2011届高考物理一轮复习重要题型名师精讲之交变电流第1讲交变电流的产生和描述

1、第十章交变电流传感器第 1 讲交变电流的产生11随堂检测演练、I1如图 10 1 12 所示，矩形线框置于竖直向下的磁场中，通过导线与灵敏电流表相连，线框在磁场中绕垂 直于磁场方向的转轴匀速转动，图中线框平面处于竖直面内.下述说法正确的是（）A 因为线框中产生的是交变电流，所以电流表示数始终为零B.线框通过图中位置瞬间，穿过线框的磁通量最大C 线框通过图中位置瞬间，通过电流表的电流瞬时值最大D 若使线框转动的角速度增大一倍，那么通过电流表电流的有效值也增大一倍.解析：本题考查电磁感应现象， 基础题.线框在匀强磁场中匀速转动时，在中性面即线框与磁感线垂直时,正确.答案：CDP,汨$,_图 10

2、1 132如图 10 1 13 所示，矩形线圈 abcd,面积为 S,匝数为 N,线圈电阻为 R,在匀强磁场中可以分别绕垂 直于磁场方向的轴 P1和 P2以相同的角速度3匀速转动，（P1以 ab 边为轴，P2以 ad 边中点为轴）当线圈平 面从与磁场方向平行开始计时，线圈转过90的过程中，绕 P1及 P2轴转动产生的交流电的电流大小，电量及焦耳热分别为丨丨1, q1, Q1及丨丨2, q2, Q2，则下面判断正确的是（）A. 线圈绕 P1和 P2转动时电流的方向相同，都是aCTdB.q1q2= NBS/2R磁通量最大感应电动势最小，B 项错 C 项对；电流的有效值而在题中图示位置线框与磁感应线

3、平行时，磁通量最小感应电动势最大,nBSw1=2R，现在其角速度增大一倍后, 电流也增大一图 10- 1 122B.闭合电路中感应电动势的瞬时表达式e= 0.8 sin 2tC I2= （NB3S”V2RD. QIQ2=neo解析：本题考查电磁感应中电量、热量、电流的计算和感应电流方向的判断.绕 P、P转动时电流的方向相同，但电流的方向为l a,A 错；电量 q=虫尹，与绕哪个轴转动没有关系，B 项错；线R圈绕两轴转动时产生的电动势相同，所以电流相同，发热也相同，C 对，D 错.答案：C3如图 10 1- 14 所示，在水平方向的匀强磁场中， 有一单匝矩形导线框可绕垂直于磁场方向的水平轴转动.

4、在线框由水平位置以角速o匀速转过 90的过程中，通过导线横截面的电荷量为 q,已知导线框的电阻为 R, 则下列说法中正确的是（）A .导线框转到如图所示的位置时电流的方向将发生改变B.导线框转到如图所示的位置时电流的方向为badcC .以图中位置作为计时起点，该导线框产生的交流电瞬时值表达式为e= qRosinotD .题述过程中导线框上产生的焦耳热Q=q：Ro4解析：导线框转到中性面时电流方向发生改变，而图中表示的不是中性面，A 项错误；根据右手定则或楞次定律判断导线框中电流的方向为abed, B 项错误；该导线框产生的交流电瞬时值表达式为e= BS coso t由 q =詈可得该导线框产生

5、的交流电瞬时值表达式为e= qRcoso,C 项错误；题述过程中U有效=_“n亠U有效q2uRw -qRo/ 2，时间 t = , Q =t=, D 正确.2oR4答案：D图 10 1 154.如图 10 1 15 所示，边长为 L = 0.2 m 的正方形线圈 abed,其匝数为 n = 10、总电阻为 r = 2Q,外电路 的电阻为 R= 8Q,ab 的中点和 cd 的中点的连线 00恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度B= 1 T,若线圈从图示位置开始，以角速度o= 2 rad/s 绕 00 轴匀速转动，则以下判断中正确的是（）A.在 t=n时刻，磁场穿过线圈的磁通量为零，但此时

6、磁通量随时间变化最快4C.从 t= 0 时刻到 t=n时刻，电阻 R 上产生的热量为Q= 3.2n104J4D .从 t= 0 时刻到 t=寸寸时刻，通过 R 的电荷量 q= 0.02 C1解析：线圈在磁场中转动，Em= ?nBS3= 0.4 V , B 项错；当线圈平面与磁场平行时磁通量变化最快,-2T_ 23-确；QR=I Rt= M( (R+r) Rt= 1.6 氷 10J, C 错；q= n = 0.02 C , D 正确.答案：AD5在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，一个面积为 S 的矩形线圈匀速转动时所产生的交流电电压随时间变化的波形如图 10 1 16 所示，线圈与一阻值 R=

