2019版高考物理一輪復(fù)習(xí)第12章交變電流傳感器45交變電流的產(chǎn)生和描述能力訓(xùn)練

1、45 交變電流的產(chǎn)生和描述1(2017湖北重點(diǎn)中學(xué)測(cè)試)如圖甲所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，兩個(gè)匝數(shù)相同的正方形金屬線圈分別以不同的轉(zhuǎn)速，繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間t變化的圖象如圖乙中曲線a、b所示，則()At0時(shí)刻，兩線圈均處于垂直于中性面的位置Ba、b對(duì)應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為23Ca、b對(duì)應(yīng)的兩線圈面積之比為11D若只改變兩線圈的形狀(匝數(shù)不變)，則兩線圈電動(dòng)勢(shì)的有效值之比一定不變答案C解析t0時(shí)刻，兩線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)均為零，故兩線圈均處于中性面的位置，A錯(cuò)誤；由圖線可知，兩線圈的周期之比TaTb23；故根據(jù)n可知a、b對(duì)應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為32，B錯(cuò)誤；根據(jù)EmNBS，；則，C正確

2、；若只改變兩線圈的形狀(匝數(shù)不變)，則兩線圈的面積要變化，故感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值要變化，電動(dòng)勢(shì)的有效值之比一定變化，D錯(cuò)誤。2.一個(gè)邊長(zhǎng)為6 cm的正方形金屬線框置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框平面與磁場(chǎng)垂直，電阻為0.36 。磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖所示，則線框中感應(yīng)電流的有效值為()A.105 A B.105 AC.105 A D.105 A答案B解析由法拉第電磁感應(yīng)定律和歐姆定律可得ES，I在03 s內(nèi)，I1 A2105 A35 s內(nèi)，I2 A3105 A于是可作出i隨時(shí)間變化的圖象如圖所示。由有效值的定義，Q直Q交，IRt1IRt2I2Rt，其中t13 s，t22 s，tt1t2。代入數(shù)據(jù)

3、，解得I105 A，故B選項(xiàng)正確。3如圖所示的區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。電阻為R、半徑為L(zhǎng)、圓心角為45的扇形閉合導(dǎo)線框繞垂直于紙面的O軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(O軸位于磁場(chǎng)邊界)。則線框內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的有效值為()A. B.C. D.答案D解析線框的轉(zhuǎn)動(dòng)周期為T，而線框轉(zhuǎn)動(dòng)一周只有的時(shí)間內(nèi)有感應(yīng)電流，此時(shí)感應(yīng)電流的大小為：I，根據(jù)電流的熱效應(yīng)有：2RIRT，解得I有，故D正確。4(2017忻州模擬)(多選)如圖所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的矩形線圈的周期為T，轉(zhuǎn)軸O1O2垂直于磁場(chǎng)方向，線圈電阻為2 。從線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)開始計(jì)時(shí)，線圈轉(zhuǎn)過(guò)60時(shí)的感應(yīng)電流為1 A。那么(

4、)A線圈消耗的電功率為4 WB線圈中感應(yīng)電流的有效值為2 AC任意時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e4costD任意時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量為sint答案AC解析線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，線圈平面從與磁場(chǎng)方向平行開始計(jì)時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)過(guò)60時(shí)，電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為iImcos601 A，解得Im2 A，則正弦交變電流的有效值為I A，B錯(cuò)誤；線圈消耗的電功率PI2R4 W，A正確；由歐姆定律可知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值為EmImR4 V，所以其瞬時(shí)值表達(dá)式為e4cost，C正確；通過(guò)線圈的磁通量msintmsint，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值EmBSm，m，聯(lián)立解得sint，D錯(cuò)誤。5(多選)圖甲為風(fēng)力發(fā)電的簡(jiǎn)易模型，在風(fēng)力作用下，風(fēng)

5、葉帶動(dòng)與桿固連的永磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)，磁鐵下方的線圈與電壓傳感器相連，在某一風(fēng)速時(shí)，傳感器顯示如圖乙所示，則()A磁鐵的轉(zhuǎn)速為10 r/sB線圈兩端電壓的有效值為6 VC交流的電壓表達(dá)式為u12sin5t(V)D該交流電可以直接加在擊穿電壓為9 V的電容器上答案BC解析電壓的周期為T0.4 s，故磁體的轉(zhuǎn)速為n2.5 r/s，故A錯(cuò)誤；通過(guò)乙圖可知電壓的最大值為12 V，故有效值U V6 V，故B正確；周期T0.4 s，故 rad/s5 rad/s，故電壓的表達(dá)式為U12sin5t(V)，故C正確；交流電的最大值為12 V，大于電容器的擊穿電壓，故D錯(cuò)誤。6(2017山東泰安檢測(cè))(多選)如圖甲的電路中

