2021年高考物理一轮复习课时跟踪检测(三十六)交变电流的产生及描述.pdf

课时跟踪检测（三十六）交变电流的产生及描述 A 级基础小题练熟练快 1.(2019临沂一模)如图所示，矩形线圈 abcd 在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴 P1和 P2以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时()A线圈绕 P1转动时的电流等于绕 P2转动时的电流 B线圈绕 P1转动时的电动势小于绕 P2转动时的电动势 C线圈绕 P1和 P2转动时电流的方向相同，都是 abcda D线圈绕 P1转动时 dc 边受到的安培力大于绕 P2转动时 dc 边受到的安培力 解析：选 A 线圈绕垂直于磁场方向的轴转动产生交变电流，产生的电流、电动势及线圈各边所受安培力大小与转轴所在位置无关，故 A 对，B、D 错；图示时刻产生电流的方向为 adcba，故 C 错。2.(多选)(2020衡水模拟)如图所示，线圈 ABCD 匝数 n10，面积 S0.4 m2，边界 MN(与线圈的 AB 边重合)右侧存在磁感应强度 B2 T 的匀强磁场，若线圈从图示位置开始绕 AB 边以 10 rad/s 的角速度匀速转动，则以下说法正确的是()A线圈产生的是正弦交流电 B线圈在转动过程中产生的最大感应电动势为 80 V C线圈转动160 s 时瞬时感应电动势为 40 3 V D线圈产生的感应电动势的有效值为 40 V 解析：选 BD 线圈在有界匀强磁场中将产生正弦半波脉动电流，故 A 错误；电动势最大值 EmnBS80 V，故 B 正确；线圈转动160 s、转过角度6，瞬时感应电动势为 eEmsin640 V，故 C 错误；在一个周期时间内，只有半个周期产生感应电动势，根据有效值的定义有Em2R2RT2ER2RT，可得电动势有效值 EEm240 V，故 D 正确。3已知某电阻元件在正常工作时，通过它的电流按如图所示的规律变化，其中 0T4时间内为正弦交流电的一部分，将一个多用电表(已调至交变电流电流挡)与这个电阻元件串联，则多用电表的读数为()A4 A B 17 A C 19 A D5 2 A 解析：选 B 在 0T4时间内，正弦交流电的有效值为82 A；在T4T2时间内，电流为 0；在T2T 时间内，直流电的电流为 3 2 A。根据交流电有效值的定义可得此交变电流的有效值 I 产生的焦耳热与各段时间产生焦耳热的关系为 I2RT822RT4(3 2)2RT2，解得 I 17 A，选项 B 正确。4(2019唐山模拟)图甲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，线圈的两端经集流环和电刷与 R10 的电阻连接，与电阻 R 并联的交流电压表为理想电表，示数是 10 V。图乙是穿过矩形线圈磁通量 随时间 t 变化的图像。则下列说法正确的是()A电阻 R 的电功率为 20 W B0.02 s 时 R 两端的电压瞬时值为零 CR 两端的电压随时间变化的规律是 u14.1cos 100t(V)D通过 R 的电流随时间变化的规律是 icos 50t(A)解析：选 C 电阻 R 的电功率 PU2R10 W，A 项错误；0.02 s 时穿过线圈的磁通量变化率最大，R 两端的电压瞬时值最大，B 项错误；R 两端的电压 u 随时间 t 变化的规律是 u14.1cos 100t(V)，通过 R 的电流随时间变化的规律是 i1.41cos 100t(A)，C 项正确，D项错误。5图甲所示电压按正弦规律变化，图乙所示电压是正弦交流电的一部分，则下列说法正确的是()A图乙所示的电压也是正弦交流电压 B图甲所示电压的瞬时值表达式为 u10sin(50t)V C图乙所示电压的周期与图甲所示电压周期相同 D图甲所示电压的有效值比图乙所示电压的有效值小 解析：选 D 图乙所示电压只有一部分按正弦交流电压变化，整个不能称为正弦交流电压，选项 A 错误；图甲所示电压的瞬时值表达式为 u10sin(100t)V，选项 B 错误；图乙所示电压的周期为图甲所示电压周期的2倍，选项C错误；图甲所示电压的有效值为5 2 V，对图乙由Um22RT2U2RT，得电压的有效值为 U10 V，因此选项 D 正确。