人教版高中物理交变电流的产生和描述单元测试(1)

1、名校名 推荐交变电流的产生和描述1. 通过一阻值R 100 的电阻的交变电流如图所示，其周期为1 s 电阻两端电压的有效值为 ()A 12 VB 410 VC 15 VD 85 V2U22解析：选 B. 由电流的热效应可得R1 s (0.1A) R 0.4 s2 (0.2A) R0.1 s2，其中 R 100 ，可得 U 410 V ， B 正确2. 小型手摇发电机线圈共 N 匝，每匝可简化为矩形线圈 abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO，线圈绕 OO匀速转动，如图所示矩形线圈ab 边和 cd 边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压()A峰值

2、是 e0B峰值是 2e0C有效值是20D有效值是02 Ne2Ne解析：选 D. 因每匝矩形线圈 ab 边和 cd 边产生的电动势的最大值都是 e0，每匝中 ab 和 cd 串联，故每匝线圈产生的电动势的最大值为2e0.N 匝线圈串联，整个线圈中感应电动势的最大值为2Ne0，因线圈中产生的是正弦交流电，则发电机输出电压的有效值 E2Ne ，故选项 D 正确03. 电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器。如图甲所示为电吉他的拾音器的原理图，在金属弦的下方放置有一个连接到放大器的螺线管。一条形磁铁固定在管内， 当拨动金属弦后，螺线管内就会产生感应电流，经一系列转化后可将电信号转为声音信号。若由于金属

3、弦的振动，螺线管内的磁通量 随时间 t 的变化如图乙所示，则螺线管内感应电流i 随时间 t 变化的图象为 ()1名校名 推荐甲乙AB.C.D.解析由感应电流公式I E n，感应电流大小与磁通量的变化率有关，在 t 图RR t线上各点切线的斜率的绝对值反映感应电流的大小，斜率的正、 负号反映电流的方向；根据题图乙，在0 t0 时间内，感应电流I 的大小先减小到零，然后再逐渐增大，电流的方向改变一次，同理分析t0 2t 0 时间内，只有B 项符合要求。答案B4. 如图所示的正方形线框 abcd 边长为 L，每边电阻均为 r ，在垂直于纸面向里，磁感应强度为 B 的匀强磁场中绕 cd 轴以角速度 匀

4、速转动， c、d 两点与一阻值为 r 的电阻相连，各表均可视为理想表，导线电阻不计，则下列说法中不正确的是(B)A 线框 abcd 产生的电流为交变电流B当 S 断开时，电压表的示数为零C当 S 断开时，电压表的示数为2BL 282D当 S 闭合时，电流表的示数为2BL14r2名校名 推荐解析 线框中产生的感应电动势的最大值EmBL 2，瞬时值表达式：eEmsint，A正确； S 断开时，电压表读数为每边电压的有效值，所以U 122， B 错误； C 正4E8 BL确；当 S 闭合时，通过 ab 边的电流： IE2BL2I A2BL2r7r，电流表读数14r， D 正3r2确，故选 B 。5.

5、 如图甲所示， MN 是一个螺线管， A 是在 MN 的正下方放置在绝缘水平桌面上的金属圆环。现在 a、 b 两端接入如图乙所示的正弦交流电，设电流从a 端流入为正方向，下列说法正确的是(BC)A 0 t1 时间内 A 环对桌面的压力不断增加B0 t 1 时间内 A 环对桌面的压力先增加后减小Ct 1 t2 和 t2 t3 时间内 A 环中的电流方向相同D t3 t4 时间内 A 环对桌面的压力大于A 环的重力解析 0 t1 时间内， t 0时电流为零，磁感应强度为零，对A 作用力为零，随后螺线管中的电流逐渐增大，通过A 的磁通量逐渐增大，A 中产生感应电流， A 受螺线管的斥力作Bi用， A

6、 产生的感应电动势Et S t，所以 A 中的电流逐渐减小到零，螺线管和A 中的斥力作用是先增大后减小，A 错误， B正确； t1 t2 和 t2 t3 时间内，电流 i 随时间 t 变化的斜率均为负，说明这两段时间内产生的感应电流方向相同，C 正确； t3t4 时间内，磁通量减小，A中产生感应电流， A 受螺线管的引力作用，A 对桌面的压力小于A 环的重力， D 错误。6. 如图所示，矩形线圈abcd 与可变电容器C、理想电流表组成闭合电路。线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc 边匀速转动， 转动的角速度 100 rad/s。线圈的匝数 N 100匝，边长 ab0.2 m、ad 0.4 m

