2022届高考物理全国各地省市最新联考模拟汇编专题三十六交变电流的产生及描述Word版含解析.doc

专题（三十六） 交变电流的产生及描述[A级——基础小题练熟练快]1．(2021·金华调研)一只电阻分别通过四种不同形式的电流，电流随时间变化的情况如下列各图所示，在相同时间内电阻产生热量最大的是(　　)解析：选D　选项A、B中交变电流的有效值都为 A，选项C中恒定电流的大小为1.5 A，选项D中交变电流的有效值为2 A，根据热量的表达式Q＝I2Rt得出选项D正确2．(2021·汉中模拟)一交流电压为u＝100sin (100πt)V，由此表达式可知(　　)A．用电压表测该电压其示数为50 VB．该交流电压的周期为0.02 sC．将该电压加在“100 V　100 W”的灯泡两端，灯泡的实际功率小于100 WD．t＝ s时，该交流电压的瞬时值为50 V解析：选B　由交流电压瞬时值表达式可知电压的有效值为100 V，故用电压表测该电压其示数为100 V，选项A错误；ω＝100π rad/s，则周期T＝＝0.02 s，选项B正确；该电压加在“100 V　100 W”的灯泡两端，灯泡恰好正常工作，选项C错误；把t＝ s代入瞬时值表达式得电压的瞬时值为100 V，选项D错误3.(多选)电阻为1 Ω的矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动，线圈的电动势随时间变化的图像如图所示。

现把线圈与电阻为9 Ω的电热丝相连，则下列说法正确的是(　　)A．线圈转动的角速度为31.4 rad/sB．如果线圈转速提高一倍，则电流发生改变C．电热丝两端的电压U＝100 VD．电热丝的发热功率P＝1 800 W解析：选BD　从题图可知T＝0.02 s，ω＝＝314 rad/s，故选项A错误；其他条件不变，如果线圈转速提高一倍，角速度ω变为原来的两倍，则电动势最大值Em＝NBS ω变为原来的两倍，电压的有效值变为原来的两倍，根据欧姆定律可知电流发生改变，故选项B正确；该交流电压的最大值为200 V，所以有效值为100 V，电热丝两端电压U＝×100 V＝90 V，故选项C错误；根据P＝得P＝ W＝1 800 W，选项D正确4．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u＝10sin 50πt(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　题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；题图甲所示电压的瞬时值表达式为u＝10sin 100πt(V)，选项B错误；题图乙所示电压的周期为题图甲所示电压周期的2倍，选项C错误；题图甲所示电压的有效值为5 V，对题图乙由·＝T，得电压的有效值为U＝10 V，因此选项D正确。

5.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，其瞬时值的表达式为u＝20sin 100πt(V)，则交流电压表的示数为(　　)A．10 V　　　　　　　　 B．20 VC．15 V D．14.1 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断路电压表的示数为加在R两端电压的有效值，设为U，在正半周内，交流电压的有效值为20 V，由电流的热效应，在一个周期内有T＝·，解得U＝10 V＝14.1 V，选项D正确6．(2021·惠州五校联考)如图甲所示，为一种调光台灯电路示意图，它通过双向可控硅电子器件实现了无级调节亮度给该台灯接220 V的正弦交流电后加在灯管两端的电压如图乙所示，则此时交流电压表的示数为(　　)A．220 V B．110 VC. V D. V解析：选B　设电压的有效值为U，根据有效值定义有·＝T，解得U＝110 V，则B正确7．(多选)如图甲为小型交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，线圈的匝数n＝100、总电阻r＝5 Ω，线圈的两端与阻值为95 Ω的电阻R连接，交流电压表为理想电表。

t＝0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按图乙所示正弦规律变化若交流发电机产生的电动势的最大值为Em，电压表的示数为U，则(　　)A．Em＝200 V，U＝134 VB．Em＝134 V，U＝95 VC．通过电阻R的电流每秒内方向改变约50次D．电阻R实际消耗的功率为190 W解析：选AD　交流发电机产生的电动势的最大值Em＝nBSω，而Φm＝BS，由题图乙可知Φm＝2.0×10－2 Wb，T＝2π×10－2 s，所以ω＝100 rad/s，Em＝200 V，电动势的有效值E＝＝100 V，由闭合电路欧姆定律，可知电路中电流的有效值I＝＝ A，电压表的示数为U＝IR＝134 V，故选项A正确，B错误；频率f＝≈16 Hz，故通过电阻R的电流每秒内方向改变约32次，选项C错误；电阻R消耗的功率为P＝I2R＝190 W，故选项D正确8．(多选)一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示由图可知(　　)A．该交流电的电压瞬时值的表达式为u＝100sin(25πt)VB．该交流电的频率为25 HzC．该交流电的电压的有效值为100 VD．若将该交流电压加在阻值R＝100 Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率为50 W解析：选BD　从题给图像中可得该交流电压最大值为Um＝100 V，交流电的周期为T＝4×10－2 s，所以频率为f＝＝25 Hz，选项B正确；角速度为ω＝2πf＝50π rad/s，所以该交流电的电压瞬时值的表达式为u＝100sin(50πt)V，该交流电的电压有效值为U＝＝50 V，选项A、C错误；若将该交流电压加在阻值R＝100 Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率为P＝＝ W＝50 W，选项D正确。

