高考物理大一輪復(fù)習(xí) 課后限時(shí)集訓(xùn)32 交變電流的產(chǎn)生及描述-人教版高三全冊(cè)物理試題

課后限時(shí)集訓(xùn)32交變電流的產(chǎn)生及描述建議用時(shí)：45分鐘1．(2019·廣西桂林市、賀州市期末聯(lián)考)一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)與計(jì)算機(jī)相連接，計(jì)算機(jī)能將發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖象記錄下來(lái)，如圖甲所示，讓線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以不同的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，計(jì)算機(jī)記錄了兩次不同轉(zhuǎn)速所產(chǎn)生正弦交流電的圖象如圖乙所示。則關(guān)于發(fā)電機(jī)先后兩次的轉(zhuǎn)速之比na∶nb，交流電b的最大值正確的是()甲乙A．3∶2，eq\f(10\r(2),3)V B．3∶2，eq\f(20,3)VC．2∶3，eq\f(10\r(2),3)V D．2∶3，eq\f(20,3)VB[由題圖可知，a的周期為0.4s，b的周期為0.6s，則由n＝eq\f(1,T)可知，轉(zhuǎn)速與周期成反比，故曲線(xiàn)a、b對(duì)應(yīng)的線(xiàn)圈轉(zhuǎn)速之比為3∶2；曲線(xiàn)a表示的交變電動(dòng)勢(shì)最大值是10V，根據(jù)Em＝nBSω得曲線(xiàn)b表示的交變電動(dòng)勢(shì)最大值是eq\f(20,3)V，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。]2．如圖所示，一半徑為L(zhǎng)的導(dǎo)體圓環(huán)位于紙面內(nèi)，O為圓心。環(huán)內(nèi)兩個(gè)圓心角為90°且關(guān)于O中心對(duì)稱(chēng)的扇形區(qū)域內(nèi)分布有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B、方向相反且均與紙面垂直。導(dǎo)體桿OM可繞O轉(zhuǎn)動(dòng)，M端通過(guò)滑動(dòng)觸點(diǎn)與圓環(huán)良好接觸，在圓心和圓環(huán)間連有電阻R，不計(jì)圓環(huán)和導(dǎo)體桿的電阻，當(dāng)桿OM以恒定角速度ω逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，理想電流表A的示數(shù)為()A．eq\f(\r(2)BL2ω,4R)B．eq\f(BL2ω,4R)C．eq\f(\r(2)BL2ω,2R)D．eq\f(BL2ω,2R)A[OM切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E＝eq\f(BL2ω,2)，OM切割磁感線(xiàn)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流I＝eq\f(E,R)，設(shè)電流的有效值為I有效，則Ieq\o\al(2,有效)RT＝2I2R·eq\f(1,4)T，解得I有效＝eq\f(\r(2)BL2ω,4R)，選項(xiàng)A正確。]3．小型交流發(fā)電機(jī)的矩形金屬線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與時(shí)間的關(guān)系是正弦函數(shù)。將發(fā)電機(jī)與一個(gè)標(biāo)有“6V6W”的小燈泡連接形成閉合回路，不計(jì)電路的其他電阻。當(dāng)線(xiàn)圈的轉(zhuǎn)速為n＝5r/s時(shí)，小燈泡恰好正常發(fā)光，則電路中電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為()A．i＝sin5t(A) B．i＝sin10πt(A)C．i＝1.41sin5t(A) D．i＝1.41sin10πt(A)D[因?yàn)樾襞菡０l(fā)光，所以電路中電流的有效值為I＝eq\f(P,U)＝1A，則電流的最大值為Im＝eq\r(2)A≈1.41A。因?yàn)檗D(zhuǎn)速n＝5r/s，且ω＝2nπ，所以ω＝10πrad/s，故電路中電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為t＝1.41·sin10πt(A)，選項(xiàng)D正確。]4．(2019·資陽(yáng)模擬)如圖甲所示，矩形線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線(xiàn)的中心軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t的變化曲線(xiàn)如圖乙所示。若外接電阻的阻值R＝9Ω，線(xiàn)圈的電阻r＝1Ω，則下列說(shuō)法正確的是()甲乙A．線(xiàn)圈轉(zhuǎn)速為100πrad/sB．0.01s末穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量最大C．通過(guò)線(xiàn)圈的最大電流為10AD．電壓表的示數(shù)為90VC[由乙圖可知，線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)的周期T＝0.04s，線(xiàn)圈轉(zhuǎn)速n數(shù)值上等于頻率，而f＝eq\f(1,T)＝25Hz，因此線(xiàn)圈轉(zhuǎn)速為n＝25r/s，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；0.01s末，線(xiàn)圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，此時(shí)線(xiàn)圈處于與中性面垂直位置，穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量最小為零，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知Im＝eq\f(Em,R＋r)＝eq\f(100,9＋1)A＝10A，故C項(xiàng)正確；電壓表測(cè)量的是有效值，故U＝eq\f(Im,\r(2))R＝45eq\r(2)V，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。]