高考物理一輪復習 課時作業(yè)33 交變電流的產(chǎn)生和描述（含解析）-人教版高三物理試題

課時作業(yè)(三十三)交變電流的產(chǎn)生和描述[雙基鞏固練]1．(多選)如圖所示為交流發(fā)電機示意圖，線圈的AB邊連在金屬滑環(huán)K上，CD邊連在滑環(huán)L上，導體制作的兩個電刷E、F分別壓在兩個滑環(huán)上，線圈在轉(zhuǎn)動時可以通過滑環(huán)和電刷保持與外電路的連接．關于其工作原理，下列分析正確的是()A．當線圈平面轉(zhuǎn)到中性面的瞬間，穿過線圈的磁通量最大B．當線圈平面轉(zhuǎn)到中性面的瞬間，線圈中的感應電流最大C．當線圈平面轉(zhuǎn)到跟中性面垂直的瞬間，穿過線圈的磁通量最小D．當線圈平面轉(zhuǎn)到跟中性面垂直的瞬間，線圈中的感應電流最小答案AC2．(2019·黑龍江大慶一模)將閉合多匝線圈置于如圖所示的勻強磁場中，線圈平面與磁場方向垂直，線圈可繞MN軸自由轉(zhuǎn)動，則下列表述中正確的是()A．當磁感應強度均勻增加時，線圈不動，線圈中感應電動勢的大小與線圈的匝數(shù)無關B．當磁感應強度增加時，線圈不動，線圈中感應電流為順時針方向C．線圈以MN為軸勻速轉(zhuǎn)動時，可以產(chǎn)生正弦式交流電D．當磁感應強度恒定時，線圈匝數(shù)越大，穿過線圈的磁通量越大，感應電動勢越大C[根據(jù)法拉第電磁感應定律可知，線圈中產(chǎn)生的感應電動勢E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(ΔBS,Δt)，感應電動勢與線圈的匝數(shù)有關，故A錯誤；根據(jù)楞次定律可知，線圈中產(chǎn)生的感應電流的方向為逆時針方向，故B錯誤；當線圈以MN為軸勻速轉(zhuǎn)動時，穿過線圈的磁通量發(fā)生周期性變化，故可以產(chǎn)生正弦式交流電，故C正確；根據(jù)E＝neq\f(ΔΦ,Δt)可知，當磁感應強度恒定時，穿過線圈的磁通量的變化率為零，感應電動勢為零，故D錯誤．]3．(多選)一個矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交變電動勢e＝220eq\r(2)sin100πt(V)，那么()A．該交變電流的頻率是50HzB．當t＝0時，線圈平面恰好位于中性面C．當t＝eq\f(1,100)s時，e有最大值D．該交變電流電動勢的有效值為220eq\r(2)VAB[由e＝220eq\r(2)sin100πt(V)可知，該交變電流的頻率是50Hz，選項A正確．當t＝0時，產(chǎn)生的交變電動勢為零，說明線圈平面恰好位于中性面，選項B正確．當t＝eq\f(1,100)s時，e＝0，e有最小值，該交變電流電動勢的有效值為220V，選項C、D錯誤．]4．(2019·云南玉溪模擬)如圖所示的交變電流由正弦式電流的一半和反向脈沖電流組合而成，其有效值為()A．2A B．eq\f(\r(30),3)AC．eq\r(2)A D．eq\f(10,3)AB[設交流電電流的有效值為I，周期為T，電阻為R.則根據(jù)有效值的定義可得：I2RT＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,\r(2))))2R·eq\f(1,3)T＋22R·eq\f(2,3)T，解得：I＝eq\f(\r(30),3)A．]5．一交變電流隨時間變化的規(guī)律如圖所示，由圖可知()A．該交變電流的瞬時值表達式為i＝10sin(25πt)AB．該交變電流的頻率為50HzC．該交變電流的方向每秒鐘改變50次D．該交變電流通過阻值為2Ω的電阻時，此電阻消耗的功率為200WC[由圖可知，該交變電流的周期T＝0.04s，ω＝eq\f(2π,T)＝50π，該交變電流的瞬時值表達式為i＝10cos50πt(A)，A錯誤；ω＝2πf，解得頻率f＝25Hz，B錯誤；線圈轉(zhuǎn)動一圈，電流方向改變兩次，所以該交變電流的方向每秒鐘改變50次，C正確；電阻消耗的功率P＝I2R＝(eq\f(10,\r(2)))2×2W＝100W，D錯誤．]6．(2019·北京朝陽區(qū)模擬)電阻R1、R2與交流電源按照圖甲方式連接，R1＝10Ω，R2＝20Ω，閉合開關S后，通過電阻R2的正弦交變電流i隨時間t變化的情況如圖乙所示，則()A．通過R1的電流有效值是1.0AB．通過R2的電流最大值是eq\r(2)AC．R1兩端的電壓有效值為5VD．R2兩端的電壓最大值為5eq\r(2)AC[從圖乙可以看出，通過R2電流的有效值是0.5A，R2兩端電壓的有效值為10V，最大值為10eq\r(2)V，R1兩端電壓的有效值為5V，而串聯(lián)電路中各部分電流相等，所以R1、R2中電流的最大值均為0.5eq\r(2)A，故A、B、D錯誤，C正確．]