9.(多选)如图所示，空间中有范围足够大的匀强磁场，磁场方向竖直向下，在其间竖直放置两彼此正对的相同金属圆环，两环相距L，用导线将环与外电阻相连现用外力使金属杆沿两环做匀速圆周运动若已知磁感应强度大小为B，圆环半径为R，杆转动角速度为ω，金属杆和电阻的阻值均为r，其他电阻不计，则(　　)A．当金属杆从圆环最高点向最低点转动过程中，流过外电阻的电流先变大后变小B．当金属杆从圆环最高点向最低点转动过程中，流过外电阻的电流先变小后变大C．流过外电阻电流的有效值为D．流过外电阻电流的有效值为解析：选BC　金属杆从圆环最高点向最低点转动的过程中，垂直磁场方向的分速度先减小再增大，因而流过外电阻的电流先减小再增大，选项A错误，B正确；金属杆沿圆环的匀速率运动等效为以两环圆心连线为转动轴、长为L、宽为R的矩形线框的匀速转动，因此产生正弦交流电，遵守I＝的关系，电动势的最大值为Em＝BLωR，Im＝，I＝＝，故选项C正确，D错误10．(2021·广元检测)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ω逆时针转动时，理想电流表A的示数为(　　)A. B.C. D.解析：选A　当导体杆OM在无磁场区域转动时，没有感应电动势，故没有电流，当导体杆OM在其中一个有磁场的区域转动时，OM切割磁感线产生的电动势为E＝BL2ω，感应电流为I1＝＝，当导体杆OM在另一个有磁场的区域转动时，电流也为I2＝，但方向相反，故导体杆OM旋转一周过程中，电流情况如图所示设电流的有效值为I有效，则I有效2RT＝22R·T，解得I有效＝，选项A正确11．在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转动轴匀速转动，如图甲所示产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示下列说法正确的是(　　)A．t＝0.01 s时穿过线框的磁通量最小B．该交变电动势的有效值为11 VC．该交变电动势的瞬时值表达式为e＝22 cos(100πt)VD．当电动势的瞬时值为22 V时，线框平面与中性面的夹角为45°解析：选D　t＝0.01 s时，感应电动势为零，线框位于中性面位置，穿过线框的磁通量最大，A项错误；由题给图像知，正弦交变电动势的最大值为Um＝22 V，故有效值U＝＝22 V，B项错误；t＝0时，感应电动势为零，故瞬时值表达式应为e＝22sin(100πt)V，C项错误；当e＝22 V时，e＝Emsin θ＝22 V，解得：θ＝45°，D项正确。

12.(多选)(天津高考)在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化设线圈总电阻为2 Ω，则(　　)A．t＝0时，线圈平面平行于磁感线B．t＝1 s时，线圈中的电流改变方向C．t＝1.5 s时，线圈中的感应电动势最大D．一个周期内，线圈产生的热量为8π2 J解析：选AD　t＝0时，磁通量为零，磁感线与线圈平面平行，A正确；当磁感线与线圈平面平行时，磁通量变化率最大，感应电动势最大，画出感应电动势随时间变化的图像如图，由图可知，t＝1 s时，感应电流没有改变方向，B错误；t＝1.5 s时，感应电动势为0，C错误；感应电动势最大值Em＝NBSω＝NΦm＝100×0.04×(V)＝4π(V)，有效值E＝×4π(V)＝2π(V)，Q＝T＝8π2(J)，D正确13．(多选)(2021·佛山模拟)一交流发电机和理想变压器按如图电路连接已知该发电机线圈匝数为N，电阻为r当线圈以转速n匀速转动时，电压表示数为U，灯泡(额定电压为U0，电阻恒为R)恰能正常发光，则(电表均为理想电表)(　　)A．变压器的匝数比为U∶U0B．电流表的示数为C．在图示位置时，通过发电机线圈的磁通量为D．从图示位置开始计时，变压器输入电压的瞬时值表达式为u＝ Usin(2nπt) V解析：选AB　由变压器变压公式可知，变压器的匝数比n1∶n2＝U∶U0，选项A正确。

灯泡恰能正常发光，说明变压器输出功率P1＝，根据变压器输出功率等于输入功率可得UI＝，解得电流表的示数：I＝，选项B正确在题图图示位置时，发电机的线圈处于中性面位置，通过发电机线圈的磁通量为BS，S为线圈面积，由Em＝NBS2nπ，得BS＝＝，选项C错误从题图图示位置开始计时，发电机产生电动势的瞬时值表达式为e＝Emsin(2nπt) V，变压器输入电压的瞬时值表达式为u＝Umsin(2nπt) V＝Usin(2nπt) V，选项D错误14．(多选)如图甲所示是一种振动发电装置的示意图，半径为r＝0.1 m、匝数n＝20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B＝ T，线圈电阻为R1＝0.5 Ω，它的引出线接有R2＝9.5 Ω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 AB．小电珠中电流的有效值为0.16 AC．电压表的示数约为1.5 VD．t＝0.1 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Em＝nBlv＝nB·2πrv，故小电。