2020版高考物理一轮复习 全程训练计划 课练32 交变电流的产生和描述（含解析）.doc

交变电流的产生和描述小题狂练 小题是基础练小题提分快1.2019河北省定州中学检测一正弦交变电流的电压随时间变化的规律如图所示由图可知该交变电流()A周期为0.125 sB电压的有效值为10 VC电压的最大值为10 VD电压瞬时值的表达式为u10sin8t(V)答案：B解析：由图象可知，正弦交变电流的周期为T0.250 s，电压的最大值为Um20 V，A、C错误；电压的有效值U10 V，B正确；角速度8 rad/s，电压瞬时值的表达式为uUmsint20sin8t(V)，D错误2.2019云南省建水六中模拟交流发电机的原理如图所示，10匝的矩形线圈在匀强磁场中绕OO轴匀速转动，转动的角速度为10 rad/s，线圈转动过程中，穿过线圈的最大磁通量为0.1 Wb.若从线圈平面与磁场平行的位置开始计时，在t s时，矩形线圈中产生的感应电动势的瞬时值为()A27.2 V B15.7 VC19.2 V D11.1 V答案：B解析：线圈中产生的电动势的峰值为：Emnm10 V31.4 V，则电动势的瞬时值的表达式为e31.4cos10t(V)，当t s时，e15.7 V，故B正确，A、C、D错误32019广西钦州一中考试(多选)如图，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r，绕OO轴以角速度匀速转动，外电路电阻为R，磁感应强度为B，若从图示位置开始计时，则下列说法正确的是()A图示位置，穿过线圈的磁通量为零，电动势最大，且最大值为NBSBR两端的电压的有效值为C线圈中电流的瞬时表达式iD线圈转过90的过程中，通过外电路电阻的电荷量为答案：ABD解析：题图图示位置，穿过线圈的磁通量为零，电动势最大，且最大值为EmNBS，A正确；电流有效值为：I，R两端的电压的有效值为URIR，B正确；从与中性面垂直位置开始计时，则icost，C错误；线圈转过90的过程中通过R的电荷量：qtN，D正确42019海南省华侨中学模拟一根电阻丝接入220 V的直流电路中，1 min内产生的热量为Q，同样的电阻丝接入正弦交流电路中，2 min内产生的热量也是Q，则该正弦交流电路的电压最大值为()A310 V B220 VC155.5 V D110 V答案：B解析：设正弦交流电电压有效值为U2，对于恒定电流：Qt1，对于正弦交变电流：Qt2，所以：U2110 V，交流电压的峰值是：UmU2220 V，B正确52019江西省上饶中学周练如图甲所示，交流发电机的矩形金属线圈abcd的匝数n100，线圈的总电阻r5 ，线圈位于匀强磁场中，且线圈平面与磁场方向平行线圈的两端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F(集流环)焊接在一起，并通过电刷与阻值R95 的定值电阻连接现使线圈绕过bc和ad边中点、且垂直于磁场的转轴OO以一定的角速度匀速转动穿过线圈的磁通量随时间t变化的图象如图乙所示若电路其他部分的电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计则下列说法中正确的是()A线圈匀速转动的角速度为100 rad/sB线圈中产生感应电动势的最大值为100 VC线圈中产生感应电动势的有效值为100 VD线圈中产生感应电流的有效值为 A答案：D解析：由题图乙知T102 s，则200 rad/s，A错误；交流发电机产生电动势的最大值EmnBS，而mBS，所以Em，由t图线可知：m1.0102Wb，T102 s，所以Em200 V；交流发电机产生的电动势最大值为200 V，B错误；电动势的有效值E100 V，则C错误；由闭合电路欧姆定律知，电路中电流的有效值为I A A，D正确62019吉林省长春市一测(多选)如图甲所示为风力发电的简易模型在风力的作用下，风叶带动与其固定在一起的磁铁转动，转速与风速成正比若某一风速时，线圈中产生的正弦式电流如图乙所示下列说法正确的是()A电流的表达式为i0.6sin10t(A)B磁铁的转速为10 r/sC风速加倍时电流的表达式为i1.2sin10t(A)D风速加倍时线圈中电流的有效值为 A答案：AD解析：由题图乙可知，电流的周期T0.2 s，则10 rad/s，由交流电的电流表达式iAsint(A)，可知A正确；根据2n，可知转速为5 r/s，B错误；由于转速与风速成正比，当风速加倍时，转速也加倍，即角速度加倍，由Im可知，电流的最大值也加倍，即Im1.2 A，则电流的表达式为i1.2sin20t(A)，电流的有效值I