7．(多選)邊長為L的正方形線框在勻強磁場B中以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應電流的最大值為Im，設燈泡的電阻為R，其他電阻不計．從如圖所示位置開始計時，則()A．電路中電流的最大值Im＝eq\f(BL2ω,R)B．電路中電流的瞬時表達式為i＝ImsinωtC．電流表的讀數(shù)為eq\f(Im,2)D．燈泡的電功率為eq\f(I\o\al(2,m),2)RAD[感應電動勢的最大值Em＝BL2ω，則電流的最大值Im＝eq\f(Em,R)＝eq\f(BL2ω,R)，選項A正確；由線圈電流為最大值時開始計時，故電路中電流的瞬時表達式應為i＝Imcosωt，選項B錯誤；電流表的讀數(shù)為有效值，為I＝eq\f(\r(2),2)Im，選項C錯誤；燈泡的電功率P＝I2R＝eq\f(1,2)Ieq\o\al(2,m)R，選項D正確．]8．(2019·黑龍江大慶一模)(多選)如圖所示，N匝矩形導線框在磁感應強度為B的勻強磁場中繞軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，線框面積為S，線框的電阻、電感均不計，外電路接有電阻R、理想電流表A和二極管D．電流表的示數(shù)為I，二極管D具有單向?qū)щ娦?，即正向電阻為零，反向電阻無窮大，下列說法正確的是()A．導線框轉(zhuǎn)動的角速度為eq\f(4RI,NBS)B．導線框轉(zhuǎn)動的角速度為eq\f(2RI,NBS)C．導線框轉(zhuǎn)到圖示位置時，導線框中的磁通量最大，瞬時電動勢為零D．導線框轉(zhuǎn)到圖示位置時，導線框中的磁通量最大，瞬時電動勢最大BC[導線框產(chǎn)生的最大感應電動勢Em＝NBSω.根據(jù)二極管的特點可知，在一個周期內(nèi)有半個周期回路中有電流，根據(jù)交流電電流的熱效應可知eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(NBSω,\r(2))))2,R)·eq\f(T,2)＝I2RT，解得ω＝eq\f(2RI,NBS)，A錯誤，B正確．導線框轉(zhuǎn)到圖示位置時，位于中性面處，導線框中的磁通量最大，瞬時電動勢為零，C正確，D錯誤．]9．(2017·天津卷·6)(多選)在勻強磁場中，一個100匝的閉合矩形金屬線圈，繞與磁感線垂直的固定軸勻速轉(zhuǎn)動，穿過該線圈的磁通量隨時間按圖所示正弦規(guī)律變化．設線圈總電阻為2Ω，則()A．t＝0時，線圈平面平行于磁感線B．t＝1s時，線圈中的電流改變方向C．t＝1.5s時，線圈中的感應電動勢最大D．一個周期內(nèi)，線圈產(chǎn)生的熱量為8π2JAD[t＝0時，穿過線圈的磁通量為零，線圈平面平行于磁感線，故A正確；每經(jīng)過一次中性面(線圈平面垂直于磁感線，磁通量有最大值)電流的方向改變一次，t＝1s時，磁通量為零，線圈平面平行于磁感線，故B錯誤；t＝1.5s時，磁通量有最大值，但磁通量的變化率為零eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(ΔΦ,Δt)＝0))，根據(jù)法拉第電磁感應定律可知線圈中的感應電動勢為零，故C錯誤；感應電動勢的最大值Em＝NBSω＝N·Φm·eq\f(2π,T)＝4πV，有效值E＝eq\f(Em,\r(2))＝2eq\r(2)πV，一個周期內(nèi)線圈產(chǎn)生的熱量Q＝eq\f(E2,R)T＝8π2J，故D正確．][能力提升練]10．如圖甲所示，一圓形金屬線圈放置于勻強磁場中，磁場方向與線圈平面垂直，磁感應強度為B0.現(xiàn)讓線圈繞其一條直徑以50Hz的頻率勻速轉(zhuǎn)動，較長時間t內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q；若線圈不動，讓磁場以圖乙所示規(guī)律周期性變化，要在t時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量也為Q，乙圖中磁場變化的周期T以s為單位，數(shù)值應為()A．eq\f(1,50π) B．eq\f(\r(2),50π)C．eq\f(\r(2),25π) D．eq\f(1,25π)C[兩種情況下，在相同時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相同，說明電壓的有效值相同，現(xiàn)讓線圈繞其一條直徑以50Hz的頻率勻速轉(zhuǎn)動，電壓有效值為E＝eq\f(Em,\r(2))＝eq\f(BSω,\r(2))＝eq\f(B0πr2×100π,\r(2))；磁場以圖乙所示規(guī)律周期性變化，電壓有效值為E＝eq\f(S·ΔB,Δt)＝eq\f(πr2×B0,\f(T,4))，解得T＝eq\f(\r(2),25π)，選項C正確．]