間為t s2 s，選項A錯誤；當y最大時，PQ兩點間的電壓最大，最大值為UmEmBymv10.52 V1 V
10、，選項B正確；線框通過磁場過程中產生正弦交流電，最大值為Em1 V，則有效值為U V V，產生的熱量為Qt2 J0.1 J，選項C正確；因Im A0.1 A，xvt2t，則線框穿越磁場的過程中，感應電流變化規(guī)律為i0.1sin (t)A，選項D錯誤10(多選)如圖所示，M為半圓形導線框，圓心為OM.N是圓心角為直角的扇形導線框，圓心為ON.兩導線框在同一豎直面(紙面)內，兩圓弧半徑相等過直線OM ON的水平面上方有一勻強磁場，磁場方向垂直于紙面現(xiàn)使線框M、N在t0時從圖示位置開始，分別繞垂直于紙面、且過OM和ON的軸，以相同的周期T逆時針勻速轉動，則() A兩導線框中均會產生正弦交流電B兩導線
11、框中感應電流的周期都等于TC在t時，兩導線框中產生的感應電動勢相等D兩導線框的電阻相等時，兩導線框中感應電流的有效值也相等BC解析 兩導線框未完全進入磁場時，轉動切割產生恒定感應電流，當導線框N完全進入磁場后，通過線框的磁通量將不變，故無感應電流產生，因此它不會產生正弦交流電，選項A錯誤；導線框每轉動一圈，產生的感應電流的變化為一個周期，選項B正確；在t時，導線框轉過角度為45，切割磁感線的有效長度相同，均為繞圓心的轉動切割形式，設圓弧半徑為R，則感應電動勢均為EBRBRBR2，選項C正確；導線框N轉動的一個周期內，有半個周期無感應電流產生，所以兩導線框的感應電動勢的有效值并不相同，由閉合電路
12、歐姆定律可知，兩導線框的電阻相等時，感應電流的有效值一定不相同，選項D錯誤11(多選)在勻強磁場中，一個100匝的閉合矩形金屬線圈，繞與磁感線垂直的固定軸勻速轉動，穿過該線圈的磁通量隨時間按圖示正弦規(guī)律變化設線圈總電阻為2 ，則()At0時，線圈平面平行于磁感線Bt1 s時，線圈中的電流改變方向Ct1.5 s時，線圈中的感應電動勢最大D一個周期內，線圈產生的熱量為82 JAD解析 由題圖可知，t0時刻穿過該線圈的磁通量為零，線圈平面與磁感線平行，選項A正確；線圈中電流為零時，方向才發(fā)生改變，而t1 s時，由題圖可知電流最大，電流方向不改變，選項B錯誤；t1.5 s時，穿過該線圈的磁通量最大，感
13、應電動勢為零，選項C錯誤；由 rad/s，EmnBSnm4 V，可得電壓的有效值為U V2 V，一個周期內線圈產生的熱量為QT82 J，選項D正確12(2019蘭州高三診斷)(多選)理想電壓表和理想電流表與兩個相同的燈泡連成如圖甲所示的電路，接在正弦交變電源上，每個燈泡的電阻R110 .如圖乙所示是交變電源輸出電壓u隨時間t變化的圖象，則下列選項正確的是()A電流表讀數(shù)是1 AB電壓表讀數(shù)是311 VC每個燈泡兩端的電壓隨時間變化的規(guī)律是以uR311cos 100t (V)D通過每個燈泡的電流隨時間變化的規(guī)律是icos100t(A)AD解析 由題圖乙可知，輸出電壓最大值為311 V，則有效值為
14、220 V，故電壓表示數(shù)應為220 V，電流IA1 A，即電流表示數(shù)為1 A，故選項A正確，B錯誤；燈泡電阻相同，故其電壓相等，為輸出電壓的一半，而每只燈泡電壓的變化周期與輸出電壓相同，所以燈泡兩端電壓隨時間變化規(guī)律為UR155.5cos 100t V，故選項C錯誤；根據(jù)i得，電路最大電流為imax A A，故電流icos 100t A，故選項D正確13(2019大冶一中模擬)發(fā)電機轉子是匝數(shù)n100、邊長L20 cm的正方形線圈，其置于磁感應強度B0.5 T的勻強磁場中，繞著垂直磁場方向的軸以100 rad/s的角速度轉動，當轉到線圈平面與磁場方向垂直時開始計時線圈的電阻r1 ，外電路電阻R
15、99 .試求：(1)寫出交變電流瞬時值表達式；(2)外電阻上消耗的功率；(3)從計時開始，線圈轉過過程中，通過外電阻的電荷量是多少？解析 (1)電動勢的最大值EmnBL2628 V，根據(jù)閉合電路歐姆定律得Im6.28 A，故交變電流瞬時值表達式i6.28sin 100t(A)(2)電流的有效值IIm，由PI2R得外電阻上的消耗功率 P2R1.95103 W.(3)從計時開始到線圈轉過過程中，平均感應電動勢由En得nn，平均電流，通過外電阻的電荷量qt1102 C.答案(1)i6.28 sin 100t(A)(2)1.95103 W (3)1102 C14(2019江蘇兩市高三聯(lián)考)旋轉磁極式發(fā)
16、電機通過磁極的旋轉使不動的線圈切割磁感線而產生感應電流，其原理示意圖可簡化為如圖所示，固定不動的單匝矩形線圈abcd 的電阻為r，外電阻為R，磁場繞轉軸OO勻速轉動，角速度為.圖中的電壓表為理想電表，示數(shù)為U.求：(1)發(fā)電機線圈內阻消耗的功率；(2)從圖示位置開始計時，t0時，通過外電阻R的電流大小及方向；(3)從圖示位置開始計時，t時，穿過矩形線圈abcd 的磁通量解析 (1)根據(jù)熱功率公式可知，Pr2r.(2)旋轉磁極式發(fā)電機產生正弦式交變電流，根據(jù)正弦式交變電流的最大值與有效值的關系可知，UmaxU，所以電流I，根據(jù)“楞次定律”可知，電流方向為自左向右(3)從圖示位置開始計時經過，線圈磁通量最大，處于中性面位置，所以有EmaxBS，磁通量BS，由以上各式可解得 .答案 (1)Pr2r (2)I方向自左向右(3) 8
2020年物理高考大一輪復習 第11章 交變電流 傳感器 第31講 交變電流的產生及其變化規(guī)律練習（含解析）