5．一矩形線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生正弦式交變電流，其電動(dòng)勢(shì)的變化規(guī)律如圖甲所示，若把某個(gè)物理量變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，其產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的變化規(guī)律變?yōu)槿鐖D乙所示，則變化的這個(gè)物理量是()甲乙A．線(xiàn)圈的匝數(shù) B．線(xiàn)圈的面積C．線(xiàn)圈的角速度 D．線(xiàn)圈的周期D[因?yàn)榫匦尉€(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的正弦式交變電流的表達(dá)式為e＝NBSωsinωt，將線(xiàn)圈的匝數(shù)或面積增加為原來(lái)的2倍后，交變電流的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值將變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，交變電流的周期不變，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；將線(xiàn)圈的角速度增加為原來(lái)的2倍后，則其產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值將變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，交變電流的周期將變?yōu)樵瓉?lái)的eq\f(1,2)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；將線(xiàn)圈的周期增加為原來(lái)的2倍后，根據(jù)ω＝eq\f(2π,T)可知其產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值將變?yōu)樵瓉?lái)的eq\f(1,2)，交變電流的周期變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，選項(xiàng)D正確。]6．交變電流電壓的有效值為6V，它和電阻R1，R2及電容器C、電壓表一起連接成如圖所示的電路，圖中電壓表的讀數(shù)為U1，為了保證電容器C不被擊穿，電容器的耐壓值為U2，電容器在電路中正常工作，則()A．U1＝6eq\r(2)VU2＝6V B．U1＝6VU2＝3eq\r(2)VC．U1＝6eq\r(2)VU2≥6V D．U1＝6VU2≥6eq\r(2)VD[交流電源的有效電壓是6V，而電壓表測(cè)量的是交流電的有效值，則電壓表的示數(shù)為U1＝6V；因正弦式交流電的最大值是有效值的eq\r(2)倍，則知電壓的最大值為6eq\r(2)V，所以電容器要能正常工作，其耐壓值必須不低于6eq\r(2)V，即U2≥6eq\r(2)V。故D項(xiàng)正確，A、B、C項(xiàng)錯(cuò)誤。]7．目前磁卡已有廣泛的應(yīng)用，如圖甲所示，當(dāng)記錄磁性信息的磁卡以速度v在刷卡器插槽里勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，穿過(guò)刷卡器內(nèi)線(xiàn)圈的磁通量按Φ＝Φ0sinkvt的規(guī)律變化，刷卡器內(nèi)的等效電路如圖乙所示，已知線(xiàn)圈的匝數(shù)為n，電阻為r，外接電路的等效電阻為R。則在任意一段Δt＝eq\f(π,2kv)的時(shí)間內(nèi)，通過(guò)等效電阻R的電荷量的最大值為()甲乙A．qm＝eq\f(2nΦ0,R＋r) B．qm＝eq\f(nΦ0,R＋r)C．qm＝eq\f(\r(2)nΦ0,R＋r) D．無(wú)法求解C[在任意一段Δt＝eq\f(π,2kv)的時(shí)間內(nèi)，通過(guò)等效電阻R的電荷量為q＝eq\x\to(I)·Δt，根據(jù)閉合電路歐姆定律可求得平均電流為eq\x\to(I)＝eq\f(\x\to(E),R＋r)，而由法拉第電磁感應(yīng)定律可知Δt內(nèi)線(xiàn)圈產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為eq\x\to(E)＝neq\f(ΔΦ,Δt)，由上述各式整理得q＝neq\f(ΔΦ,R＋r)＝neq\f(Φ0sin\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(kvt＋\f(π,2)))－Φ0sinkvt,R＋r)＝neq\f(\r(2)Φ0sin\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,4)－kvt)),R＋r)，可知在任意一段Δt的時(shí)間內(nèi)通過(guò)等效電阻R的電荷量的最大值為qm＝eq\f(\r(2)nΦ0,R＋r)。]8.(多選)(2019·河北省衡水金卷模擬一)如圖所示，線(xiàn)圈ABCD匝數(shù)n＝10，面積S＝0.4m2，邊界MN(與線(xiàn)圈的AB邊重合)右側(cè)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝eq\f(2,π)T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，若線(xiàn)圈從圖示位置開(kāi)始繞AB邊以ω＝10πrad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。則以下說(shuō)法正確的是()A．線(xiàn)圈產(chǎn)生的是正弦交流電B．線(xiàn)圈在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為80VC．