2020版高考大一轮复习：第11章2第1节交变电流的产生和描述

1、（建议用时：40 分钟）一、单项选择题1. （2019 合肥模拟）一单匝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.在转动过程 中，线框中的最大磁通量为m最大感应电动势为Em,下列说法中正确的是（）A. 当磁通量为零时，感应电动势也为零B. 当磁通量减小时，感应电动势也减小C.当磁通量等于 0.5m时，感应电动势等于 0.5Em解析：选 D.根据正弦式交变电流的产生及其变化规律，当磁通量最大时，感应电动势为零；当磁通量减小时，感应电动势在增大，磁通量减为零时，感应电动势最大，由此可知A、B 项错误；设从线框位于中性面开始计时，则有e = Emsin3t，式中 Em= BSw,因 m=

2、BS,故角速度w= ，D 项正确；设 e=m2如图甲所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴00 匀速转动，从图示位置开始计时，产生的感应电动势 e 随时间 t 的变化曲线如图乙所示.若线圈的转速变为原来的2 倍，而其他条件保持不变，从图示位置转过 90。开始计时，则能正确反映线圈中产生的电动势e 随时间 t 的变化规律的图象是（）解析：选 A.由题图乙知，周期 T= 4 s，感应电动势的最大值 Em= 1 V，而感应电动势的最大值的表达QA式 Em= NBS3= NBS 2 二若仅把线圈的转速变为原来的2 倍，则周期变为原来的刁即 T= 2 s，而感应电动势的最大值 Em变为原来的

3、2 倍，即 Em= 2 V，所以选项 B、C 错误；从图示位置转过 90开 始计时，也就是 t = 0 时线圈中产生的感应电动势应为0,所以选项 A 正确，D 错误.3.小型手摇发电机线圈共 N 匝，每匝可简化为矩形线圈abed，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂D.角速度等于Emm0.5Em,则解出nn31 = 6，此时 =BScos6=BS= m,C 项错误.直于线圈中心轴 00，线圈绕 00 匀速转动，如图所示.矩形线圈ab 边和 ed 边产生的感应电动势的最大值都为 e。，不计线圈电阻，则发电机输出电压（）A.峰值是 eoC.有效值是-Neo解析： 选 D.因每匝矩形线圈 ab 边和 c

4、d 边产生的电动势的最大值都是 eo,每匝中 ab 和 cd 串联，故每 匝线圈产生的电动势的最大值为 2eo.N 匝线圈串联，整个线圈中感应电动势的最大值为2Neo,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E= 2Neo,故选项 D 正确.4如图甲所示，一矩形线圈 abed 放置在匀强磁场中，并绕过 ab、cd 中点的轴 00 以角速度 逆时 针匀速转动.若以线圈平面与磁场夹角0= 45时（如图乙）为计时起点，并规定当电流自 a 流向 b 时电流解析：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

5、电流为负方向，首先排除A、B 选项；若在题图甲所示的位置，Tn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轴且再经；到达中性面位置，或者$0=,84一2n nT瞬时值表达式 i = I Qn （31o），所以 0= Im sin t 丁 , t = ，故 D 选项正确.B.峰值是 2eoD.有效值是.2NeoAB5. （2019 沈阳质检）如图所示为一交流电压随时间变化的图象每个周期内，前三分之一周期电压 按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定.根据图中数据可得，此交流电压的有效值为（）6.如图所示，在 xOy 直角坐标系中的第二象限有垂直坐标平面向里的匀强磁场，第四象限有垂直

6、坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小均为B.直角扇形导线框半径为L、总电阻为 R,在坐标平面内绕坐标原点 O 以角速度3逆时针匀速转动线框从图中所示位置开始转动一周的过程中，线框内感应电 流的有效值是（）T T1应电流沿顺时针方向；在转过90至 180的过程中，即在 2？时间内，线框中的感应电动势仍为E=?T 3TBL23，感应电流沿逆时针方向；在转过180至 270的过程中，即在 2壬时间内，线框中的感应电动势13T22R二、多项选择题7.（2019 贵州贵阳高三适应性考试）有一种自行车，它有能向自行车车头灯泡供电的小型发电机,A.7.5 VC. 2 15 V解析：选 C.根据电流的热效

