（江苏专版）2022年高考物理一轮复习 课时跟踪检测（三十四）交变电流的产生及描述（含解析）

（江苏专版）2022年高考物理一轮复习 课时跟踪检测（三十四）交变电流的产生及描述（含解析）对点训练：交变电流的产生和描述1如图，各图面积均为S的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度匀速转动，能产生正弦交变电动势eBSsin t的图是()解析：选A由题意可知，只有A、C图在切割磁感线，导致磁通量在变化，产生感应电动势，A中从中性面开始计时，产生的电动势为eBSsin t，C中从峰值面开始计时，产生的电动势为eBScos t，故A正确。2.多选一单匝闭合线框从如图所示位置开始，在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动。在转动过程中，线框中的最大磁通量为m，最大感应电动势为Em，下列说法正确的是()A转动90时磁通量为零，感应电动势也为零B当磁通量为零时，感应电动势最大C当磁通量等于0.5m时，感应电动势的大小为0.5EmD角速度的大小为解析：选BD线框从题图位置开始转过90时，正好处于中性面，磁通量最大，磁通量的变化率为零，则感应电动势为零，A错误。题图线框与中性面垂直，磁通量为零，但磁通量的变化率最大，则感应电动势最大，B正确。线框平面和中性面夹角为时穿过线框的磁通量为mcos ，所以当磁通量为0.5m时，得60，根据电动势的瞬时表达式eEmsin ，此时感应电动势的大小为Em，则C错误。因为电动势峰值EmBS，最大磁通量mBS，则，D正确。3.多选矩形线圈的匝数为50匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图所示，下列说法正确的是()A在t0.2 s和t0.4 s时线圈位于中性面B在t0.1 s和t0.3 s时感应电动势最大C1 s内感应电流方向改变5次D电动势的瞬时表达式为e50cos (5t) V解析：选CD在t0.2 s和t0.4 s时线圈中磁通量为零，处于与中性面垂直的位置，故A项错误；在t0.1 s和t0.3 s时线圈中磁通量最大，处于中性面位置，产生的感应电动势为零，故B项错误；磁通量变化的周期即交流电的周期，由题图得交流电的周期T0.4 s，交流电的频率f2.5 Hz，一个周期内交流电的电流方向改变2次，则1 s 内感应电流方向改变5次，故C项正确；磁通量变化的周期为T0.4 s，线圈转动的角速度 rad/s5 rad/s，由题图得线圈磁通量的最大值m0.2 Wb，线圈产生感应电动势的最大值EmNBSNm500.25 V50 V，起始时，线圈中磁通量为零，感应电动势最大，则电动势的瞬时表达式eEmcos t50cos (5t) V，故D项正确。4.一交流发电机模型如图1所示，用示波器观察到它产生的感应电动势波形如图2所示，则()A该感应电动势的有效值为5 VB该发电机线圈的转速为25 r/sCt s时，穿过发电机线圈的磁通量最大Dt s时，穿过发电机线圈的磁通量变化率最大解析：选D由题图2可知，交流电的最大值为Em5 V，故有效值为E V，故A错误；交流电的周期T0.02 s，故转速n50 r/s，故B错误；交流电的角速度2n100 rad/s，产生的交流电的瞬时值e5sin(100t)V，当t s时，交流电的瞬时值e5sin 100 V5 V，此时的感应电动势最大，磁通量变化率最大，发电机线圈平面跟磁感线平行，磁通量为零，故C错误，D正确。对点训练：有效值的理解与计算5关于图甲、乙、丙、丁，下列说法正确的是()A图甲中电流的峰值为2 A，有效值为 A，周期为5 sB图乙中电流的峰值为5 A，有效值为2.5 AC图丙中电流的峰值为2 A，有效值为 AD图丁中电流的最大值为4 A，有效值为 A，周期为2 s解析：选B题图甲是正弦式交变电流图线，峰值(最大值)为2 A，有效值是峰值的，即 A，周期为4 s，所以选项A错误；题图乙电流大小改变但方向不变，所以不是交变电流，计算有效值时因为热效应与电流方向无关，所以仍是峰值的，即2.5 A，所以选项B正确；题图丙是图甲减半的脉冲电流，有效值不可能为峰值的，所以选项C错误；题图丁是交变电流图线，周期为2 s，根据有效值定义则有42R32RI2RT，解得电流有效值I2.5 A，所以选项D错误。6一含有理想变压器的电路如图甲所示，图中理想变压器原、副线圈匝数之比为21，电阻R1和R2的阻值分别为3 和1 ，电流表、电压表都是理想交流电表，a、b输入端输入的电流如图乙所示，下列说法正确的是()A电流表的示数为 AB电压表的示数为 VC00.04 s内，电阻R1产生的焦耳热为0.08 JD0.03 s时，通过电阻R1的瞬时电流为0解析：选D设电流表的示数为I1，则I12RT2R()2R，求得I1 A，A错误；原线圈中电流只有交流部分电流才能输出到副线圈中，故副线圈中电流交流部分的电流最大值为2 A，设副线圈交流电的有效值为I2，则I22RT2R，求得I2 A，因此电压表的示数为UI2R2 V，B错误；在00.04 s内，电阻R1产生的焦耳热为QI22R1t()230.04 J0.24 J，C错误；由题图可知，在0.03 s的前后，原线圈中的电流不变化，则副线圈中没有感应电流，所以通过电阻R1的瞬时电流为0，D正确。7多选如图甲所示为一交变电压随时间变化的图像，每个周期内，前二分之一周期电压恒定，后二分之一周期电压按正弦规律变化。