2020高考物理一轮总复习 课时冲关三十九 交变电流的产生和描述（含解析）新人教版

交变电流的产生和描述 A级基础练1(2019广东肇庆模拟)(多选)一个矩形线圈在匀强磁场中转动，它产生的交流电动势为e220sin 100t(V)关于这个交变电流，下列说法中正确的是( )A交变电流的频率为100 HzB该电动势的有效值为220 VC线圈转动的角速度50 rad/sDt0时，线圈平面处于中性面解析：BD由2f100 rad/s知，该交变电流的频率为50 Hz，A错；电动势有效值E220V，B对；线圈转动的角速度100 rad/s，C错误；t0时，e0，此时线圈处于中性面，D对2矩形线圈abcd在如图所示的磁场中以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向垂直纸面向里，其中ab边左侧磁场的磁感应强度大小是右侧磁场的2倍在t0时刻线圈平面与纸面重合，且cd边正在向纸外转动规定图示箭头方向为电流正方向，则线圈中电流随时间变化的关系图线应是()解析：A绕垂直磁场的轴转动时，线圈能够产生的最大感应电动势EmnBS，因左侧磁场的磁感应强度大小是右侧磁场的2倍，所以线圈在左侧磁场中产生的感应电动势最大值是右侧磁场中最大值的2倍，再利用楞次定律分析感应电流方向，可知选项A正确3如图所示为一交变电流随时间变化的图象，此交流电的有效值是( )A5 AB5 AC3.5 A D3.5 A解析：B选择一个周期(0.02 s)的时间，根据交流电有效值的定义和焦耳定律有：I2RTIRIR，代入数据解得：I5 A，即B项正确4(2018全国卷)一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q方；若该电阻接到正弦交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q正该电阻上电压的峰值均为u0，周期均为T，如图所示，则Q方Q正等于()A1 B.1C12 D21解析：D由焦耳定律Qt得：Q方Q正所以故D正确，A、B、C错误5一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，周期为T，从中性面开始计时，当tT时，感应电动势的瞬时值为10 V，则此交流电电压的有效值为( )A5 V B10 VC10 V D20 V解析：C从中性面开始计时，瞬时值表达式为eEmsin t，当tT时，e10 V，解得Em20 V，有效值E10 V，C正确6如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B.电阻为R、半径为L、圆心角为45的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O轴以角速度匀速转动(O轴位于磁场边界)则线框内产生的感应电流的有效值为()A. B.C. D.解析：D线框转动的角速度为，进磁场的过程用时周期，出磁场的过程用时周期，进、出磁场时产生的感应电流大小均为I，则转动一周产生的感应电流的有效值I满足：I2RT 2R T，解得I，D项正确7(多选)如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生的正弦交流电的图象如图线b所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是()A在图中t0时刻穿过线圈的磁通量均为零B线圈先后两次转速之比为32C交流电a的瞬时值表达式为u10sin 5t(V)D交流电b的最大值为 V解析：BCD在图中t0时刻，感应电动势为零，穿过线圈的磁通量最大，A错误；a的周期为0.4 s，b的周期为0.6 s，转速与周期成反比，所以转速之比为32，B正确；交流电的瞬时值表达式为uUm sin t，所以a的瞬时值表达式为u10sint10sin 5t(V)，C正确；由UmNBS，可知角速度变为原来的，则最大值变为原来的，交流电b的最大值为 V，D正确B级能力练8如图甲所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴OO匀速转动，从图示位置开始计时，产生的感应电动势e随时间t的变化曲线如图乙所示若线圈的转速变为原来的2倍，而其他条件保持不变，从图示位置转过90开始计时，则能正确反映线圈中产生的电动势e随时间t的变化规律的图象是( )解析：A由题图乙知，周期T4 s，感应电动势的最大值Em1 V，而感应电动势的最大值的表达式EmNBSNBS.若仅把线圈的转速变为原来的2倍，则周期T变为原来的，即T2 s，而感应电动势的最大值Em变为原来的2倍，即Em2 V，所以选项B、C错误；从图示位置转过90开始计时，也就是t0时线圈中产生的感应电动势应为0，所以选项A正确，D错误9(2019贵州贵阳高三适应性考试)(多选)有一种自行车，它有能向自行车车头灯泡供电的小型发电机，其原理示意图如图甲所示；图中N、S是一对固定的磁极，磁极间有一固定在绝缘转轴上的矩形线圈，转轴的一端有一个与自行车后轮边缘接触的摩擦轮如图乙所示，当车轮转动时，因摩擦而带动摩擦轮转动，从而使线圈在磁场中转动而产生电流给车头灯泡供电关于此装置，下列说法正确的是( )A自行车匀速行驶时线圈中产生的是交流电B小灯泡亮度与自行车的行驶速度无关C知道摩擦轮和后轮的半径，就可以知道后轮转一周的时间里摩擦轮转动的圈数D线圈匝数越多，穿过线圈的磁通量的变化率越大解析：AC摩擦轮带动线圈在磁场中绕垂直于磁感线的轴转动，产生交流电，故A正确；行驶速度会影响感应电动势的大小，所以影响灯泡的亮度，故B错误；摩擦轮和后轮属于皮带传动，具有相同的线速度，如果知道了半径关系，就能知道角速度关系，也就能知道转速关系，故C正确；线圈匝数不影响穿过线圈的磁通量的变化率的大小，故D错误10如图所示电路，电阻R1与电阻R2阻值相同，都为R，和R1并联的D为理想二极管(正向电阻可看做零，反向电阻可看做无穷大)，在A、B间加一正弦交流电u20 