6(2020福州质检)某交流电源电动势随时间变化的规律如图所示，现用该电源对标称值为“5 V 10 W”的电动机供电，电源内阻不计，下列说法正确的是()A电动机的内阻为 2.5 B电动机的发热功率为 10 W C通过电动机的电流为 2 A D通过电动机的电流为 2 2 A 解析：选 C 由题图知该电源电动势最大值 Em5 2 V，则有效值 E5 V，通过电动机的电流 I105 A2 A，电动机是非纯电阻元件，电动机内阻 r52 2.5，电动机的发热功率 P热I2rP总10 W，故 A、B、D 三项错误，C 项正确。7(多选)如图甲所示，标有“220 V 40 W”的灯泡和标有“20 F 320 V”的电容器并联到交流电源上，为交流电压表，交流电源的输出电压如图乙所示，闭合开关。下列 判断正确的是()AtT2时刻，的示数为零 B灯泡恰好正常发光 C电容器不可能被击穿 D的示数保持 110 2 V 不变 解析：选 BC 的示数应是电压的有效值 220 V，故选项 A、D 错误；电压的有效值恰好等于灯泡的额定电压，灯泡正常发光，选项 B 正确；电压的峰值 Um220 2 V311 V，小于电容器的耐压值，故电容器不可能被击穿，选项 C 正确。B 级增分题目练通抓牢 8.(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 T C在 tT8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：选 BC 两导线框匀速转动切割磁感线产生感应电动势的大小不变，选项 A 错误；导线框的转动周期为 T，则感应电流的周期也为 T，选项 B 正确；在 tT8时，切割磁感线的有效长度相同，两导线框中产生的感应电动势相等，选项 C 正确；M 导线框中一直有感应电流，N 导线框中只有一半时间内有感应电流，所以两导线框的电阻相等时，感应电流的有效值不相等，选项 D 错误。9.某研究小组成员设计了一个如图所示的电路，已知纯电阻 R 的阻值不随温度变化。与 R 并联的是一个理想的交流电压表，D 是理想二极管(它的导电特点是正向电阻为零，反向电阻为无穷大)。在 A、B 间加一交流电压，瞬时值 的表达式为 u20 2sin 100t(V)，则交流电压表示数为()A10 V B20 V C15 V D14.1 V 解析：选 D 二极管具有单向导电性，使得半个周期内 R 通路，另半个周期内 R 断路，在正半周内，交流电的有效值为 20 V，故一个周期内的电阻发热为 QU2RT202RT2，解得 U10 2 V14.1 V，选项 D 正确。10.如图所示，一半径为 L 的导体圆环位于纸面内，O 为圆心。环内两个圆心角为 90且关于 O 中心对称的扇形区域内分布有匀强磁场，两磁场的磁感应强度大小均为 B、方向相反且均与纸面垂直。导体杆 OM 可绕 O 转动，M 端通过滑动触点与圆环良好接触，在圆心和圆环间连有电阻 R，不计圆环和导体杆的电阻，当杆 OM 以恒定角速度 逆时针转动时，理想电流表 A 的示数为()A2BL24R BBL24R C2BL22R DBL22R 解析：选 A OM 切割磁感线产生的电动势 EBL22，OM 切割磁感线时产生的感应电流 IER，设电流的有效值为 I有效，则 I有效2RT2I2R14T，解得 I有效2BL24R，选项 A 正确。11.(多选)(2019河北省张家口市期末)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。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22Bl1l2 B矩形线框转过 时的电流强度为零 C矩形线框转动一周，通过线框任意横截面的电荷量为Bl1l2R D矩形线框转过 过程中产生的热量为B2l12l222R 解析：选 ABD 产生正弦式交变电流，最大值为 EmBl1l2，所以有 效值为：E2Bl1l22，故 A 正确；转过 时，线圈平面与磁场垂直，磁通量最大，感应电动势为零，电流为零，故 B 正确；线框转过一周通过横截面的电荷量为零，故 C 错误；根据焦耳定律可得转过 过程中产生的热量为：QI2RtE2RB2l12l222R，故 D 正确。