A A，C错误，D正确72019湖南省浏阳三中模拟某正弦交流电通过一阻值为20 的电阻，2 s内产生的电热为40 J，则()A此交流电的电流强度的有效值为1 A，最大值为 AB此交流电的电流强度的有效值为 A，最大值为4 AC电阻两端的交流电电压的有效值为20 V，最大值为40 VD电阻两端的交流电电压的有效值为20 V，最大值为40 V答案：A解析：由QI2Rt得：I1 A，最大值为 A，则A正确，B错误；电压最大值为20 V20 V，有效值为20 V，C、D错误82019四川省眉山中学检测如图所示，n匝矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小为B的水平匀强磁场中，线框面积为S，电阻不计线框绕垂直于磁场的轴OO以角速度匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，变压器副线圈接入一只额定电压为U的灯泡，灯泡正常发光，从线框通过中性面开始计时，下列说法正确的是()A图示位置穿过线框的磁通量变化率最大B灯泡中的电流方向每秒改变次C线框中产生感应电动势的表达式为enBSsintD变压器原、副线圈匝数比值为答案：C解析：题图图示位置穿过线框的磁通量最大，但是磁通量的变化率为零，A错误；交流电的周期为T，一个周期内电流方向改变两次，则灯泡中的电流方向每秒改变次，B错误；交流电的电动势最大值：EmnBS，则线框中产生感应电动势的表达式为enBSsint，C正确；交流电电压的有效值为U1，则，D错误92019西藏拉萨中学检测(多选)如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象分别如图乙中曲线a、b所示，则()A两次t0时刻线圈平面均与中性面垂直B曲线a、b对应的线圈转速之比为3：2C曲线a表示的交变电动势频率为25 HzD曲线b表示的交变电动势为10 V答案：BC解析：由题图乙可知，两次t0时刻，感应电动势为0，则说明线圈平面与磁场垂直，即线圈平面在中性面位置，A错误；由题图乙可知，两次的周期之比为Ta：Tb4 ：62：3，因为转速等于周期的倒数，故转速之比为3：2，B正确；曲线a的周期为Ta4102 s，故曲线a表示的交变电动势频率为f25 Hz，C正确；因为曲线a的最大值为15 V，即15 VNBSa，对于曲线b而言，EbNBSb，由于a：b3：2，故Eb10 V，故它的有效值为5 V，D错误10.2019湖南省长沙市长郡中学测试如图所示，矩形线圈abcd绕轴OO匀速转动产生交流电，在图示位置开始计时，且按图示方向转动，则下列说法正确的是()At(T为周期)时感应电流沿abcda方向Bt0时穿过线圈的磁通量最大，产生的感应电流最大C若转速增大为原来的2倍，则交变电流的频率是原来的4倍D若转速增大为原来的2倍，则产生的电流有效值为原来的4倍答案：A解析：t(T为周期)时，根据楞次定律，则有感生电流沿abcda方向，A正确；当t0时穿过线圈的磁通量最大，而产生的感应电动势为零，则产生的感应电流也为零，B错误；若转速增大为原来的2倍，根据转速与频率成正比的关系，则交变电流的频率是原来的2倍，C错误；若转速增大为原来的2倍，则感应电动势的最大值也增大为原来的2倍，因此最大感应电流也增大为原来的2倍，所以产生的电流有效值为原来的2倍，D错误112019河北省廊坊一中模拟如图所示，将一根绝缘硬金属导线弯曲成一个完整的正弦曲线形状，它通过两个小金属环与长直金属杆导通，图中a、b间距离为L，导线组成的正弦图形顶部或底部到杆的距离都是d.右边虚线范围内存在磁感应强度大小为B、方向垂直于弯曲导线所在平面向里的匀强磁场，磁场区域的宽度为，现在外力作用下导线沿杆以恒定的速度v向右运动，t0时刻a环刚从O点进入磁场区域则下列说法正确的是()At时刻，回路中的感应电动势为BdvBt时刻，回路中的感应电动势为2BdvCt时刻，回路中的感应电流第一次开始改变方向Dt时刻，回路中的感应电流第一次开始改变方向答案：D解析：当t时，导线切割磁感线的有效长度为0，所以感应电动势为0，A错误；当t时，导线切割磁感线的有效长度为d，所以感应电动势EBdv，B错误；由EBdvsintBdvsintBdvsin可知，在vt0.5L处感应电流第一次改变方向，所以t时刻，回路中的感应电流第一次开始改变方向，C错误，D正确122019河北省冀州中学摸底图甲、乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示的电压按正弦规律变化下列说法正确的是()A图甲表示交流电，图乙表示直流电B图甲电压的有效值为220 