高考物理江蘇專版一輪復習課時檢測三十五 交變電流的產(chǎn)生及描述

課時跟蹤檢測（三十五） 交變電流的產(chǎn)生及描述對點訓練：交變電流的產(chǎn)生和描述1如圖，各圖面積均為S的線圈均繞其對稱軸或中心軸在勻強磁場B中以角速度勻速轉(zhuǎn)動，能產(chǎn)生正弦交變電動勢eBSsin t的圖是()解析：選A由題意可知，只有A、C圖在切割磁感線，導致磁通量在變化，產(chǎn)生感應電動勢，A中從中性面開始計時，產(chǎn)生的電動勢為eBSsin t，C中從峰值面開始計時，產(chǎn)生的電動勢為eBScos t，故A正確。2(2019·如皋月考)小型交流發(fā)電機的原理圖如圖所示：單匝矩形線圈ABCD置于勻強磁場中，繞過BC、AD中點的軸OO以恒定角速度旋轉(zhuǎn)，軸OO與磁場垂直，矩形線圈通過滑環(huán)與理想交流電流表A、定值電阻R串聯(lián)，下列說法中不正確的是()A線圈平面與磁場垂直時，交流電流表A的示數(shù)最小B線圈平面與磁場平行時，流經(jīng)定值電阻R的電流最大C線圈轉(zhuǎn)動一圈，感應電流方向改變2次D線圈平面與磁場平行時，通過線圈的磁通量變化率最大解析：選A交流電流表顯示的是交流電的有效值，不隨線圈的轉(zhuǎn)動而變化，故A錯誤；線圈與磁場平行時，磁通量最小，磁通量的變化率最大，此時電動勢最大，電流最大，故B、D正確；線圈轉(zhuǎn)動一圈，經(jīng)過兩次中性面，感應電流方向改變2次，故C正確。3.(2019·廣安期末)如圖所示，面積為S的N匝矩形線圈，在磁感應強度為B的勻強磁場中，繞垂直磁場的軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動，就可在線圈中產(chǎn)生正弦交流電。已知閉合回路總電阻為R，圖示位置線圈平面與磁場平行，下列說法正確的是()A線圈從圖示位置轉(zhuǎn)90°的過程中磁通量的變化量為NBSB線圈在圖示位置磁通量的變化率為零C線圈從圖示位置轉(zhuǎn)90°的過程中通過燈泡的電量為D線圈從圖示位置開始計時，感應電動勢e隨時間t變化的函數(shù)為eNBSsin t解析：選C線圈從圖示位置轉(zhuǎn)90°的過程磁通量的變化為BS，故A錯誤；線圈在圖示位置產(chǎn)生的感應電動勢最大，磁通量的變化率最大，故B錯誤；線圈從圖示位置轉(zhuǎn)90°的過程中通過燈泡的電量為q，故C正確；線圈從圖示位置開始計時，感應電動勢e隨時間t變化的函數(shù)為eNBScos t，故D錯誤。4某線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交變電流的圖像如圖所示，由圖中信息可以判斷()A在A、C時刻線圈處于中性面位置B在B、D時刻穿過線圈的磁通量為零C從AD線圈轉(zhuǎn)過的角度為2D若從OD歷時0.02 s，則在1 s內(nèi)交變電流的方向改變了100次解析：選D由題中交變電流的圖像可知，在A、C時刻產(chǎn)生的感應電流最大，對應的感應電動勢最大，線圈處于峰值面的位置，選項A錯誤；在B、D時刻感應電流為零，對應的感應電動勢為零，即磁通量的變化率為零，此時磁通量最大，選項B錯誤；從AD，經(jīng)歷的時間為周期，線圈轉(zhuǎn)過的角度為，選項C錯誤；若從OD歷時0.02 s，則交變電流的周期為0.02 s，而一個周期內(nèi)電流的方向改變兩次，所以1 s內(nèi)交變電流的方向改變了100次，選項D正確。對點訓練：有效值的理解與計算5關于圖甲、乙、丙、丁，下列說法正確的是()A圖甲中電流的峰值為2 A，有效值為 A，周期為5 sB圖乙中電流的峰值為5 A，有效值為2.5 AC圖丙中電流的峰值為2 A，有效值為 AD圖丁中電流的最大值為4 A，有效值為 A，周期為2 s解析：選B題圖甲是正弦式交變電流圖線，峰值(最大值)為2 A，有效值是峰值的，即 A，周期為4 s，所以選項A錯誤；題圖乙電流大小改變但方向不變，所以不是交變電流，計算有效值時因為熱效應與電流方向無關，所以仍是峰值的，即2.5 A，所以選項B正確；題圖丙是圖甲減半的脈沖電流，有效值不可能為峰值的，所以選項C錯誤；題圖丁是交變電流圖線，周期為2 s，根據(jù)有效值定義則有42×R×32×R×I2RT，解得電流有效值I2.5 A，所以選項D錯誤。