7、9Q的电阻串联在一起，线圈的电阻为 1Q则( (A .通过电阻 R 的电流瞬时值表达式为i = 10sin 200 t(A)B.电阻 R 两端的电压有效值为90 VC. 1 s 内电阻 R 上产生的热量为 450 JD.图中 t = 1X102s 时，线圈位于中性面解析：通过电阻 R 的电流最大值为 lm=H= 10 A,线圈转动的角速度3=2n=2n2R+rT2X10E有效rad/s,故电流的瞬时值表达式为i= 10sin 100 t(A), A 项错误；电阻 R 两端的电压有效值为U有效= RR+ r100u有效:- X9 V = 45 2 V,B 项错误；1 s 内电阻 R 上产生的热量

8、 Q =t= 450 J,C 项正确；t= 1.0X102(9 + 1)R2s 时感应电动势为零，此时穿过线圈的磁通量最大，线圈位于中性面，答案：CDlh作业手册、Irad/s=100nD 项正确.图 10- 1 16-0甲1如图 10 1 17 甲所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴00 以恒定的角速度3转动，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈中产生的交变电流按照图乙所示的余弦规律变化，在t=汁时刻（）（）2 coA 线圈中的电流最大B.穿过线圈的磁通量为零C 线圈所受的安培力为零D 穿过线圈磁通量的变化率最大解析：注意线圈转动过程中通过两个特殊位置（平行于磁感线和垂

9、直于磁感线）时的特点；磁通量、磁通量的变化、磁通量的变化率不同；=T，线圈转过 90本题应选 C 项.2o4答案：C2一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，周期为 应电动势的瞬时值为 2V，则此交变电动势的有效值为（A. 2 2 V B. 2 V C. 2 V D.y V答案：A3如图 10 1 18 所示，边长为 L 的闭合正方形线框共有 n 匝，总电阻为 R.在磁感应强度为 B 的匀强磁场 中绕中心轴 00 匀速转动，线框中心轴00 与磁场方向垂直，线框转动的角速度为o,从线框平面平行于磁感线的位置开始计时，则（）线框中产生电动势的瞬时值表达式为nBL2oC0Sott= 0 时

10、，线框中感应电流值为nBL2o/R 线框中电流的有效值为 益2nBL2oCOSot线框中电流的频率为222RoA .B.C . D .答案：A4.如图 10 1佃 所示，单匝闭合线框在匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的转轴OO匀速转动，在转动过1T.从中性面开始计时，当t= 12T 时，感解析：根据交流电电动势的瞬时值表达式e= Emsino t当t= 12 时，Em= 4 V，贝 y E 有二子Em.图 10- 1 18程中，穿过线框的最大磁通量为m，线框中的最大感应电动势为Em,下列说法中正确的是（）（mmA .在穿过线框的磁通量为 寸的时刻，线框中的感应电动势为2Em2C 线框每转动一周，线

11、框中的感应电流方向改变一次解析：闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，若从中性面开始计时，穿过线框的磁通量按余弦规律变化，线框中产生的感应电动势按正弦规律变化，在穿过线框的磁通量为m/2 的时刻，线框中的感应电动势大于 Em/2, A 错误；在穿过线框的磁通量为 m/巨的时刻，线框中的感应电动势等于 Em/ 2, B 项正确；线框每转动一周，线框中感应电流的方向改变两次，C 错误；由 Em= BSw =Qm3解得线框转动的角速度为3=Em/Qm, D 正确.答案：BD如图 10 1 20 所示，面积为 S、匝数为 N、电阻为 r 的线圈固定在图示位置，线圈与阻值为 R 的电阻构

12、成闭合电路，理想交流电压表并联在电阻 R 的两端；U 形磁铁以线圈的中心轴线 00 为轴以角速度3匀 速转动，已知 U 形磁铁两极间的磁场为匀强磁场，磁感应强度为B,取磁铁转动到图示位置的时刻 t= 0.则（）（）A.在 t= 0 时刻，线圈处于中性面，流过电阻R 的电流为 0B.1 s 内流过电阻 R 的电流方向改变-次nC .线圈匝数减少为原来的一半，磁铁转动角速度增大到原来2 倍，电压表读数不变D在电阻 R 的两端再并联一只阻值为 R 的电阻后，电压表的读数不变解析：在 t= 0 时刻，线圈中的磁通量最小，线圈处于垂直于中性面的位置，感应电动势最大，流过电阻R的电流为最大值， A 错；由

13、于一个周期内电流的方向改变两次，1s 内流过电阻 R 的电流方向改变的次数为 n= 2f=3, B 正确；线圈产生的感应电动势的最大值Em= NB&，线圈匝数减少为原来的一半，磁铁n转动角速度增大到原来 2 倍，Em不变，由于产生的交变电流为正弦交变电流，因此其有效值为E =黑也不变，因匝数减半，内阻也减半，外电阻不变所以路端电压增加，即电压读数变大，所以C 不正确当并联一个电阻 R 后，外电阻内电阻不变，所以路端电压减小，即电压读数减小，所以D 错.答案：BD .线框转动的角速度为Emm5.B.在穿过线框的磁通量为刻，线框中的感应电动势为SN图 10- 1 20111解析：对 A 图