V，图乙电压的有效值小于220 VC图乙电压的瞬时值表达式为u220sin100t (V)D图甲电压经过匝数比为1：10的变压器变压后，频率变为原来的10倍答案：B解析：由于两图中表示的电流方向都随时间做周期性变化，因此都为交流电，A错误；相同时刻，图甲电压与图乙电压对比，根据有效值的定义可知，图甲中电压的有效值要比图乙中电压的有效值大，故B正确；图乙电压随时间不是按正弦规律变化，C错误；理想变压器变压后，改变的是电压，而频率不发生变化，D错误13(多选)某兴趣小组自制一小型发电机，使线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴转动，穿过线圈的磁通量随时间t按正弦规律变化的图象如图所示，线圈转动周期为T，线圈产生的电动势的最大值为Em.线圈的电阻为r，该线圈与电阻为R的纯电阻用电器构成闭合回路，则()A线圈匝数为nB电阻为R的用电器的电功率为C在0时间内通过用电器的电荷量为qD若线圈转速增大为原来的2倍，线圈中电动势的瞬时值为Emcos答案：AC解析：线圈中电动势的瞬时值enBScos，而mBS，所以线圈匝数为n，选项A正确；电路中电流的有效值为I，用电器的电功率为，选项B错误，在0时间内通过用电器的电荷量为qn，选项C正确；若线圈转速增大为原来的2倍，线圈中电动势的瞬时值e12Emcos，所以选项D错误14(多选)如图甲所示是一台小型发电机的构造示意图，线圈逆时针转动，产生的感应电动势e随时间t变化的正弦规律图象如图乙所示，发电机线圈的内阻不计，外接灯泡的电阻为R12 .则()A在t0.01 s的时刻，穿过线圈的磁通量最大B电压表的示数为6 VC灯泡消耗的电功率为3 WD若其他条件不变，仅将线圈的转速提高一倍，则线圈产生的感应电动势的表达式e12sin100t(V)答案：AC解析：在t0.01 s时刻，感应电动势为零，则线圈平面位于中性面，穿过线圈的磁通量最大，选项A正确；由图乙可知线圈产生的感应电动势的最大值为Em6 V，电压表测量的为有效值E，故示数为 V6 V，选项B错误；灯泡消耗的电功率P W3 W，选项C正确；未提高转速前，线圈转动的周期为0.02 s，瞬时感应电动势表达式为eEmsin6sin100t(V)转速提高一倍后，由2n可知，线圈转动的角速度变为原来的2倍，瞬时感应电动势也变为原来的2倍，故产生的感应电动势的表达式应为e12sin200t(V)，选项D错误15如图所示的坐标系中，第三象限存在垂直纸面向外的匀强磁场，第一象限存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小均为B，一半径为R、顶角为直角的弧形导体框由t0时刻从如图所示的位置开始以O为圆心，以恒定的角速度沿逆时针的方向转动，已知该导体框的电阻为r.则导体框转动一周的过程中导体框中产生的感应电流的有效值为()A. B.C. D0答案：A解析：从图示位置转过90的过程中，即在0时间内，导体框的OA边切割第三象限的磁场线，则导体框中的感应电动势为EBR2，感应电流沿逆时针方向；在转过90至180的过程中，即在的时间内，导体框中的感应电动势仍为EBR2，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，导体框中的感应电动势仍为EBR2，感应电流沿顺时针方向；在转过270至360的过程中，即在T时间内，导体框中的感应电动势仍为EBR2，感应电流沿顺时针方向根据电流有效值的定义可知，该交流电的有效值大小为I，A正确16(多选)如图所示，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R，线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度匀速转动，从图示位置开始计时下列说法正确的是()A当转过60时，感应电动势的瞬时值为B当转过60时，感应电流的瞬时值为C在转过60的过程中，感应电动势的平均值为D在转过90的过程中，感应电流的有效值为答案：ACD解析：因为线框从中性面开始计时，所以感应电动势的瞬时值表达式为eBSsint，转过60时，感应电动势的瞬时值e0BSsin60BS，感应电流的瞬时值为i0，故A正确，B错误；转过60的时间为t，磁通量变化量21BScos60BSBS，感应电动势的平均值为|，故C正确；感应电流的最大值为Imax，感应电流的有效值I，故D正确课时测评 综合提能力课时练赢高分1.2019湖北黄冈中学模拟(多选)有一个交变电流U311sin314t(V)，则下列说法中正确的是()A这个交变电流的频率是50 