6、，電阻R1R2R，和R1并聯(lián)的D是理想二極管(正向電阻可視為零，反向電阻為無(wú)窮大)，在A、B之間加一個(gè)如圖乙所示的交變電壓(電壓為正值時(shí)，UAB0)。由此可知()A在A、B之間所加的交變電壓的周期為2102 sB在A、B之間所加的交變電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u220sin50t(V)C加在R1上電壓的有效值為55 VD加在R1上電壓的有效值為55 V答案AC解析由圖象可得交流電的周期為：T2102 s，故A正確。電壓最大值為：Um220 V，電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為：uUmsint220sint220sin100t(V)，故B錯(cuò)誤；當(dāng)電源在正半軸時(shí)A點(diǎn)電勢(shì)高于B點(diǎn)電勢(shì)，二極管導(dǎo)通，即R1被短路。電源在

7、負(fù)半軸時(shí)B點(diǎn)電勢(shì)高于A點(diǎn)電勢(shì)，二極管截止，R1，R2串聯(lián)。設(shè)R1上電壓的有效值為U。根據(jù)有效值的定義得：T，解得：U55 V，故C正確，D錯(cuò)誤。7.如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.5 T。邊長(zhǎng)L10 cm的正方形線圈abcd共100匝，線圈電阻r1 ，線圈繞垂直于磁感線的對(duì)稱軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度2 rad/s，外電路電阻R4 ，求：(1)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值；(2)由圖示位置(線圈平面與磁感線平行)轉(zhuǎn)過(guò)60角時(shí)的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；(3)由圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)60角的過(guò)程中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；(4)交流電壓表的示數(shù)；(5)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周外力所做的功；(6)線圈轉(zhuǎn)過(guò)60角的過(guò)程中，通過(guò)R的

8、電荷量是多少？答案(1) V(2) V(3) V(4) V(5) J(6) C解析(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為EmnBS V。(2)線圈轉(zhuǎn)過(guò)60角時(shí)的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為eEmcos600.5 V V。(3)線圈轉(zhuǎn)過(guò)60角的過(guò)程中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為n V V。(4)電壓表示數(shù)為外電路電壓的有效值UR4 V V。(5)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，外力所做的功等于電流產(chǎn)生的熱量，WQ2T J。(6)線圈轉(zhuǎn)過(guò)60角的過(guò)程中，通過(guò)電阻R的電荷量為q C。8.(2017天津高考)(多選)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)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(dòng)，穿過(guò)該線圈的磁通量隨時(shí)間按圖示正弦規(guī)律變化。設(shè)線圈總電阻

9、為2 ，則()At0時(shí)，線圈平面平行于磁感線Bt1 s時(shí)，線圈中的電流改變方向Ct1.5 s時(shí)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大D一個(gè)周期內(nèi)，線圈產(chǎn)生的熱量為82 J答案AD解析由題圖可知，t0時(shí)刻穿過(guò)該線圈的磁通量為零，線圈平面與磁感線平行，A正確；線圈中電流為零時(shí)，方向才發(fā)生改變，而t1 s時(shí)，由題圖可知電流最大，電流方向不改變，B錯(cuò)誤；t1.5 s時(shí)，穿過(guò)該線圈的磁通量最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，C錯(cuò)誤；由 rad/s，EmnBSnm4 V，可得電壓的有效值為U V2 V，一個(gè)周期內(nèi)線圈產(chǎn)生的熱量為QT82 J，D正確。9.(2016全國(guó)卷)(多選)如圖，M為半圓形導(dǎo)線框，圓心為OM。N是圓心角為直角的

10、扇形導(dǎo)線框，圓心為ON。兩導(dǎo)線框在同一豎直面(紙面)內(nèi)，兩圓弧半徑相等。過(guò)直線OM ON的水平面上方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面?，F(xiàn)使線框M、N在t0時(shí)從圖示位置開始，分別繞垂直于紙面、且過(guò)OM和ON的軸，以相同的周期T逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則()A兩導(dǎo)線框中均會(huì)產(chǎn)生正弦交流電B兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的周期都等于TC在t時(shí)，兩導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等D兩導(dǎo)線框的電阻相等時(shí)，兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的有效值也相等答案BC解析兩導(dǎo)線框未完全進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)切割產(chǎn)生恒定感應(yīng)電流，當(dāng)導(dǎo)線框N完全進(jìn)入磁場(chǎng)后，通過(guò)線框的磁通量將不變，故無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生，因此它不會(huì)產(chǎn)生正弦交流電，A錯(cuò)誤；導(dǎo)線框每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，產(chǎn)生的感應(yīng)

