2024版新教材高考物理一轮复习特训卷-考点77交变电流的产生和描述.docx

考点77交变电流的产生和描述练基础1.2022·浙江1月如图所示，甲图是一种手摇发电机及用细短铁丝显示的磁场分布情况，摇动手柄可使对称固定在转轴上的矩形线圈转动；乙图是另一种手摇发电机及磁场分布情况，皮带轮带动固定在转轴两侧的两个线圈转动下列说法正确的是（）A甲图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场B乙图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场C甲图中线圈转动时产生的电流是正弦交流电D乙图中线圈匀速转动时产生的电流是正弦交流电2.2023·浙江山水联盟5月联考教学用交流发电机示意图如图所示矩形线圈ABCD在匀强磁场中绕其中心轴OO匀速转动，某时刻线圈平面与磁感线垂直下列说法正确的是（）A此时产生的感应电流最大B此时线圈平面处在中性面上C此时线圈磁通量变化率最大D此时开始再转半个周期，线圈磁通量变化量为零3.一正弦式交变电流的i ­ t图像如图所示下列说法正确的是（）A在t0.4 s时电流改变方向B该交变电流的周期为0.5 sC该交变电流的表达式为i2cos （5t） AD该交变电流的有效值为A4.2022·广东卷如图是简化的某种旋转磁极式发电机原理图定子是仅匝数n不同的两线圈，n1>n2，二者轴线在同一平面内且相互垂直，两线圈到其轴线交点O的距离相等，且均连接阻值为R的电阻，转子是中心在O点的条形磁铁，绕O点在该平面内匀速转动时，两线圈输出正弦式交变电流不计线圈电阻、自感及两线圈间的相互影响，下列说法正确的是（）A两线圈产生的电动势的有效值相等B两线圈产生的交变电流频率相等C两线圈产生的电动势同时达到最大值D两电阻消耗的电功率相等5.2023·山东日照三模（多选）如图所示为一小型交流发电的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度大小BT.矩形线框ABCD匝数n100，面积S0.02 m2，线圈内阻r5 ，线圈绕垂直于磁场的水平轴OO逆时针匀速转动，角速度100 rad/s矩形线框通过滑环与R15 的电阻相连，电压表为理想电表则（）A线圈从图示位置开始计时，产生感应电动势的表达式e200cos （100t）（V）B线圈从图示位置开始转过90°时，电压表示数为零C该交流电可以直接加在击穿电压为200 V的电容器上D在0.5 s的时间内电阻R上产生的热量为750 J6.（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v0.4sint（m/s），则下列说法正确的是（）A波浪发电产生电动势e的瞬时值表达式为e64sint（V）B灯泡中电流i的瞬时值表达式为isint（A）C灯泡的电功率为120 WD灯泡两端电压的有效值为30V7.2023·陕西西安一模（多选）如图1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像如图2中曲线a、b所示，则（）A两次t0时刻线圈平面均与中性面重合B曲线a、b对应的线圈转速之比为23C曲线a表示的交变电动势频率为25 HzD曲线b表示的交变电动势有效值为10 V8.2023·山东潍坊三模如图所示为一台教学用手摇式交流发电机，当缓慢摇动大皮带轮手柄时，连接在发电机上的小灯泡就会一闪一闪地发光已知大皮带轮半径为R，小皮带轮半径为r，摇动手柄的角速度为，且摇动过程中皮带不打滑，以下判断正确的是（）A发电机产生的交变电流频率为B小灯泡闪烁的频率为C小灯泡的瞬时功率等于通过小灯泡的电流、电压二者有效值的乘积D发电机启动阶段，当手摇转速加倍后，小灯泡的功率变为2倍9.2023·山东青岛二模（多选）如图甲，水平面内固定放置间距为L的两平行金属直导轨，左端接有阻值为R的电阻，两导轨间存在方向垂直导轨平面向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场t0时，一质量为m、长为L的导体棒在沿x轴方向的外力F作用下，从AA位置开始做简谐运动，平衡位置OO与AA间的距离为x0.