線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)eq\f(1,60)s時(shí)瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為40eq\r(3)VD．線(xiàn)圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值為40VBD[線(xiàn)圈在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中將產(chǎn)生正弦半波脈動(dòng)電流，故A錯(cuò)誤；電動(dòng)勢(shì)最大值Em＝nBSω＝80V，故B正確；線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)eq\f(1,60)s、轉(zhuǎn)過(guò)角度eq\f(π,6)，瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e＝Emsineq\f(π,6)＝40V，故C錯(cuò)誤；在一個(gè)周期時(shí)間內(nèi)，只有半個(gè)周期產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，根據(jù)有效值的定義有eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(Em,\r(2)R)))eq\s\up12(2)R·eq\f(T,2)＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(E,R)))eq\s\up12(2)RT，可得電動(dòng)勢(shì)有效值E＝eq\f(Em,2)＝40V，故D正確。]9.(多選)如圖所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形單匝線(xiàn)圈abcd，電阻為r，外電路的電阻為R，ab的中點(diǎn)和cd的中點(diǎn)的連線(xiàn)OO′恰好位于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界線(xiàn)上，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，若線(xiàn)圈從圖示位置開(kāi)始，以角速度ω繞OO′軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則以下判斷正確的是()A．圖示位置線(xiàn)圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大為Em＝BL2ωB．從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝eq\f(1,2)BL2ωsinωtC．線(xiàn)圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)180°的過(guò)程中，流過(guò)電阻R的電荷量為q＝eq\f(2BL2,R＋r)D．線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q＝eq\f(πB2ωL4R,4R＋r2)BD[題圖位置線(xiàn)圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小，為零，A錯(cuò)誤；若線(xiàn)圈從題圖位置開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式e＝eq\f(1,2)BL2ωsinωt，B正確；線(xiàn)圈從題圖位置轉(zhuǎn)過(guò)180°的過(guò)程中，流過(guò)電阻R的電荷量為q＝eq\x\to(I)·Δt＝eq\f(ΔΦ,R總)＝eq\f(BL2,R＋r)，C錯(cuò)誤；Em＝eq\f(1,2)BL2ω，線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\f(Em,\r(2)),R＋r)))eq\s\up12(2)·R·eq\f(2π,ω)＝eq\f(πB2ωL4R,4R＋r2)，D正確。]10.(多選)如圖所示，空間中有范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向豎直向下，在其間豎直放置兩彼此正對(duì)的相同金屬圓環(huán)，兩環(huán)相距L，用導(dǎo)線(xiàn)將環(huán)與外電阻相連?，F(xiàn)用外力使金屬桿沿兩環(huán)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。若已知磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，圓環(huán)半徑為R，桿轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為ω，金屬桿和電阻的阻值均為r，其他電阻不計(jì)，則()A．當(dāng)金屬桿從圓環(huán)最高點(diǎn)向最低點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，流過(guò)外電阻的電流先變大后變小B．當(dāng)金屬桿從圓環(huán)最高點(diǎn)向最低點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，流過(guò)外電阻的電流先變小后變大C．流過(guò)外電阻電流的有效值為eq\f(\r(2)BLωR,4r)D．流過(guò)外電阻電流的有效值為eq\f(\r(2)πBωR2,4r)BC[金屬桿從圓環(huán)最高點(diǎn)向最低點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，垂直磁場(chǎng)方向的分速度先減小再增大，因而流過(guò)外電阻的電流先減小再增大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；金屬桿沿圓環(huán)的勻速率運(yùn)動(dòng)等效為以?xún)森h(huán)圓心連線(xiàn)為轉(zhuǎn)動(dòng)軸、長(zhǎng)為L(zhǎng)、寬為R的矩形線(xiàn)框的勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，因此產(chǎn)生正弦交流電，遵守I＝eq\f(Im,\r(2))的關(guān)系，電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em＝BLωR，Im＝eq\f(Em,2r)，I＝eq\f(Im,\r(2))＝eq\f(\r(2)BLωR,4r)，故選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。]