7、，电阻不计。 磁场只分布在bc 边的左侧， 磁感应强度大小B2 16T。电容器放电时间不计。下列说法正确的是()A 该线圈产生的交流电动势峰值为50 VB该线圈产生的交流电动势有效值为252 VC电容器的耐压值至少为50 VD电容器的电容C 变大时，电流表的示数变小解析 该线圈产生的交流电动势峰值Em NBS 502 V ， A 项错误；因为该线圈产生的交流电不是完整的正弦式交流电，只有一半，所以根据有效值的定义得E2T E2T，R2R3名校名 推荐E Em，联立解得电动势有效值E 252 V ，B 项正确；电容器的耐压值至少为502 V ，2C 项错误；电容器的电容C 变大时，容抗变小，电容

8、器的充放电电流增大，D 项错误。答案B7. 如图 xOy 平面为光滑水平面，现有一长为d、宽为 L 的线框 MNPQ 在外力 F 作用下，沿x 轴正方向以速度v 做匀速直线运动， 空间存在竖直方向的磁场，磁感应强度B 2B0cosdx(式中 B0 为已知量 )，规定竖直向下为磁感应强度正方向，线框电阻为R， t 0 时刻 MN 边恰好在 y 轴处，则下列说法正确的是()A 外力 F 为恒力22 vBt 0 时，外力大小F 16B0L RvtC通过线框的瞬时电流4B0Lvcos dIRd2B220LvdD经过 t v，线框中产生的电热QR解析 由于磁场是变化的，故切割产生的感应电动势也为变值，安

9、培力也会变化， 故要保持其匀速运动，外力F 不能为恒力，故A 项错误； t 0 时，左右两边处的磁感应强度均22为 2B0，方向相反，则感应电动势E 4B0Lv，拉力等于安培力，即F 2B0IL 8B0L v，故 BR项错误； 由于两边正好相隔半个周期，故产生的电动势方向相同，经过的位移为vt，瞬时电vtvt4B0Lvcos d动势 E 4B0Lvcosd，瞬时电流 I R，故 C 项正确；由于瞬时电流成余弦规律变22化，故可知感应电流的有效值I 2 2B0Lv，故产生的电热 Q I 2Rt 8B0 Lvd，故 D 项错误。RR答案 C8. 如图所示，一半径为L 的导体圆环位于纸面内， O 为

10、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 逆时针转动时，理想电流表 A 的示数为 ()4名校名 推荐2BL 2BL2A.4RB.4R2BL2BL2C.2RD.2RBL2E解析OM 切割磁感线产生的电动势E2 ，OM 切割磁感线时产生的感应电流I R，221T，解得 I 有效 2BL2设电流的有效值为 I 有效 ，则 I 有效 RT 2IR，A 项正确。44R答案A9. 如图

11、所示电路，电阻R1 与电阻 R2 阻值相同，都为R，和 R1 并联的 D 为理想二极管 (正向电阻可看作零，反向电阻可看作无穷大)，在 A、 B 间加一正弦交流电 u 20 2sin100 tV ，则加在 R2 上的电压有效值为 ()A 10 VB 20 VC15 VD5 10 V解析由有效值定义，10 V 2 T20 V 2 TU 2V ，故选 D 项。T，解得 U 5 10R22R22R2答案D10. 如图甲所示，一矩形线圈abcd 放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd 中点的轴 OO以角速度 逆时针匀速转动若以线圈平面与磁场夹角 45时 ( 如图乙 ) 为计时起点，并规定当电流自 a 流向

12、 b 时电流方向为正则如图所示的四个选项图中正确的是()5名校名 推荐解析：选D. 矩形线圈绕垂直于匀强磁场的转轴匀速转动产生正弦式交变电流，在开始计时 (t 0) 时线圈为题图乙所示的位置，据右手定则判断电流为负方向，首先排除A、 B 选项若达题图甲所示的位置，感应电流为负向的峰值，可见t 0 的时刻交变电流处于负半周且再经Ti I msin( t 0) ，所以 0到达中性面位置，或者0，瞬时值表达式84m2t TI sinT4 ， t 8，故 D选项正确11. 如图， M 为半圆形导线框，圆心为OM ； N 是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为ON；两导线框在同一竖直面(纸面 )内；两圆弧半