11、電流的變化為一個(gè)周期，B正確；在t時(shí)，導(dǎo)線框轉(zhuǎn)過(guò)角度為45，切割磁感線的有效長(zhǎng)度相同，均為繞圓心的轉(zhuǎn)動(dòng)切割形式，設(shè)圓弧半徑為R，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)均為EBRBRBR2，C正確；導(dǎo)線框N轉(zhuǎn)動(dòng)的一個(gè)周期內(nèi)，有半個(gè)周期無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生，所以兩導(dǎo)線框的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值并不相同，由閉合電路歐姆定律可知，兩導(dǎo)線框的電阻相等時(shí)，感應(yīng)電流的有效值一定不相同，D錯(cuò)誤。10.(2015四川高考)小型手搖發(fā)電機(jī)線圈共N匝，每匝可簡(jiǎn)化為矩形線圈abcd，磁極間的磁場(chǎng)視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于線圈中心軸OO，線圈繞OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖所示。矩形線圈ab邊和cd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值都是e0，不計(jì)線圈電阻，則發(fā)電機(jī)輸出電壓()

12、A峰值是e0 B峰值是2e0C有效值是Ne0 D有效值是Ne0答案D解析根據(jù)題意，小型發(fā)電機(jī)輸出電壓的峰值為Em2Ne0，A、B錯(cuò)誤；對(duì)于正弦式交變電流，峰值與有效值E的關(guān)系滿足E，故有效值為Ne0，C錯(cuò)誤、D正確。11(2017黑龍江大慶一模)(多選)如圖所示，N匝矩形導(dǎo)線框在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線框面積為S，線框的電阻、電感均不計(jì)，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娦裕凑螂娮铻榱?，反向電阻無(wú)窮大。下列說(shuō)法正確的是()A導(dǎo)線框轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為B導(dǎo)線框轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為C導(dǎo)線框轉(zhuǎn)到圖示位置時(shí)，線框中的磁通量最大，瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)為零

13、D導(dǎo)線框轉(zhuǎn)到圖示位置時(shí)，線框中的磁通量最大，瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)最大答案AC解析導(dǎo)線框產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EmNBS。根據(jù)二極管的特點(diǎn)可知，在一個(gè)周期內(nèi)只有半個(gè)周期回路中有電流，根據(jù)交變電流的熱效應(yīng)可知2RI2RT，解得，故A正確、B錯(cuò)誤；導(dǎo)線框轉(zhuǎn)到圖示位置時(shí)，即導(dǎo)線框位于中性面位置，線框中的磁通量最大，瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)為零，故C正確、D錯(cuò)誤。12(2018黃岡中學(xué)月考)如圖所示，匝數(shù)為100匝、面積為0.01 m2的線圈，處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B1為 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。當(dāng)線圈繞O1O2以轉(zhuǎn)速n為300 r/min勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電壓表、電流表的讀數(shù)分別為7 V、1 A。電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻r為1 ，牽引一根原來(lái)靜止的、長(zhǎng)L為1 m、質(zhì)量m為0.2 kg的導(dǎo)體棒MN沿軌道上升。導(dǎo)體棒的電阻R為1 ，架在傾角為30的框架上，它們處于方向與框架平面垂直、磁感應(yīng)強(qiáng)度B2為1 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。當(dāng)導(dǎo)體棒沿軌道上滑1.6 m時(shí)獲得穩(wěn)定的速度，這一過(guò)程中導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的熱量為4 J。不計(jì)框架電阻及一切摩擦，g取10 m/s2。求：(1)若從線圈處于中性面開始計(jì)時(shí)，寫出電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式；(2)導(dǎo)體棒MN的穩(wěn)定速度；(3)導(dǎo)體棒MN從靜止到達(dá)到穩(wěn)定速度所用的時(shí)間。答案(1)e10sin10t(V)(2)2 m/s(3)1.0 s解析(1)轉(zhuǎn)速n300 r/min5 r/s，2n10 rad/s。線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中電動(dòng)勢(shì)的最大值