高考物理一轮复习课时分层集训31交变电流的产生及描述新人教版.doc

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1、1 / 12【2019【2019 最新最新】精选高考物理一轮复习课时分层集训精选高考物理一轮复习课时分层集训 3131交变电流的产生及描述新人教版交变电流的产生及描述新人教版(限时：40 分钟)基础对点练交变电流的产生1(2018武汉模拟)如图 11116 所示，一矩形线圈 abcd 放置在匀强磁场中，并绕过 ab、cd 中点的轴 OO以角速度 逆时针匀速转动若以线圈平面与磁场夹角 0时(如图)为计时起点，并规定当电流自 a 流向 b 时电流方向为正则下列四幅图中正确的是( )图 11116D D 从图可看出线圈从垂直于中性面开始旋转，所以是从图可看出线圈从垂直于中性面开始旋转，所以是余弦函数

2、，根据楞次定律可以判断出电流方向，写出电余弦函数，根据楞次定律可以判断出电流方向，写出电流的瞬时表达式即可求解流的瞬时表达式即可求解从图可看出线圈从垂直于中性面开始旋转，由楞次定律可判断，初始时刻电流方向为 b 到 a，根据法拉第电磁感应定律可得此时产生的感应电流负向最大，故瞬时电流的表达式为 iImcos t，故 D 正确2在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图 11117 甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则( )图 11117At0.005 s 时线圈平面与磁场方向平行2 / 12Bt0.010 s 时线圈的磁通量变化率最大C线圈产生的交变电动势频率为 1

3、00 HzD线圈产生的交变电动势的有效值为 311 VA A tt0.0050.005 s s 时线圈平面与磁场方向平行，感应电动时线圈平面与磁场方向平行，感应电动势最大，选项势最大，选项 A A 正确；正确；t t0.0100.010 s s 时线圈的磁通量最大，时线圈的磁通量最大，变化率最小，选项变化率最小，选项 B B 错误；线圈产生的交变电动势周期错误；线圈产生的交变电动势周期为为 0.020.02 s s，频率为，频率为 5050 HzHz，选项，选项 C C 错误；线圈产生的交错误；线圈产生的交变电动势的最大值为变电动势的最大值为 311311 V V，选项，选项 D D 错误错误

4、 3一边长为 L 的正方形单匝线框绕垂直于匀强磁场的固定轴转动，线框中产生的感应电动势 e 随时间 t 的变化情况如图 11118 所示已知匀强磁场的磁感应强度为 B，则结合图中所给信息可判定( ) 【导学号：84370471】图 11118At1 时刻穿过线框的磁通量为 BL2Bt2 时刻穿过线框的磁通量为零Ct3 时刻穿过线框的磁通量变化率为零D线框转动的角速度为Em BL2D D t1t1 时刻，感应电动势最大，穿过线框的磁通量应为时刻，感应电动势最大，穿过线框的磁通量应为零，零，A A 错误；错误；t2t2 时刻，穿过线框的磁通量最大为时刻，穿过线框的磁通量最大为mmBL2BL2，B

5、B 错误；错误；t3t3 时刻，感应电动势最大，则磁通时刻，感应电动势最大，则磁通量变化率也最大，量变化率也最大，C C 错误；交变电流的最大值为错误；交变电流的最大值为EmEmBL2BL2，则，则 ，D D 正确正确 (多选)图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极 N、S 间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A 为交流电流3 / 12表线圈绕垂直于磁场的水平轴 OO沿逆时针方向匀速转动，从图甲所示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示以下判断正确的是( )A电流表的示数为 10 AB线圈转动的角速度为 50 rad/sCt0.01 s 时，线圈平面与磁场方向平行Dt0.02 s

6、时，电阻 R 中电流的方向自右向左ACAC 电流表测量的是电路中电流的有效值电流表测量的是电路中电流的有效值 I I1010 A A，选，选项项 A A 正确由题图乙可知，正确由题图乙可知，T T0.020.02 s s，所以，所以100100 rad/srad/s，选项，选项 B B 错误错误t t0.010.01 s s 时，电流时，电流最大，线圈平面与磁场方向平行，选项最大，线圈平面与磁场方向平行，选项 C C 正确正确t t0.020.02 s s 时，线圈所处的状态就是图示状况，此时时，线圈所处的状态就是图示状况，此时 R R 中电流的中电流的方向自左向右，选项方向自左向右，选项 D

