江苏专版高考物理一轮复习课时跟踪检测三十五交变电流的产生及描述05233101

课时跟踪检测（三十五） 交变电流的产生及描述对点训练：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(2018·如皋月考)小型交流发电机的原理图如图所示：单匝矩形线圈ABCD置于匀强磁场中，绕过BC、AD中点的轴OO以恒定角速度旋转，轴OO与磁场垂直，矩形线圈通过滑环与理想交流电流表A、定值电阻R串联，下列说法中不正确的是()A线圈平面与磁场垂直时，交流电流表A的示数最小B线圈平面与磁场平行时，流经定值电阻R的电流最大C线圈转动一圈，感应电流方向改变2次D线圈平面与磁场平行时，通过线圈的磁通量变化率最大解析：选A交流电流表显示的是交流电的有效值，不随线圈的转动而变化，故A错误；线圈与磁场平行时，磁通量最小，磁通量的变化率最大，此时电动势最大，电流最大，故B、D正确；线圈转动一圈，经过两次中性面，感应电流方向改变2次，故C正确。3.(2018·广安期末)如图所示，面积为S的N匝矩形线圈，在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直磁场的轴以角速度匀速转动，就可在线圈中产生正弦交流电。已知闭合回路总电阻为R，图示位置线圈平面与磁场平行，下列说法正确的是()A线圈从图示位置转90°的过程中磁通量的变化量为NBSB线圈在图示位置磁通量的变化率为零C线圈从图示位置转90°的过程中通过灯泡的电量为D线圈从图示位置开始计时，感应电动势e随时间t变化的函数为eNBSsin t解析：选C线圈从图示位置转90°的过程磁通量的变化为BS，故A错误；线圈在图示位置产生的感应电动势最大，磁通量的变化率最大，故B错误；线圈从图示位置转90°的过程中通过灯泡的电量为q，故C正确；线圈从图示位置开始计时，感应电动势e随时间t变化的函数为eNBScos t，故D错误。4某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的交变电流的图像如图所示，由图中信息可以判断()A在A、C时刻线圈处于中性面位置B在B、D时刻穿过线圈的磁通量为零C从AD线圈转过的角度为2D若从OD历时0.02 s，则在1 s内交变电流的方向改变了100次解析：选D由题中交变电流的图像可知，在A、C时刻产生的感应电流最大，对应的感应电动势最大，线圈处于峰值面的位置，选项A错误；在B、D时刻感应电流为零，对应的感应电动势为零，即磁通量的变化率为零，此时磁通量最大，选项B错误；从AD，经历的时间为周期，线圈转过的角度为，选项C错误；若从OD历时0.02 s，则交变电流的周期为0.02 s，而一个周期内电流的方向改变两次，所以1 s内交变电流的方向改变了100次，选项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42×R×32×R×I2RT，解得电流有效值I2.5 A，所以选项D错误。6(2018·冀州中学月考)甲、乙图分别表示两种电压的波形，其中甲图所示的电压按正弦规律变化。下列说法正确的是()A甲图表示交流电，乙图表示直流电B甲图电压的有效值为220 V，乙图电压的有效值小于220 VC乙图电压的瞬时值表达式为u220 sin 100t VD甲图电压经过匝数比为110的变压器变压后，频率变为原来的10倍解析：选B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；由于对应相同时刻，图甲电压比图乙电压大，根据有效值的定义可知，图甲有效值要比图乙有效值大，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，改变是电压，而频率不发生变化，D错误。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(2018·昆山模拟)一个U形金属线框在匀强磁场中绕OO轴以相同的角速度匀速转动，通过导线给同一电阻R供电，如图甲、乙所示。其中甲图中OO轴右侧有磁场，乙图中整个空间均有磁场，两磁场磁感应强度相同。则甲、乙两图中交流电流表的示数之比为()A1B12C14 D11解析：选A题图甲中的磁场只在OO轴的右侧，所以线框只在半周期内有感应电流产生，如图甲，电流表测得是有效值，所以I。题图乙中的磁场布满整个空间，线框中产生的感应电流如图乙，所以I，则II1，即A正确。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2.0×102 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4.0×102 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EII2r6×0.3 W0.32×2 W1.62 W，B错误；从图乙中可知交流电周期为T4×102 s，故在1 s内，回路中电流方向改变n×2×250次，C错误；在4.0×102 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.如图所示为一个小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈的长度ab0.25 m，宽度bc0.20 m，共有n100匝，总电阻r1.0 ，可绕与磁场方向垂直的对称轴OO转动。线圈处于磁感应强度B0.40 T的匀强磁场中，与线圈两端相连的金属滑环上接一个“3.0 V,1.8 W”的灯泡，当线圈以角速度匀速转动时，小灯泡消耗的功率恰好为1.8 W。(不计转动轴与电刷的摩擦)(1)推导发电机线圈产生感应电动势的最大值的表达式EmnBS(其中S表示线圈的面积)。(2)求线圈转动的角速度。(3)线圈以上述角速度转动100周过程中发电机产生的电能。解析：(1)线圈平面与磁场方向平行时产生感应电动势最大，设ab边的线速度为v，该边产生的感应电动势为E1BLabv。与此同时，线圈的cd边也在切割磁感线，产生的感应电动势为E2BLcdv。线圈产生的总感应电动势为：Emn(E1E2)因为LabLcd，所以，Em2nBLabv。线速度v·Lbc，所以EmnBLabLbc，而SLabLbc(S表示线圈的面积)。所以EmnBS。(2)设小灯泡正常发光时的电流为I，则I0.60 A，设灯泡正常发光时的电阻为R，R5.0 。根据闭合电路欧姆定律得：EI(Rr)3.6 V。发电机感应电动势最大值为EmE，EmnBS。解得1.8 rad/s2.55 rad/s。(3)发电机产生的电能为QIEt，t100T100· 。解得Q5.33×102 J。答案：(1)见解析(2)2.55 rad/s(3)Q5.33×102 J考点综合训练11.(2018·泰州模拟)某研究性学习小组进行地磁发电实验，匝数为n、面积为S的矩形金属线框可绕东西方向的水平轴转动，金属线框与微电流传感器组成一个回路，回路的总电阻为R。使线框绕轴以角速度匀速转动，数字实验系统实时显示回路中的电流i随时间t变化的关系如图所示。当线圈平面和竖直方向的夹角为时，电流达到最大值Im。求：(1)该处地磁场的磁感应强度大小B及地磁场方向与水平面间的夹角；(2)线框转动一周时间内回路中产生的焦耳热Q；(3)线框转动时穿过线框的磁通量变化率的最大值m；线框从磁通量变化率最大位置开始转过60°的过程中，通过导线的电荷量q。解析：(1)根据欧姆定律：Im交流电电动势的最大值表达式为：EmnBS则：B线圈平面与磁场方向平行时，感应电流最大，所以地磁场方向与水平面夹角为。(2)根据焦耳定律：QI2RTIT联立得：Q。(3)根据法拉第电磁感应定律：Enm根据：En，I ，qIt，msin ，m 联立得线框从磁通量变化率最大位置开始转过60°的过程中，通过导线的电荷量：qn。答案：(1) B；地磁场方向与水平面夹角为(2)Q(3)mq12(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T1.0×102 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q1.5×103 C。(3)QI12R0I22R0得Q1.6×102 J。答案：(1)0.4 A；电流方向b到a(2)1.5×103 C(3)1.6×102 J1