若将此交流电连接成如图乙所示的电路，电阻R阻值为100 ，则()A理想电压表读数为100 VB理想电流表读数为0.75 AC电阻R消耗的电功率为56 WD电阻R在100秒内产生的热量为5 625 J解析：选BD根据电流的热效应，一个周期内产生的热量：QT，解得U75 V，A错误；电流表读数I0.75 A，B正确；电阻R消耗的电功率PI2R56.25 W，C错误；在100秒内产生的热量QPt5 625 J，D正确。8如图甲、乙、丙所示是三个具有相同I0和周期T的交变电流，分别通过三个相同的电阻。下列说法正确的是()A在相同时间内三个电阻发热量相等B在相同时间内，甲是丙发热量的2倍C在相同时间内，甲是乙发热量的D在相同时间内，乙发热量最大，甲次之，丙的发热量最小解析：选C甲的有效值为：I，由QI2Rt可知一个周期内甲的发热量为：Q1I02RT；乙前后半个周期电流大小相等，故其发热量为：Q2I02RT；丙只有前半个周期有电流，故其发热量为：Q3I02RTI02RT。故可知在相同时间内，甲、丙发热量相等，是乙发热量的，故C正确，A、B、D错误。对点训练：交变电流“四值”的理解和应用9多选(2018淮安八校联考)如图所示，甲为一台小型交流发电机构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间按余弦规律变化，其图像如图乙所示，电机线圈内阻为2 ，匝数为1 000匝，外接灯泡的电阻为18 ，则()A在2.0102 s时刻，电流表的示数为0.3 AB发电机的输出功率为3.24 WC在1 s内，回路中电流方向改变25次D在4.0102 s时刻，穿过线圈的磁通量变化率为 Wb/s解析：选AD线圈相当于电源，产生的电动势为E V6 V，内阻r2 ，电表显示的是有效值，根据闭合回路欧姆定律可得电路中的电流为I A0.3 A，A正确；发电机的输出功率为P输出EII2r60.3 W0.322 W1.62 W，B错误；从图乙中可知交流电周期为T4102 s，故在1 s内，回路中电流方向改变n2250次，C错误；在4.0102 s时刻，感应电动势最大，磁通量变化率最大，根据En可得 Wb/s，D正确。10.如图为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO匀速转动。磁场的磁感应强度B102T，线圈的面积S0.02 m2，匝数N400匝，线圈总电阻r2 ，线圈的两端经集流环和电刷与电阻R8 连接，与电阻R并联的交流电压表为理想电表，线圈的转速n r/s。在t0时刻，线圈平面与磁场方向平行，则下列说法正确的是()A交流发电机产生电动势随时间的变化关系是e8sin(100t)VB交流电压表的示数为8 VC从t0时刻开始线圈平面转过30的过程中，通过电阻的电荷量约为5.66103 CD电阻R上的热功率为6.4 W解析：选C线圈的转速n r/s，所以2n100 rad/s，最大值为：EmNBS8 V，则瞬时值为e8cos(100t)V，故A错误；交流电压表显示的是路端电压有效值，示数为6.4 V，故B错误；从t0时刻开始转过30的过程中，通过电阻的电荷量为：q C5.66103C，故C正确；电阻R上的热功率为：PI2R2R5.12 W，故D错误。考点综合训练11无线充电技术的发展给用户带来了极大的方便，可应用于手机、电脑、智能穿戴、智能家居、医疗设备、电动汽车等充电。如图甲所示为手机无线充电工作原理的示意图，由送电线圈和受电线圈组成。已知受电线圈的匝数为n50匝，电阻r1.0 ，在它的c、d两端接一阻值R9.0 的电阻。设在受电线圈内存在与线圈平面垂直的磁场，其磁通量随时间变化规律如图乙所示，可在受电线圈中产生电动势最大值为20 V的正弦交流电，设磁场竖直向上为正。求：(1)在t103s时，受电线圈中产生电流的大小，c、d两端哪端电势高？(2)在一个周期内，电阻R上产生的热量；(3)从t1到t2时间内，通过电阻R的电荷量。解析：(1)由题图乙知t103 s时受电线圈中产生的电动势最大为Em20 V线圈中产生感应电流的大小为ItIm2.0 A由楞次定律可以得到此时c端电势高。(2)通过电阻电流的有效值为I A电阻在一个周期内产生的热量QI2RT5.7102 J。(3)线圈中感应电动势的平均值n通过电阻电流的平均值为通过电阻的电荷量qt由题图乙知，在的时间内，4104 Wb解得qn2103 C。答案：(1)2.0 Ac端电势高(2)5.7102 J(3)2103 C12(2018苏锡常镇一模)一个圆形线圈，共有n10匝，其总电阻r4.0 ，线圈与阻值R016 的外电阻连成闭合回路，如图甲所示。线圈内部存在着一个边长l0.20 m的正方形区域，其中有分布均匀但强弱随时间变化的磁场，图乙显示了一个周期内磁场的变化情况，周期T1.0102 s，磁场方向以垂直线圈平面向外为正方向。求：(1)tT时刻，电阻R0上的电流大小和方向； (2)0时间内，流过电阻R0的电量；(3)一个周期内电阻R0的发热量。解析：(1)0 内，感应电动势大小E1n，可得E18 V电流大小I1，可得I10.4 A电流方向b到a。(2)同(1)可得内，感应电流大小I20.2 A流过电路的电量qI1I2得q1.5103 C。(3)QI12R0I22R0得Q1.6102 J。答案：(1)0.4 A，电流方向b到a(2)1.5103 C(3)1.6102 J