HzB它可以使“220 V100 W”的灯泡正常发光C用交流电压表测量时，读数为311 VD使用这个交变电流的用电器，每通过1 C的电荷量时，电流做功220 J答案：ABD解析：由瞬时值表达式可知Um311 V，314 rad/s，频率f50 Hz，选项A正确；电压的有效值U有220 V，可以使“220 V100 W”的灯泡正常发光，选项B正确；交流电表读数为有效值，选项C错误；每通过1 C的电荷量时，电流做功WqU有220 J，选项D正确22019黑龙江哈六中模拟两个完全相同的电热器，分别通以图甲、乙所示的峰值相等的矩形交变电流和正弦式交变电流，则这两个电热器的电功率之比P甲P乙等于()A.：1 B2：1C4：1 D1：1答案：B解析：矩形交变电流的有效值I1Im，正弦式交变电流的有效值I2，根据电功率公式PI2R，得P甲：P乙I：II：22：1，故选项B正确32019上海静安区模拟如图所示，虚线上方是有界匀强磁场，扇形导线框绕垂直于框面的轴O以角速度沿逆时针方向匀速转动，线框中感应电流方向以逆时针方向为正，则下图中能正确反映线框转动一周过程中感应电流随时间变化的图象是()答案：A解析：当线框进入磁场时，通过线框的磁通量的变化率不变，即感应电动势及感应电流大小不变，由右手定则可知，电流方向为逆时针方向，为正值，当线框全部进入磁场后，通过线框的磁通量不变，线框中无感应电流，故A正确，B、C、D错误4.2019黑龙江省大庆市质量检测(多选)如图所示，N匝矩形导线框在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴OO匀速转动，线框面积为S，线框的电阻、电感均不计，外电路接有电阻R、理想电流表A和二极管D.电流表的示数为I，二极管D具有单向导电性，即正向电阻为零，反向电阻无穷大下列说法正确的是()A导线框转动的角速度为B导线框转动的角速度为C导线框转到图示位置时，线框中的磁通量最大，瞬时电动势为零D导线框转到图示位置时，线框中的磁通量最大，瞬时电动势最大答案：AC解析：导线框产生的最大感应电动势EmNBS.根据二极管的特点可知，在一个周期内只有半个周期回路中有电流，根据交变电流的热效应可知2RI2RT，解得，故A正确，B错误；导线框转到图示位置时，即导线框位于中性面位置，线框中的磁通量最大，瞬时电动势为零，故C正确，D错误52016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答案：BC解析：当导线框进入磁场时，两导线框切割磁感线的有效长度不变，且又匀速旋转切割磁感线，根据EBRvBRBR2，可得产生的感应电动势恒定，故产生恒定的电流，不是正弦式交流电，选项A错误；感应电流的周期和导线框的运动周期相等，两导线框中感应电流的周期都等于T，选项B正确；在t时，两导线框中产生的感应电动势相等，都等于EBR2，选项C正确；导线框M在整个周期T内，始终有一个边在切割磁感线，线框N在进入磁场后，0和T内有感应电动势，其余时间没有感应电动势产生，所以二者感应电流的有效值不相等，选项D错误6.2019江西八校联考将硬导线中间一段折成半圆形，使其半径为R，让它在磁感应强度为B，方向如图所示的匀强磁场中绕轴MN匀速转动导线在a、b两处通过电刷与外电路连接，外电路接有额定功率为P、电阻为r的小灯泡并正常发光电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，则下列说法中正确的是()A半圆形硬导线的转速为B半圆形硬导线的转速为C线圈从图示位置转90过程中通过小灯泡的电荷量为D线圈从图示位置转90过程中通过小灯泡的电荷量为零答案：A解析：转动的半圆形导线切割磁感线，产生感应电动势直接给灯泡供电，因灯泡此时正常发光，则其功率为P，电阻为r，设线圈转速为n，则感应电动势的有效值E有，由P得：EPr，可求得：n，则A对、B错；线圈从图示位置转90的过程中通过灯泡的电荷量q，则C、D错72019安徽“江南十校”联考(多选)如图所示，处在垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场中的单匝矩形线框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.