sin 100t V，则加在R2上的电压有效值为( )A10 V B20 VC15 V D5 V解析：D电压值取正值时，即在前半个周期内，二极管电阻为零，R2上的电压等于输入电压值，电压值取负值时，即在后半周期内，二极管电阻无穷大可看做断路，R2上的电压等于输入电压值的一半，据此可设加在R2的电压有效值为U，根据电流的热效应，在一个周期内满足T，可求出U 5 V故选项D正确11(多选)(2019安徽江南十校联考)如图所示，处在垂直于纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场中的单匝矩形闭合线框MNPQ，以恒定的角速度绕对角线NQ转动已知MN长为l1，NP长为l2，线框电阻为R.t0时刻线框平面与纸面重合，下列说法正确的是( )A矩形线框产生的感应电动势有效值为Bl1l2B矩形线框转过时的电流为零C矩形线框转动一周，通过线框任意横截面的电荷量为D矩形线框转过过程中产生的热量为解析：ABD矩形线框转动时产生正弦式交变电流，最大值为Bl1l2，所以有效值EBl1l2，A正确；转过时，线框平面与磁场垂直，磁通量最大，感应电动势为零，电流为零，B正确；转过一周，为零，通过横截面的电荷量为零，C错误；转过过程中产生的热量Qt ，D正确12(2016全国卷)(多选)如图，M为半圆形导线框，圆心为OM；N是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为ON；两导线框在同一竖直面(纸面)内；两圆弧半径相等；过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面现使线框M、N在t0时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面且过OM和ON的轴，以相同的周期T逆时针匀速转动，则()A两导线框中均会产生正弦交流电B两导线框中感应电流的周期都等于TC在t时，两导线框中产生的感应电动势相等D两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等解析：BC当线圈进入磁场时，根据楞次定律可得，两线框中的感应电流方向为逆时针，根据EBRvBR(R)BR2可得匀速转动过程中产生的感应电动势恒定，即电流恒定，不是正弦式交流电，A错误；当线圈进入磁场时，根据楞次定律可得，两线框中的感应电流方向为逆时针，当线框穿出磁场时，根据楞次定律可得线框中产生的感应电流为顺时针，所以感应电流的周期和其运动周期相等，为T，B正确；根据EBR2可得线框在运动过程中的感应电动势相等，C正确；线圈N在完全进入磁场后有时间内线圈的磁通量不变化，此过程中没有感应电动势产生，即线圈N在0和T内有感应电动势，其余时间内没有，而线圈M在整个过程中都有感应电动势，故即使电阻相等，两者的电流有效值不会相同，D错误13如图所示，在xOy直角坐标系中的第二象限有垂直坐标平面向里的匀强磁场，第四象限有垂直坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小均为B.直角扇形导线框半径为L、总电阻为R，在坐标平面内绕坐标原点O以角速度逆时针匀速转动线框从图中所示位置开始转动一周的过程中，线框内感应电流的有效值是( )AI BICI0 DI解析：B从图示位置转过90的过程中，即在0时间内，线框中的感应电动势为EBL2，感应电流沿顺时针方向；在转过90至180的过程中，即在时间内，线框中的感应电动势仍为EBL2，感应电流沿逆时针方向；在转过180至270的过程中，即在时间内，线框中的感应电动势仍为EBL2，感应电流沿逆时针方向；在转过270至360的过程中，即在T时间内，线框中的感应电动势仍为EBL2，感应电流沿顺时针方向根据有效值的定义知I，B项正确14(2019洛阳统考)(多选)海洋中蕴藏着巨大的能量，利用海洋的波浪可以发电在我国南海上有一浮桶式波浪发电灯塔，其原理示意图如图甲所示浮桶内的磁体通过支柱固定在暗礁上，浮桶内置线圈随波浪相对磁体沿竖直方向运动，且始终处于磁场中，该线圈与阻值R15 的灯泡相连浮桶下部由内、外两密封圆筒构成(图中斜线阴影部分)，如图乙所示，其内为产生磁场的磁体，与浮桶内侧面的缝隙忽略不计；匝数N200匝的线圈所在处辐射磁场的磁感应强度B0.2 T，线圈直径D0.4 m，电阻r1 .取重力加速度g10 m/s2，210.若浮桶随波浪上下运动的速度可表示为v0.4sin (t) m/s.则下列说法正确的是( )A波浪发电产生电动势e的瞬时表达式为e16sin (t)VB灯泡中电流i的瞬时表达式为i4sin (t)AC灯泡的电功率为120 WD灯泡两端电压的有效值为 V解析：BC波浪发电产生电动势e的瞬时表达式为：eNBDv2000.20.40.4sin(t)V64sin(t)V，选项A错误；灯泡中电流i的瞬时表达式为i4sin(t)A，选项B正确；灯泡的电功率为PI2R2R215 W120 W，选项C正确；灯泡两端电压的有效值为UR V30 V，选项D错误8