7、应有V, C 项正确.9WV工A .；1 23同5；6ji1 11 1-6- 1 l!|iIiiiiiiD. 3 13 V1 T (9 V)1 22T U?22一R- -+R 三=解得 U2= (60 V)2,所以 U= 砺A. I =BL23RC. I = 0D.解析：选 B.从图示位置转过 90的过程中，即在BL232RBL32R0右时间内，线框中的感应电动势为E=?BL3,感B. 8 V6 V2仍为 E= BL23，感应电流沿逆时针方向；在转过270至 360的过程中，即在 T 时间内，线框中的其原理示意图如图甲所示；图中N、S 是一对固定的磁极，磁极间有一固定在绝缘转轴上的矩形线圈，转

8、轴的一端有一个与自行车后轮边缘接触的摩擦轮.如图乙所示，当车轮转动时，因摩擦而带动摩擦轮转动,从而使线圈在磁场中转动而产生电流给车头灯泡供电关于此装置，下列说法正确的是（）IfCA. 自行车匀速行驶时线圈中产生的是交流电B. 小灯泡亮度与自行车的行驶速度无关C. 知道摩擦轮和后轮的半径，就可以知道后轮转一周的时间里摩擦轮转动的圈数D. 线圈匝数越多，穿过线圈的磁通量的变化率越大解析：选 AC.摩擦轮带动线圈在磁场中绕垂直于磁感线的轴转动，产生交流电，故A 正确；行驶速度会影响感应电动势的大小，所以影响灯泡的亮度，故B 错误；摩擦轮和后轮属于皮带传动，具有相同的线速度，如果知道了半径关系，就能知

9、道角速度关系，也就能知道转速关系，故C 正确；线圈匝数不影响穿过线圈的磁通量的变化率的大小，故D 错误.&如图所示，图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系则（）rv十4 “ K叭p仪W-U屮14aS-.hk4I|i 1 1A.两种形式的交变电流最大值相冋U-1：21产戶产10乙B.两种形式的交变电流有效值之比为1C.两种形式的交变电流周期之比为2：3D.若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻， 则经过 1min 的时间，两电阻消耗的电能之比为 1：3解析：选 AD.由题图甲和题图乙分别表示的正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系图象可知，两种形式的交变电流最

10、大值都是1 A，选项 A 正确；题图甲表示的正弦脉冲波周期为0.06 s，题图乙表示的方波的周期为 0.04 s，两种形式的交变电流周期之比为3 : 2,选项 C 错误；设正弦脉冲波的电流有效11112T值为|1,根据有效值的定义，前 3 周期和后 3 周期的有效值都为一 A，根据有效值的定义有2A R +12T”3Q2 A R- 3=I1R T,解得丨1=A.题图乙表示的方波交变电流大小不变，其有效值（跟交变电流的热效应等效的恒定电流值）等于最大值，12= 1 A.两种形式的交变电流有效值之比为丨1：丨2= 1 ： 3，选项 B错误；由WUlt = l2Rt 可知，若使这两种电流分别通过两个

11、完全相同的电阻，则经过1 min 的时间，两电阻消耗的电能之比 W甲：Wi= 11: 12= 1 : 3,选项 D 正确.9 如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速B. 曲线 a、b 对应的线圈转速之比为 2：3C.曲线 a 表示的交变电动势频率为 25 HzD.曲线 b 表示的交变电动势有效值为10 V解析：选 AC.从图象可知，两次转动都是从中性面开始计时的，故A 正确；从图象可知，曲线 a、b 对应的线圈转动的周期之比为2 : 3,则转速之比为 3 : 2,故 B 错误；由图象可知曲线 a 的周期 Ta= 4X10_2s ,一 1 一 一 则