在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矩形线框转过半周时，通过线框的电流为零C矩形线框转动一周时，通过线框的电流为D矩形线框在转动半周过程中产生的热量为答案：ABD解析：矩形线框产生正弦式交变电流，则产生的感应电动势最大值EmBl1l2，所以有效值EBl1l2，A正确；当矩形线框转过半周时，线框平面与磁场垂直，磁通量最大，磁通量变化量为零，感应电动势为零，感应电流为零，B正确；转过一周时，通过线框的电流为零，C错误；矩形线框在转动半周过程中产生的热量Qt，D正确8一个氖泡指示灯，其发光需要电压超过50 V，在它发光的情况下逐渐降低电压，要降到50 V时才熄灭，氖泡两极不分正负，现有峰值为100 V、频率为50 Hz的正弦交流电压加在氖泡指示灯两端，则在一小时内氖泡指示灯发光的时间为()A10 min B25 minC30 min D35 min答案：B解析：根据题意交流电电压瞬时值的表达式为e100sin100t(V)，T s，则在前半个周期内，当t时，开始发光，tT时，停止发光，发光时间为tTT，整个周期发光时间为2tT，故一个小时内的发光时间为tT1 500 s25 min，B正确9(多选)电路如图甲所示，电阻R的阻值为484 ，C为电容器，L为直流电阻不计的电感线圈，开关S断开，当接上如图乙所示的电压u，下列说法正确的是()AR上的电压应等于155.5 VB电压表的示数为220 VC电阻R消耗的功率小于50 WD为保证闭合开关S后电容器不被击穿，该电容器的耐压值不得小于311 V答案：CD解析：设电压表的读数为U，根据电压有效值的概念应有T0，解得U110 V155.5 V，即电压表的示数应为155.5 V，由于线圈的自感作用，电阻R两端的电压应小于155.5 V，所以A、B错误；当不考虑线圈的自感作用时，电阻R消耗的功率为P W50 W，所以由于线圈的自感作用，电阻R消耗的功率一定小于50 W，所以C正确；根据电源电压图象可知，电源的电压最大值为311 V，电容器的耐压值不能小于311 V，所以D正确10.如图所示，面积为S的矩形线圈共N匝，线圈总电阻为R，在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中以竖直线OO为轴，以角速度匀速旋转，图示位置C与纸面共面，位置A与位置C成45角线圈从位置A转过90到达位置B的过程中，下列说法正确的是()A平均电动势为NBSB通过线圈某一截面的电荷量qC在此转动过程中，外界对线圈做的总功为D在此转动过程中，电流方向会发生改变答案：A解析：线圈从位置A转过90到达位置B的过程中，2BScos45BS，t，根据N，得NBS，故A正确根据N，qtN，故B错误产生电动势的峰值EmNBS，则有效值E，则WQt，从A转过90过程中，电动势有效值不等于，故C错误线圈每经过中性面一次，电流方向改变，线圈从位置A转过90到达位置B的过程中，电流方向不变，故D错误11.如图所示，虚线两侧有垂直线框平面磁感应强度均为B的匀强磁场，直角扇形导线框半径为L、总电阻为R，绕垂直于线框平面的轴O以角速度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()A. B.C. D.答案：B解析：线框从图示位置转过90的过程中，即在0内，穿过闭合线框的磁通量不变，线框内无感应电流；在转过90至180的过程中，即在内，线框中的感应电动势为EBL2，大小恒定不变，感应电流沿逆时针方向；在转过180至270的过程中，即在内，穿过闭合线框的磁通量不变，线框内无感应电流；在转过270至360的过程中，即在T内，线框中的感应电动势为EBL2，大小恒定不变，感应电流沿顺时针方向根据以上分析，画出一个周期内感应电动势Et图象(图象略)，利用电流的热效应计算感应电动势的有效值为U有，所以I有，选项B正确122019内蒙古包头测评(多选)有一种家用电器，图甲是其电路工作原理图，当电阻丝接在U311sin100t(V)的交流电源上后，电阻丝开始加热，当其温度达到某一数值时，自动控温装置P启动，使电阻丝所接电压变为按图乙所示波形变化(部分仍为正弦波)，从而进入保温状态不计电阻丝阻值的变化，则下列说法正确的是()AP启动后，电阻丝的功率变为原来的一半BP启动后，电阻丝所接电压的频率变为原来的一半CP启动后，电压表的读数大约是原来的0.5倍DP启动后，电压表的读数大约是原来的0.7倍答案：AD解析：P启动前电阻丝的功率P1，结合乙图可知电阻丝的功率P2，由有效值定义有0T，得P2，则知P12P2，A正确；P启动前所接电压的频率f Hz50 Hz，启动后所接电压的频率f Hz50 Hz，则B错误；电压表测有效值，启动前U有 V，又由启动前后功率关系可知，启动后U有U有0.7U有，则C错误，D正确