6(2019·冀州中學月考)甲、乙圖分別表示兩種電壓的波形，其中甲圖所示的電壓按正弦規(guī)律變化。下列說法正確的是()A甲圖表示交流電，乙圖表示直流電B甲圖電壓的有效值為220 V，乙圖電壓的有效值小于220 VC乙圖電壓的瞬時值表達式為u220 sin 100t VD甲圖電壓經(jīng)過匝數(shù)比為110的變壓器變壓后，頻率變?yōu)樵瓉淼?0倍解析：選B由于兩圖中表示的電流方向都隨時間做周期性變化，因此都為交流電，A錯誤；由于對應相同時刻，圖甲電壓比圖乙電壓大，根據(jù)有效值的定義可知，圖甲有效值要比圖乙有效值大，故B正確；圖乙電壓隨時間不是按正弦規(guī)律變化，C錯誤；理想變壓器變壓后，改變是電壓，而頻率不發(fā)生變化，D錯誤。7多選如圖甲所示為一交變電壓隨時間變化的圖像，每個周期內(nèi)，前二分之一周期電壓恒定，后二分之一周期電壓按正弦規(guī)律變化。若將此交流電連接成如圖乙所示的電路，電阻R阻值為100 ，則()A理想電壓表讀數(shù)為100 VB理想電流表讀數(shù)為0.75 AC電阻R消耗的電功率為56 WD電阻R在100秒內(nèi)產(chǎn)生的熱量為5 625 J解析：選BD根據(jù)電流的熱效應，一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量：QT，解得U75 V，A錯誤；電流表讀數(shù)I0.75 A，B正確；電阻R消耗的電功率PI2R56.25 W，C錯誤；在100秒內(nèi)產(chǎn)生的熱量QPt5 625 J，D正確。8(2019·昆山模擬)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(zhuǎn)動，通過導線給同一電阻R供電，如圖甲、乙所示。其中甲圖中OO軸右側(cè)有磁場，乙圖中整個空間均有磁場，兩磁場磁感應強度相同。則甲、乙兩圖中交流電流表的示數(shù)之比為()A1B12C14 D11解析：選A題圖甲中的磁場只在OO軸的右側(cè)，所以線框只在半周期內(nèi)有感應電流產(chǎn)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(chǎn)生的感應電流如圖乙，所以I，則II1，即A正確。對點訓練：交變電流“四值”的理解和應用9多選(2019·淮安八校聯(lián)考)如圖所示，甲為一臺小型交流發(fā)電機構(gòu)造示意圖，線圈逆時針轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的電動勢隨時間按余弦規(guī)律變化，其圖像如圖乙所示，電機線圈內(nèi)阻為2 ，匝數(shù)為1 000匝，外接燈泡的電阻為18 ，則()A在2.0×102 s時刻，電流表的示數(shù)為0.3 AB發(fā)電機的輸出功率為3.24 WC在1 s內(nèi)，回路中電流方向改變25次D在4.0×102 s時刻，穿過線圈的磁通量變化率為 Wb/s解析：選AD線圈相當于電源，產(chǎn)生的電動勢為E V6 V，內(nèi)阻r2 ，電表顯示的是有效值，根據(jù)閉合回路歐姆定律可得電路中的電流為I A0.3 A，A正確；發(fā)電機的輸出功率為P輸出EII2r6×0.3 W0.32×2 W1.62 W，B錯誤；從圖乙中可知交流電周期為T4×102 s，故在1 s內(nèi)，回路中電流方向改變n×2×250次，C錯誤；在4.0×102 s時刻，感應電動勢最大，磁通量變化率最大，根據(jù)En可得 Wb/s，D正確。10.如圖所示為一個小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機的原理圖，其矩形線圈的長度ab0.25 m，寬度bc0.20 m，共有n100匝，總電阻r1.0 ，可繞與磁場方向垂直的對稱軸OO轉(zhuǎn)動。