14、象可知，电子先做加速度减小的加速运动，T 时刻速度最大，由 T 到；T 做加速度增加的减44211333速运动，尹时刻速度为零.从 QT 到 4T 电子反向做加速度减小的加速运动，T 时刻速度最大，由T 到 T做加速度增大的减速运动，T 时刻速度为零，回到原位置，即电子能做往复运动同样的方法可得B、C也对.6某交流发电机给灯泡供电，产生正弦式交变电流的图象如图A .交变电流的频率为 0.02 Hz10 1 21 所示，下列说法中正确的是（B.交变电流的瞬时表达式为i= 5cos 50 t（A）D 若发电机线圈电阻为0.4 切则其产生的热功率为5 W解析：由图象知，交流电的周期为 0.02 s,

15、故频率为 50 Hz, A 项错；转动的角速度流瞬时表达式为 i= 5cos 100 t（A） , B 错；t= 0.01 s 时，电流最大，此时线圈磁通量应为 电流的有效值 I =曇=立 A，故 P = 12R=答案：D图 10 1 223=100n,故电0, C 错；交流电7.如图 10 1 22 所示，在两平行金属板中央有一个静止的电子（不计重力），当两板间加上交变电压后，能X0.4 W = 5 W，故 D 正确.答案：ABC乙图 10- 1 238正弦交变电源与电阻 R、交流电压表、交流电流表按照图10 1 23 甲所示的方式连接，R= 200Q图乙是交变电源输出电压 u 随时间 t

16、变化的图象则（）A .交流电压表的读数是311 VB.交流电流表的读数是1.1 AC. R 两端电压随时间变化的规律是uR=311cosnVD. R 两端电压随时间变化的规律是UR=311cos 100nV解析：由图乙可知，电源输出电压峰值为 311 V，有效值为 220 V，所以电压表示数为有效值 220 V，电流 表读数为电流的有效值 I = R = 1.1 A, A 错，B 对，由图乙可知 T= 2X102s,3=年=100n所以 R 两 端电压随时间变化的规律为 UR=311cos 100tV, C 错，D 对.答案：BD9.（2009 重庆，18）某实物投影机有 10 个相同的强光灯

17、 L1L10（24 V、200 W）和 10 个相同的指示灯 X1乂乂1。（220V、2 W），将其连接在 220 V 交流电源上，电路如图10 1 24.若工作一段时间后 L2灯丝烧断，则（）A.X1的功率减小，L1的功率增大B.X1的功率增大，L1的功率增大C . X2的功率增大，其他指示灯的功率减小D . X2的功率减小，其他指示灯的功率增大解析：L2灯丝烧断，则电路中的总电阻变大，由欧姆定律知，总电流减小，则除L2支路外，其他支路两端的电压减小，强光灯和指示灯的功率都要减小.其他支路电压减小，则L2两端电压升高，其功率增大.答案：CX X X；X Xa1dX x| X I X XX X

18、I X I X XX fl X X - X X图 10 1 2510. （2009 天津，9）如图 10 1 25 所示，单匝矩形闭合导线框 abed 全部处于磁感应强度为 B 的水平匀强磁场中，线框面积为 S,电阻为 R.线框绕与 cd 边重合的竖直固定转轴以角速度3匀速转动，线框中感应电流的有效值 1 =_.线框从中性面开始转过 寸的过程中，通过导线横截面的电荷量q=_.图 10 1 24BS E BSBS，i=R及 q= | & 可求得 q=BS.11.如图 10 1 26 所示，一台模型发电机的电枢是矩形导线框abed，其 ab 和 cd 边长 li= 0.4 m, ad 和

19、be边长 12= 0.2 m ,匝数 n = 100 匝，它在磁感应强度 B= 0.2 T 的匀强磁场中绕通过线框对称中心线且垂直于 磁场方向的轴 00 匀速转动，当开关 S 断开时，电压表的示数为10,2 V，开关 S 闭合时，外电路上标有“10 V、10 W ”的灯泡恰好正常发光，求：(1) 导线框 abed 在磁场中转动的角速度？(2) S 闭合后，当导线框从图示位置转过0=60。时的过程中通过灯泡的电荷量？解析：( (1)E = 10 2 V Em= 20 V = nBSEm203=nBLT；=100X0.2X0.4X0.2rad/s=12 5 rad/s.图 10 1 2712如图 10 1 27 甲所示是某同学设计的一种振动发电装置的示意图，它的结构是一个套在辐向形永久磁铁槽中的半径为 r= 0.10 m、匝数 n = 20 匝的线圈，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布引出线接有 R2= 9.5Q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，便有电流通过小 电珠.当线圈运动速度 v 随时间 t 变化的规律如图 10 1 27 丙所示时( (摩擦等损耗不计) ).求：(1) 小电珠中电流的最大值；解析：由题意可知 Emax= BS3,则回路中电流的有效值