导体棒的速度随时间变化的图像是如图乙所示的正弦曲线不计摩擦阻力和其他电阻，导体棒始终与导轨垂直下列说法正确的是（）A外力F随时间t变化规律为FB00.5 s内，通过R的电荷量为C00.5 s内，R上产生的焦耳热为D00.5 s内，外力F做的功为考点77交变电流的产生和描述练基础1答案：A解析：图中细短铁丝被磁化之后，其作用相当于小磁针，根据其分布特点可判断出甲图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场，故选项A正确；而乙图中，磁针分布的方向并不相同，则线圈转动区域磁场不能看成匀强磁场，故选项B错误；根据发电机原理可知，甲图中线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的转轴匀速转动时才能产生正弦交流电，故选项C错误；乙图中线圈匀速转动时，由于线圈切割磁感线的速度方向始终与磁场垂直且所在位置的磁感应强度大小不变，所以匀速转动时产生的是大小恒定的电流，故选项D错误2答案：B解析：由图可知，此时线圈平面与磁场方向垂直，穿过线圈的磁通量最大，但此时的磁通量变化率为零，感应电动势为零，感应电流为零，线圈平面处在中性面上，A、C错误，B正确；假设此时线圈的磁通量为0BS，从此时开始再转半个周期，线圈磁通量变化量为BSBS2BS，即线圈磁通量变化量不为零，D错误3答案：C解析：在t0.4 s时电流最大，电流方向不变，A错误；该交变电流的周期为0.4 s，B错误；5，故该交变电流的表达式为i2cos (5t) A，C正确；该交变电流的有效值为 A，D错误4答案：B解析：由于两定子线圈匝数不同，根据法拉第电磁感应定律可知，在两线圈中产生的电动势最大值不相等，有效值不相等，A项错误；由于转子匀速转动的周期等于两定子产生交流电的周期，所以两线圈产生的交变电流频率相等，B项正确；由于两线圈轴线在同一平面内且相互垂直，所以两线圈产生的感应电动势一个在最大值时，另一个为零，C项错误；由于在两线圈中产生的电动势的有效值不相等，根据P可知，两电阻消耗的电功率不相等，D项错误5答案：AD解析：线圈中产生的感应电动势的最大值为EmnBS100××0.02×100 V200V，图示位置线圈平面垂直于中性面，从该时刻开始计时，线圈中产生的感应电动势瞬时值表达式为e200cos (100t)(V)，A正确；电压表示数为交流电压的有效值，所以示数不为零，B错误；该交流电电压最大值为200V，超过电容器的击穿电压200 V，C错误；线圈和R组成闭合电路，电路中电流的有效值为I A10 A，则在0.5 s的时间内电阻R上产生的热量为QI2Rt102×15×0.5 J750 J，D正确6答案：ACD解析：线圈在磁场中切割磁感线，产生电动势最大值为EmaxNBlvmax，其中lD联立解得Emax64 V，则波浪发电产生电动势e的瞬时值表达式为eEmaxsin t64sin t(V)，根据闭合电路欧姆定律有i4sin t(A)，故A正确，B错误；灯泡电流的有效值为I A2A，则灯泡的功率为PI2R120 W，故C正确；灯泡两端电压的有效值为UIR30 V，故D正确7答案：AC解析：由题图2知t0时两次转动产生的瞬时电动势都等于零，A正确；由题图2知两次转动所产生的交变电动势的周期之比TaTb23，再由周期与转速的关系n得nanb32，B错误；因Ta4×102s，故fa25 Hz，C正确；因Ema15 V，而EmNBS，故EmbEma10 V，Eb5 V，D错误8答案：B解析：大皮带轮带小皮带轮边沿线速度大小相等，则有rR，解得小皮带轮的角速度，再由2f，可知发电机线圈转动的频率f，此即为发电机产生的交变电流的频率，A错误；小灯泡发光频率只与电流频率有关，它在一个周期内会闪烁两次，所以闪烁的频率为2f，B正确；小灯泡闪烁，也就是小灯泡亮度时刻变化，说明小灯泡的瞬时功率是时刻变化的，而电流、电压二者有效值的乘积是定值，C错误；若加倍，由EmnBS可知电压最大值加倍，由P2×，可知小灯泡的功率变为原来的4倍，D错误9答案：BCD解析：时间t时刻的速度为vvmsin t(m/s)vmsin t(m/s)，则该时刻的安培力随时间变化关系为F安BILBL，导体棒做简谐振动，则外力F不等于安培力，即外力F随时间t变化规律F，A错误；0.5 s时刻导体棒振动到OO位置，则00.5 s内，通过R的电荷量为qt，B正确；交流电的最大值为EmBLvm，00.5 s内，R上产生的焦耳热为Qt，C正确；00.5 s内，外力F做的功为WQmv，D正确