線圈處于磁感應強度B0.40 T的勻強磁場中，與線圈兩端相連的金屬滑環(huán)上接一個“3.0 V,1.8 W”的燈泡，當線圈以角速度勻速轉(zhuǎn)動時，小燈泡消耗的功率恰好為1.8 W。(不計轉(zhuǎn)動軸與電刷的摩擦)(1)推導發(fā)電機線圈產(chǎn)生感應電動勢的最大值的表達式EmnBS(其中S表示線圈的面積)。(2)求線圈轉(zhuǎn)動的角速度。(3)線圈以上述角速度轉(zhuǎn)動100周過程中發(fā)電機產(chǎn)生的電能。解析：(1)線圈平面與磁場方向平行時產(chǎn)生感應電動勢最大，設ab邊的線速度為v，該邊產(chǎn)生的感應電動勢為E1BLabv。與此同時，線圈的cd邊也在切割磁感線，產(chǎn)生的感應電動勢為E2BLcdv。線圈產(chǎn)生的總感應電動勢為：Emn(E1E2)因為LabLcd，所以，Em2nBLabv。線速度v·Lbc，所以EmnBLabLbc，而SLabLbc(S表示線圈的面積)。所以EmnBS。(2)設小燈泡正常發(fā)光時的電流為I，則I0.60 A，設燈泡正常發(fā)光時的電阻為R，R5.0 。根據(jù)閉合電路歐姆定律得：EI(Rr)3.6 V。發(fā)電機感應電動勢最大值為EmE，EmnBS。解得1.8 rad/s2.55 rad/s。(3)發(fā)電機產(chǎn)生的電能為QIEt，t100T100· 。解得Q5.33×102 J。答案：(1)見解析(2)2.55 rad/s(3)Q5.33×102 J考點綜合訓練11.(2019·泰州模擬)某研究性學習小組進行地磁發(fā)電實驗，匝數(shù)為n、面積為S的矩形金屬線框可繞東西方向的水平軸轉(zhuǎn)動，金屬線框與微電流傳感器組成一個回路，回路的總電阻為R。使線框繞軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動，數(shù)字實驗系統(tǒng)實時顯示回路中的電流i隨時間t變化的關系如圖所示。當線圈平面和豎直方向的夾角為時，電流達到最大值Im。求：(1)該處地磁場的磁感應強度大小B及地磁場方向與水平面間的夾角；(2)線框轉(zhuǎn)動一周時間內(nèi)回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q；(3)線框轉(zhuǎn)動時穿過線框的磁通量變化率的最大值m；線框從磁通量變化率最大位置開始轉(zhuǎn)過60°的過程中，通過導線的電荷量q。解析：(1)根據(jù)歐姆定律：Im交流電電動勢的最大值表達式為：EmnBS則：B線圈平面與磁場方向平行時，感應電流最大，所以地磁場方向與水平面夾角為。(2)根據(jù)焦耳定律：QI2RTIT聯(lián)立得：Q。(3)根據(jù)法拉第電磁感應定律：Enm根據(jù)：En，I ，qIt，msin ，m 聯(lián)立得線框從磁通量變化率最大位置開始轉(zhuǎn)過60°的過程中，通過導線的電荷量：qn。答案：(1) B；地磁場方向與水平面夾角為(2)Q(3)mq12(2019·蘇錫常鎮(zhèn)一模)一個圓形線圈，共有n10匝，其總電阻r4.0 ，線圈與阻值R016 的外電阻連成閉合回路，如圖甲所示。線圈內(nèi)部存在著一個邊長l0.20 m的正方形區(qū)域，其中有分布均勻但強弱隨時間變化的磁場，圖乙顯示了一個周期內(nèi)磁場的變化情況，周期T1.0×102 s，磁場方向以垂直線圈平面向外為正方向。求：(1)tT時刻，電阻R0上的電流大小和方向； (2)0時間內(nèi)，流過電阻R0的電量；(3)一個周期內(nèi)電阻R0的發(fā)熱量。解析：(1)0 內(nèi)，感應電動勢大小E1n，可得E18 V電流大小I1，可得I10.4 A電流方向b到a。(2)同(1)可得內(nèi)，感應電流大小I20.2 A流過電路的電量qI1I2得q1.5×103 C。(3)QI12R0I22R0得Q1.6×102 J。答案：(1)0.4 A；電流方向b到a(2)1.5×103 C(3)1.6×102 J內(nèi)容總結(jié)（1）發(fā)電機感應電動勢最大值為Emeq r(2)E，EmnBS（2）答案：(1)0.4 A