11．(多選)(2019·天津高考)單匝閉合矩形線(xiàn)框電阻為R，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞與磁感線(xiàn)垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過(guò)線(xiàn)框的磁通量Φ與時(shí)間t的關(guān)系圖象如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A．eq\f(T,2)時(shí)刻線(xiàn)框平面與中性面垂直B．線(xiàn)框的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值為eq\f(\r(2)πΦm,T)C．線(xiàn)框轉(zhuǎn)一周外力所做的功為eq\f(2π2Φ\o\al(2,m),RT)D．從t＝0到t＝eq\f(T,4)過(guò)程中線(xiàn)框的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為eq\f(πΦm,T)BC[中性面的特點(diǎn)是與磁場(chǎng)垂直，穿過(guò)的磁通量最大，磁通量變化率最小，則eq\f(T,2)時(shí)刻線(xiàn)框在中性面上，A錯(cuò)；電動(dòng)勢(shì)最大值為Em＝Φmω＝Φmeq\f(2π,T)，對(duì)正弦交流電，E有＝eq\f(Em,\r(2))＝eq\f(\r(2)πΦm,T)，B對(duì)；由功能關(guān)系知，線(xiàn)框轉(zhuǎn)一周外力做的功等于產(chǎn)生的電能，W＝E電＝eq\f(E\o\al(2,有),R)·T＝eq\f(2π2Φ\o\al(2,m),RT)，C對(duì)；由法拉第電磁感應(yīng)定律知，eq\x\to(E)＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(Φm,\f(T,4))＝eq\f(4Φm,T)，D錯(cuò)。]12．(多選)(2019·石家莊模擬)如圖所示的正方形線(xiàn)框abcd邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，每邊電阻均為r，在垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞cd軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，c、d兩點(diǎn)與一阻值為r的電阻相連，各表均可視為理想表，導(dǎo)線(xiàn)電阻不計(jì)，則下列說(shuō)法中正確的是()A．線(xiàn)框abcd產(chǎn)生的電流為交變電流B．當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，電壓表的示數(shù)為零C．當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，電壓表的示數(shù)為eq\f(\r(2),8)BωL2D．當(dāng)S閉合時(shí)，電流表的示數(shù)為eq\f(\r(2)BωL2,14r)ACD[線(xiàn)框abcd繞著垂直于磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，故產(chǎn)生的電流為交變電流，故A項(xiàng)正確；產(chǎn)生的交流電的電動(dòng)勢(shì)最大值為Em＝BL2ω，有效值為E＝eq\f(BL2ω,\r(2))，當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，電壓表測(cè)量的電壓為cd間的電壓，故U＝eq\f(1,4)E＝eq\f(\r(2),8)BL2ω，故B項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確；S閉合時(shí)，電路總電阻為3r＋eq\f(r,2)，ab中電流為I＝eq\f(E,\f(7r,2))＝eq\f(\r(2),7r)BωL2，電流表讀數(shù)為eq\f(I,2)＝eq\f(\r(2),14r)BωL2，故D項(xiàng)正確。]13．(多選)如圖所示，電阻為r的單匝矩形線(xiàn)圈面積為S，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，t＝0時(shí)刻線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)垂直，各電表均為理想交流電表，則()A．滑片P下滑時(shí)，電壓表的讀數(shù)不變B．圖示位置線(xiàn)圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大C．線(xiàn)圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)180°的過(guò)程中，流過(guò)電阻R的電荷量為eq\f(2BS,R＋r)D．1s內(nèi)流過(guò)R的電流方向改變eq\f(ω,π)次CD[滑片P下滑時(shí)，外電阻增大，電壓表的讀數(shù)變大，A錯(cuò)誤；圖示位置穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，B錯(cuò)誤；線(xiàn)圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)180°的過(guò)程中，流過(guò)電阻R的電荷量q＝eq\f(ΔΦ,R＋r)＝eq\f(2BS,R＋r)，C正確；一個(gè)周期內(nèi)線(xiàn)圈2次通過(guò)中性面，電流方向改變2次，交流電的頻率為eq\f(ω,2