7、 D 错误错误 有效值的计算4如图 11119 所示为某一线圈交流电的电流时间关系图象(前半个周期为正弦波形的)，则一个周期内该电流的有效值为( )图 11119B.I0A.I0 D.I0C.I0 B B 设电流的有效值为设电流的有效值为 I I，由，由 I2RTI2RT2R2R(2I0)2R(2I0)2R，解得解得 I II0.I0.5(多选)如图 11120 所示，甲、乙为两种电压的波形，其中图甲所示的电压按正弦规律变化，图乙所示的电压波形是正弦函数图象的一部分下列说法正确的是( )图 111204 / 12A图甲、图乙均表示交变电流B图甲所示电压的瞬时值表达式为 u20sin 100t(

8、V)C图乙所示电压的有效值为 20 VD图乙所示电压的有效值为 10 VABDABD 根据交变电流的定义，图甲、图乙均表示交变电根据交变电流的定义，图甲、图乙均表示交变电流，选项流，选项 A A 正确；图甲所示电压最大值为正确；图甲所示电压最大值为 UmUm2020 V V，周，周期为期为 0.020.02 s s，则电压的瞬时值表达式，则电压的瞬时值表达式 u uUmsintUmsint20sin20sin 100t(V)100t(V)，选项，选项 B B 正确；根据有效值的定义有正确；根据有效值的定义有T T，解得图乙所示电压的有效值为解得图乙所示电压的有效值为 U U1010 V V，选

9、项，选项 C C 错误，错误，D D正确正确 6如图 11121 甲所示的电路，已知电阻 R1R2R，和 R1 并联的 D 是理想二极管(正向电阻可视为零，反向电阻为无穷大)，在A、B 之间加一个如图乙所示的交变电压(电压为正值时，UAB0)由此可知( ) 【导学号：84370472】甲 乙 图 11121A在 A、B 之间所加的交变电压的周期为 2 sB在 A、B 之间所加的交变电压的瞬时值表达式为u20sin 100t(V)C在 A、B 之间所加的交变电压的最大值为 20 VD加在 R2 上电压的有效值为 20 VB B 由题图乙可知交变电压的周期由题图乙可知交变电压的周期 T T0.02

10、0.02 s s，选项，选项 A A错误错误A A、B B 间所加交变电压的瞬时值表达式间所加交变电压的瞬时值表达式 u u20sin20sin 100t(V)100t(V)，选项，选项 B B 正确在正确在 A A、B B 之间所加的交变电压之间所加的交变电压5 / 12的最大值为的最大值为 20V20V，有效值为，有效值为 2020 V V，选项，选项 C C 错误由于电错误由于电阻阻 R1R1 和和 R2R2 串联，电压为正值的半个周期电阻串联，电压为正值的半个周期电阻 R1R1 被二极被二极管短路，管短路，R2R2 上电压的有效值为上电压的有效值为 2020 V V，电压为负值的半个，

11、电压为负值的半个周期，二极管中无电流通过，电阻周期，二极管中无电流通过，电阻 R1R1 和和 R2R2 串联，串联，R2R2 上上电压的有效值为电压的有效值为 1010 V V，根据有效值的定义可，根据有效值的定义可得得TT，解得加在，解得加在 R2R2 上电压的有效值为上电压的有效值为 U U5 5 V V，选项，选项 D D 错误错误 7先后用不同的交流电源给同一盏灯供电，第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化(如图 11122 甲所示)；第二次灯泡两端的电压变化规律如图 11122 乙所示若甲、乙图中的 U0、T 所表示的电压、周期值是相同的，则以下说法正确的是( )图 11122A第

12、一次，灯泡两端的电压有效值是U0 2B第二次，灯泡两端的电压有效值是3U0 2C第一、第二次，灯泡的电功率之比是 29D第一、第二次，灯泡的电功率之比是 15D D 第一次，灯泡两端电压的有效值为第一次，灯泡两端电压的有效值为 U1U1，功率，功率 P1P1 . .第二次，设灯泡两端电压的有效值为第二次，设灯泡两端电压的有效值为 U2U2，则，则T T，解得，解得 U2U2U0U0，功率，功率 P2P2，则，则 P1P2P1P21515，故故 A A、B B、C C 错误，错误，D D 正确正确 通过一阻值 R700 的电阻的交变电流如图所示，其周期为 1 s电阻两端电压的有效值为( )B28