12、曲线 a 表示的交变电动势频率 fa= = 25 Hz,故 C 正确；交变电动势的最大值Em= nBSo,则曲线 a、bIa一 2 一 表示的交变电动势的峰值之比为Ema：Emb=Wa:Wb= 3 : 2, 即卩 Enb= 3 吕玄=10 V，故曲线 b 表示的交变电动10厂势的有效值为 E有=V = 5：2 V , D 错误.10. （2019 石家庄模拟）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W匀速转动，c、d 两点与一阻值为 r 的电阻相连，各表均 可视为理想电表，导线电阻不计，则下列说法中正确的是

13、（）A.线框 abed 产生的电流为交变电流B.当当 S 断开时， 电压表的示数为零C.当当 S 断开时， 电压表的示数为毎D.当当 S 闭合时， 电流表的示数为-2BWL214r解析：选 ACD 线框 abed 绕着垂直于磁场的转轴匀速转动，故产生的电流为交变电流，故A 项正确;产生的交流电的电动势最大值为BL2，有效值为 E= ，当 S 断开时，电压表测量的电压为ed 间A.图示位置线圈中的感应电动势最大，为B.闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为D线圈转动一周的过程中，电阻R上产生的热量为Q= 4（2解析：选 BD.题图所示位置，线圈中通过的磁通量最大，但感应电动势为零,生的热量应利用有

14、效值求解，即转动一周的过程中产生的热量:D 正确.12面积为 S、阻值为 R 的金属框放置在匀强磁场中，磁场方向与金属框平面垂直，磁感应强度随时 间的变化规律 B= Bsin3t，则（）A.金属框中产生的电动势的最大值为B0S33,故 B 项错误，C 项正确；s 闭合时，电路总电阻为3r+ 2,ab中电流为1= 7=寻BL2，电流表读数为214r2 _BoL, 故 D 项正确.11. （2019 湖南十二校联考）如图所示，边长为 L 的正方形单匝线圈abed，其电阻为 r,外电路的电阻为 R，ab 的中点和 ed 的中点的连线OO恰好位于匀强磁场的边界线上,磁场的磁感应强度为B.若线圈从图示位

15、置开始以角速度3绕轴 0 0 匀速转动，则以下判断正确的是C.线圈从图示位置转过180。的过程中，流过电阻R 的电荷量为2BL2R+ r闭合电路中产生的感应电动势最大值为Em=1BL23，故对应的瞬时值表达式为12e=2BL3sin3t,B正确;由 q=苛可得线圈从图示位置转过呃的过程中，流过电阻R的电荷量q=R+7BL, C 错误；电阻R 上产A 错误；线圈所围成的Em22n nB23L4RQ=RX=2V2( R+r)34(R+r)B.金属框中电流的有效值为B0S31的电压，故 U= &E=B0EmBL23c.在一个周期内金属框产生的焦耳热为B 字c.在一个周期内金属框产生的焦耳热为

16、B 字1BSD.在第一个 4 周期内流过某截面的电荷量为-R解析：选 AD.金属框中的磁通量变化与该框在磁感应强度恒为B0的磁场中以3匀速转动的情况相同.因此最大Em= B0S3, A 正确；电流的有效值为1=養際B 错误；在一个周期内金属框产生的焦耳热为:2Q= I2RT=2B0S3R 2B0S2T兀 兀R, C 错误；在第 1 个 4 内，=B0S,则 q = I tBoS“ t R t R , D 正确.三、非选择题13.电压 u= 120 2sin31 V、频率为V 的霓虹灯的两端.50 Hz 的交变电流，把它加在激发电压和熄灭电压均为U0= 60:; 2(1)求在一个小时内，霓虹灯发光时间有多长?(2)试分析为什么人眼不能感到这种忽明忽暗的现象已知人眼的视觉暂留时间约为 s解析：(1)如图所示，画出一个周期内交变电流的u t 图象，其中阴影部分对应的时间t1表示霓虹灯不能发光的时间，根据对称性，一个周期内霓虹灯不能发光的时间为当 u = uo= 60 2 V 时,由 u = 120 2sin3t V 求得:11=600c.在一个周期内金属框产生的焦耳热为B 字 很明显霓虹灯在工作过程中是忽