11．(2014·天津卷)(多選)如圖甲所示，在勻強磁場中，一矩形金屬線圈兩次分別以不同的轉(zhuǎn)速，繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交變電動勢圖象如圖乙中曲線a、b所示，則()A．兩次t＝0時刻線圈平面均與中性面重合B．曲線a、b對應的線圈轉(zhuǎn)速之比為2∶3C．曲線a表示的交變電動勢頻率為25HzD．曲線b表示的交變電動勢有效值為10VAC[由題圖乙知t＝0時兩次轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的瞬時電動勢都等于零，故選項A正確．由圖乙知兩次轉(zhuǎn)動所產(chǎn)生的交變電動勢的周期之比Ta∶Tb＝2∶3，再由周期與轉(zhuǎn)速的關系n＝eq\f(1,T)得na∶nb＝3∶2，故選項B錯誤．因Ta＝4×10－2s，故fa＝eq\f(1,Ta)＝25Hz，選項C正確．因Ema＝15V，而Em＝NBSω＝eq\f(2πNBS,T)，故Emb＝eq\f(Ta,Tb)Ema＝10V，Eb＝eq\f(Emb,\r(2))＝5eq\r(2)V，選項D錯誤．]12．(多選)如圖所示，處在垂直于紙面向外、磁感應強度為B的勻強磁場中的單匝矩形閉合線框MNPQ，以恒定的角速度ω繞對角線NQ轉(zhuǎn)動．已知MN長為l1，NP長為l2，線框電阻為R.t＝0時刻線框平面與紙面重合，下列說法正確的是()A．矩形線框產(chǎn)生的感應電動勢有效值為eq\f(\r(2),2)Bl1l2ωB．矩形線框轉(zhuǎn)過π時的電流為零C．矩形線框轉(zhuǎn)動一周，通過線框任意橫截面的電荷量為eq\f(Bl1l2,R)D．矩形線框轉(zhuǎn)過π過程中產(chǎn)生的熱量為eq\f(πB2l\o\al(2,1)l\o\al(2,2)ω,2R)ABD[產(chǎn)生正弦式交變電池，最大值為Bl1l2ω，所以有效值E＝eq\f(\r(2),2)Bl1l2ω，A正確；轉(zhuǎn)過π時，線圈平面與磁場垂直，磁通量最大，感應電動勢為0，電流為0，B正確；轉(zhuǎn)過一周通過橫截面的電量為0，C錯；轉(zhuǎn)過π過程的熱量Q＝eq\f(E2,R)t＝eq\f(E2,R)eq\f(π,ω)＝eq\f(πB2l\o\al(2,1)l\o\al(2,2)ω,2R)，D正確．]13．如圖甲所示，矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的中心軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，從圖示位置開始計時，產(chǎn)生的感應電動勢e隨時間t的變化曲線如圖乙所示．若線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼?倍，則其他條件保持不變，從圖示位置轉(zhuǎn)過90°開始計時，則能正確反映線圈中產(chǎn)生的電動勢e隨時間t的變化規(guī)律的圖象是()A[由題圖乙知，周期T＝4s，感應電動勢的最大值Em＝1V，而感應電動勢的最大值的表達式Em＝NBSω＝NBS·eq\f(2π,T).若僅把線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼?倍，則周期T′變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，即T′＝2s，而感應電動勢的最大值Em′變?yōu)樵瓉淼?倍，即Em′＝2V，所以選項B、C錯誤；從圖示位置轉(zhuǎn)過90°開始計時，也就是t＝0時線圈中產(chǎn)生的感應電動勢應為0，所以選項A正確，D錯誤．]14．(2019·河北石家莊模擬)(多選)如圖所示的正方形線框abcd邊長為L，每邊電阻均為r，在垂直于紙面向里，磁感應強度為B的勻強磁場中繞cd軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，c、d兩點與一阻值為r的電阻相連，各表均可視為理想表，導線電阻不計，則下列說法中正確的是()A．線框abcd產(chǎn)生的電流為交變電流B．當S斷開時，電壓表的示數(shù)為零C．當S斷開時，電壓表的示數(shù)為eq\f(\r(2),8)BωL2D．當S閉合時，電流表的示數(shù)為eq\f(\r(2)BωL2,14r)ACD[