13、 VA12 V D8 VC15 V B B 根据图象，周期根据图象，周期 T T1 1 s s，设该交变电流的电压有效，设该交变电流的电压有效6 / 12值为值为 U,0U,00.40.4 s s 的时间间隔为的时间间隔为 t1t10.40.4 s,0.4s,0.40.50.5 s s的时间间隔的时间间隔 t2t20.10.1 s s，根据电流的热效应，由，根据电流的热效应，由2(IRt12(IRt1IRt2)IRt2)，解得，解得 U U2828 V V，B B 正确正确 “四值”的理解应用8如图 11123 所示是某种交变电流随时间变化的图线，i0 部分的图线是一个正弦曲线的正半周，i0

14、部分的图线是另一个正弦曲线的负半周，其最大值如图中所示，由图象可知( )图 11123A这种交变电流的周期为 TB这种交变电流的周期为 4TC这种交变电流的有效值为 I0D这种交变电流的有效值为 I0C C 交变电流的周期为交变电流的周期为 3T3T，选项，选项 A A、B B 错误在错误在 0 0 到到 T T时间内交变电流的有效值为时间内交变电流的有效值为 2I02I0，在，在 T T 到到 3T3T 时间内交变时间内交变电流的有效值为电流的有效值为 I0I0，根据有效值的定义可得，根据有效值的定义可得(2I0)(2I0)2RT2RTIR(2T)IR(2T)I2R(3T)I2R(3T)，解

15、得，解得 I II0I0，选项，选项 C C 正确，正确，D D 错错误误 9(多选)(2017安徽“江南十校”联考)如图 11124 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.在 t0 时刻线框平面与纸面重合，下列说法正确的是( )图 11124A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，通过线框的瞬时电流为零7 / 12C矩形线框转动一周时，通过线框的电荷量为Bl1l2 RD矩形线框在转动半周过程中产生的热量为B2l2 1l2 2 2RAB

16、DABD 矩形线框转动产生正弦交变电流最大值：矩形线框转动产生正弦交变电流最大值：EmEmBl1l2Bl1l2，有效值，有效值 E EBl1l2Bl1l2，故，故 A A 正确；转过正确；转过半周，线圈平面与磁场垂直，磁通量最大，感应电动势半周，线圈平面与磁场垂直，磁通量最大，感应电动势为零，瞬时电流为零，为零，瞬时电流为零，B B 正确；转过一周通过横截面的正确；转过一周通过横截面的电荷量为零，电荷量为零，C C 错误；转过半周时间内产生的热量为错误；转过半周时间内产生的热量为Q Qt t，D D 正确正确 10(多选)如图 11125 所示，垂直于纸面向里、磁感应强度大小为 B 的匀强磁场

17、以虚线为界，虚线左侧磁场范围足够大，单匝矩形线圈的中轴线与磁场边界重合，线圈以恒定的角速度 绕中轴线转动，线圈所围面积为 S，线圈导线的总电阻为 R.t0 时刻线圈平面与纸面重合，则下列说法正确的是( ) 【导学号：84370473】图 11125At 时刻线圈中电流的瞬时值为 sin tB线圈中电流的有效值为2BS4RC线圈中电流的最大值为2BS4RD线圈消耗的电功率为BS2 RABAB 电动势的最大值应为电动势的最大值应为 EmEm，t t0 0 时，时，e e0 0，因此，因此电动势瞬时值表达式应为电动势瞬时值表达式应为 e eBSsinBSsin tt，电流瞬时值，电流瞬时值表达式为表

18、达式为 i isinsin tt，A A 项正确；电流的有效值项正确；电流的有效值 I I，最大值最大值 ImIm，B B 项正确，项正确，C C 项错误；线圈消耗的电功率项错误；线圈消耗的电功率8 / 12P PI2RI2R，D D 项错误项错误 11(多选)如图 11126 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( )图 11126A平均电动势为 NBSB通过线

19、圈某一截面的电荷量 q2 2NBSRC在此转动过程中，外界对线圈做的总功为N2B2S2 4RD在此转动过程中，电流方向会发生改变ACAC 线圈从位置线圈从位置 A A 转过转过 9090到达位置到达位置 B B 的过程中，的过程中，2BScos2BScos 4545BSBS，tt，根据，根据 E EN N，得，得E ENBSNBS，故，故 A A 正确；根据正确；根据 E EN N，q qttN N，故，故 B B错误；产生电动势的峰值错误；产生电动势的峰值 EmEmNBSNBS，则有效值，则有效值 E E，则则 W WQ Qtt，故，故 C C 正确；线圈经过中性面，电流方正确；线圈经过中性