13、径相等；过直线OM ON 的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面。现使线框M、N 在 t 0 时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面、且过 OM 和 ON 的轴，以相同的周期T 逆时针匀速转动，则( BC )A 两导线框中均会产生正弦交流电B两导线框中感应电流的周期都等于TC在 t T8时，两导线框中产生的感应电动势相等D两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等解析 当导线框N 完全进入磁场后，通过线框的磁通量将不变，故无感应电流产生，因此它不会产生正弦式交流电，A 项错误； 导线框每转动一圈，产生的感应电流的变化为一T个周期， B 项正确；在t 时，导线框转过角度为45，切割

14、磁感线的有效长度相同，均为绕圆心的转动切割形式，设圆弧半径为R，则感应电动势均为 E 1BR2， C 项正确；导线 2框 N 转动的一个周期内，有半个周期无感应电流产生，所以两导线框的感应电动势的有效值并不相同， 由闭合电路欧姆定律可知， 两导线框的电阻相等时， 感应电流的有效值一定不相同， D 项错误。12. 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，6名校名 推荐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 ，则(AD)A t0 时，线圈平面平行于磁感线Bt 1 s 时，线圈中的电流改变方向Ct 1.5 s 时，线圈中的感应电动势最大

15、2D一个周期内，线圈产生的热量为8J解析 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象如图，由图可知，t 1 s 时，感应电流没有改变方向，B 错误； t1.5 s 时，感应电动势为 0，C 错误；感应电动势最大值222Em NBS N m 100 0.042(V) ，有效值 E 4(V) 2 2(V)， QT2E22R T 8(J)，D 正确。13. 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

16、 ，则 ()A t0 时，线圈平面平行于磁感线Bt 1 s 时，线圈中的电流改变方向Ct 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28 J解析t 0 时，磁通量为 0，此时线圈平面平行于磁感线，故A 项正确； t 1 s 时，在7名校名 推荐1 s 前后，磁通量的变化率不变，所以线圈中的电流方向不变，故B 项错误； t 1.5 s 时，磁通量的变化率为0，线圈中的感应电动势为0 ，故 C 项错误；感应电动势e 100t4 cost(V) ，所以感应电动势有效值4E22Et 8 J，故 D2 V ，一个周期内， 线圈产生的热量 Q R项正确。答案 AD14. 如图所示

17、，一个半径为r 的半圆形线圈，以直径ab 为轴匀速转动，转速为n，ab 的左侧有垂直于纸面向里(与 ab垂直 ) 的匀强磁场，磁感应强度为B。 M 和 N 是两个集流环，负载电阻为 R，线圈、电流表和连接导线的电阻不计，求：(1)感应电动势的最大值。1(2)从图示位置起转过4转的时间内，负载电阻R 上产生的热量。1转的时间内，通过负载电阻R 的电荷量。(3)从图示位置起转过 4(4)电流表的示数。解析(1)线圈绕轴匀速转动时，在电路中产生如图所示的交变电流。此交变电动势的最大值为r2 BS B22。Em 2n 2Bnr(2)在线圈从图示位置转过E Em 222Bnr。22电阻 R 上产生的热量

18、为ET4242QB r n。RR8R4(3)在线圈从图示位置转过1转的时间内，电动势的有效值为41转的时间内，电动势的平均值为E ，4t8名校名 推荐通过 R 的电荷量 Br 2qI t。R2REm222T(4)设此交变电动势在一个周期内的有效值为E，由有效值的定义得ET，RR2解得 E Em，222nB。故电流表的示数为I E rR2R42 4nBr2答案22B r(1) (2)(3)Bnr8R2R22nBr(4)2R2匝，线圈电阻为1 ，外接电阻 R9 ，15. 如图所示， 线圈 abcd 的面积是 0.05 m，共 100匀强磁场的磁感应强度B 1T ，当线圈以 300 r/min的转速匀速旋转时问：(1) 若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；1(2) 线圈转过 30 s 时电动势的瞬时值多大？(3) 电路中，电压表和电流表的示数各是多少？1(4) 从中性面开始计时，经 30 s 通过电阻 R的电荷量是多少？解析： (1)e Emsin t nBS2 fsin(2 ft)1300300100 0.05 2 60 sin2 60 t V 50sin 10 t (V)1(2) 当 t