12.(多选)如图所示，边长为 L 的正方形单匝线圈 abcd，其电阻为 r，外电路的电阻为 R，ab 的中点和 cd 的中点的连线 OO 恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度为 B。若线圈从图示位置开始以角速度 绕轴 OO 匀速转动，则以下判断正确的是()A图示位置线圈中的感应电动势最大，为 EmBL2 B闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为 e12BL2sin t C线圈从图示位置转过 180的过程中，流过电阻 R 的电荷量为 q2BL2Rr D线圈转动一周的过程中，电阻 R 上产生的热量为 QB2L4R4Rr2 解析：选 BD 题图所示位置，线圈中通过的磁通量最大，但感应电动势为零，选项 A错误；线圈所围成的闭合电路中产生的感应电动势最大值为 Em12BL2，故对应的瞬时值表达式为 e12BL2sin t，选项 B 正确；由 qRr可得线圈从图示位置转过 180的过程中，流过电阻 R 的电荷量 qBL2Rr，选项 C 错误；电阻 R 上产生的热量应利用有效值求解，即转动一周的过程中产生的热量 QEm2Rr2R2B2L4R4Rr2，选项 D 正确。13(多选)如图甲所示是一种振动发电装置的示意图，半径为 r0.1 m、匝数 n20 的线圈位于辐向分布的磁场中，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右视图如图乙所示)。线圈所在位置的磁感应强度的大小均为 B0.20 T，线圈电阻为 R10.5，它的引出线接有 R29.5 的小电珠 L。外力推动线圈框架的 P 端，使线圈沿轴线做往复运动，线圈运动速度 v 随时间 t 变化的规律如图丙所示(摩擦等损耗不计)，则()A小电珠中电流的峰值为 0.16 A B小电珠中电流的有效值为 0.16 A C电压表的示数约为 1.5 V Dt0.01 s 时外力的大小为 0.128 N 解析：选 AD 由题意及法拉第电磁感应定律知道，线圈在磁场中做往复运动，产生的感应电动势的大小符合正弦曲线变化规律，线圈中的感应电动势的峰值为 EmnBlvnB2rv，故小电珠中电流的峰值为 ImEmR1R2200.2020.129.50.5 A0.16 A，选项 A正确，B 错误；电压表示数为 UIm2R21.07 V，选项 C 错误；当 t0.01 s 也就是T4时，外力的大小为 FnB2rIm0.128 N，选项 D 正确。14(多选)(2020威海质检)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，其磁通量随时间按图乙所示的规律变化，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。则：()A在 t103 s 时，受电线圈中产生电流的大小 2.0 A B在 t103 s 时，c 端电势低于 d 端 C在一个周期内，电阻 R 上产生的热量为 5.7103 J D从 t1到 t2时间内，通过电阻 R 的电荷量为 2103 C 解析：选 AD 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 I1ImEmRr2.0 A，故 A 正确；由楞次定律可以得到此时 c 端电势高于 d 端，故 B 错误；通过电阻的电流的有效值为 IIm2 2 A，电阻在一个周期内产生的热量 QI2RT5.7102 J，故 C 错误；线圈中感应电动势的平均值 E nt，通过电阻 R 的电流的平均值为 I ERr，通过电阻 R 的电荷量 q I t，由题图乙知，在T43T4的时间内，4104 Wb，解得 qnRr2103 C，故 D 正确。