20、面，电流方向改变，线圈从位置向改变，线圈从位置 A A 转过转过 9090到达位置到达位置 B B 的过程中，的过程中，电流方向不变，故电流方向不变，故 D D 错误错误 考点综合练12(多选)(2016全国卷)如图 11127 所示，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( )9 / 12图 11127A两导线框中均会产

21、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BCBC 两导线框匀速转动切割磁感线产生感应电动势的大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，选项小不变，选项 A A 错误；导线框的转动周期为错误；导线框的转动周期为 T T，则感应，则感应电流的周期也为电流的周期也为 T T，选项，选项 B B 正确；在正确；在 t t时，切割磁感线时，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，的有效长度相同，两导线框中产生的感应电动势相等，选项选项 C C 正确；正确；M M 导线框

22、中一直有感应电流，导线框中一直有感应电流，N N 导线框中只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，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，选项感应电流的有效值不相等，选项 D D 错误错误 13(多选)一单匝矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时产生正弦式交变电流，其电动势的变化规律如图 11128a所示，当调整线圈转速后，电动势的变化规律如图 b 所示以下关于这两个正弦式交变电流的说法正确的是( ) 【导学号：84370474】图 11128A从图线可算出穿过线圈磁通量的最大值B线圈先后两次转速之比为 23C在图线 a 和 b

23、中，t0 时刻穿过线圈的磁通量均为零D图线 b 电动势的瞬时值表达式为 e100sin(V)ADAD EamEam150150 V VBSaBSamama，aa 10 / 12rad/srad/s5050 rad/srad/s 得得 mm WbWb，故，故 A A 正确；正确；TaTbTaTb0.040.04 s0.06s0.06 s s23.T23.T，所以，所以nanbnanb3232，故，故 B B 错误；错误；t t0 0 时，穿过线圈的磁通量时，穿过线圈的磁通量最大，故最大，故 C C 错误；错误；EbmEbmmm100100 V V，bb rad/s.rad/s.所以所以 e e1

24、00sint(V)100sint(V)，故，故 D D 正确正确 14一个边长为 6 cm 的正方形金属线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，电阻为 0.36 .磁感应强度 B 随时间 t 的变化关系如图 11129 所示，则线框中感应电流的有效值为( )图 11129B.105 AA.105 A D.105 AC.105 A B B 由法拉第电磁感应定律和欧姆定律得由法拉第电磁感应定律和欧姆定律得eS，iB t结合题图可得在 03 s 内，i1 A2105 A在 35 s 内，i2 A3105 A故可作出 i 随时间变化的图象，如图所示由交变电流有效值的定义可得iRt1iRt2i2Rt代入

25、数据可解得 i105 A，故选项 B 正确15如图 11130 所示为交流发电机示意图，矩形线圈的匝数N50 匝，每匝线圈的边长 lab0.4 m，lbc0.2 m，矩形线圈所在处的匀强磁场的磁感应强度 B0.2 T，磁感应强度与线圈轴线垂直，线圈总电阻 r1 ，外接电阻 R9 ，线圈以n r/s 的转速在磁场中匀速转动求：11 / 12图 11130(1)线圈中产生的感应电动势的最大值；(2)若线圈从通过中性面时开始计时，写出回路中电流随时间变化的关系式；(3)交流电压表和电流表的读数；(4)此交流发电机的总功率和输出功率. 【导学号：84370475】解析(1)交变电流感应电动势的最大值E

26、maxNBSNBlablbc500.20.40.22 V160 V.(2)从线圈通过中性面时开始计时，交变电流的表达式为正弦函数由于 2n200 rad/s，Imax16 A故电流随时间变化的关系式i16sin 200t A.(3)电压表和电流表的读数为交变电流的有效值UIR，IImax8 A.所以电压表的读数 U72 V电流表的读数 I8 A.(4)发电机的总功率 PIE，EEmax所以 P8160 W1 280 W发电机的输出功率等于外电路电阻消耗的电功率，即PRIU872 W1 152 W.答案(1)160 V (2)i16sin 200t A(3)72 V 8 A (4)1 280 W 1 152 W12 / 12