课时跟踪检测（五十） 交变电流的产生及描述

课时跟踪检测（五十）交变电流的产生及描述1．(2022·浙江1月选考)如图所示，甲图是一种手摇发电机及用细短铁丝显示的磁场分布情况，摇动手柄可使对称固定在转轴上的矩形线圈转动；乙图是另一种手摇发电机及磁场分布情况，皮带轮带动固定在转轴两侧的两个线圈转动。下列说法正确的是()A．甲图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场B．乙图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场C．甲图中线圈转动时产生的电流是正弦交流电D．乙图线圈匀速转动时产生的电流是正弦交流电解析：选A甲图中细短铁丝显示的磁场分布均匀，则线圈转动区域磁场可视为匀强磁场，A正确；乙图中细短铁丝显示的磁场分布不均匀，则线圈转动区域磁场不能看成匀强磁场，B错误；根据发电机原理可知甲图中线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的转轴匀速转动时才能产生正弦交流电，因不一定匀速转动，故C错误；乙图中是非匀强磁场，则线圈匀速转动时不能产生正弦交流电，D错误。2．(多选)如图甲所示是一台交流发电机构造示意图，产生交变电流的感应电动势随时间变化的规律如图乙所示，发电机线圈电阻为1Ω，外接电阻为4Ω，其他电阻不计，则()A．电动势的瞬时值表达式为e＝5sin(50πt)VB．理想电压表的示数为4VC．在t＝0.01s时刻，电路中电流的瞬时值为1AD．该线圈磁通量变化率的最大值为5Wb/s解析：选AC由题图乙知em＝5V，ω＝eq\f(2π,T)＝eq\f(2π,4×10－2)rad/s＝50πrad/s，电动势的瞬时值表达式为e＝5sin(50πt)V，故A正确；理想电压表的示数为U＝eq\f(em,\r(2))×eq\f(4Ω,1＋4Ω)＝2eq\r(2)V，故B错误；在t＝0.01s时刻，电路中电流的瞬时值I＝eq\f(em,R＋r)＝1A，故C正确；线圈匝数未知，无法判断该线圈磁通量变化率的最大值，故D错误。3．(2021·天津等级考)如图所示，闭合开关后，R＝5Ω的电阻两端的交流电压为u＝50eq\r(2)sin10πtV，电压表和电流表均为理想交流电表，则()A．该交流电周期为0.02s B．电压表的读数为100VC．电流表的读数为10A D．电阻的电功率为1kW解析：选C该交流电的周期T＝eq\f(2π,ω)＝eq\f(2π,10π)s＝0.2s，选项A错误；电压表的读数为交流电的有效值，即U＝eq\f(50\r(2),\r(2))V＝50V，选项B错误；电流表的读数为I＝eq\f(U,R)＝eq\f(50,5)A＝10A，选项C正确；电阻的电功率为P＝IU＝10×50W＝500W，选项D错误。4．(2023·浙江杭州模拟)如图甲所示是一种可手摇发电的手电筒，除照明外还可手摇发电为其电池充电。其原理为回路处在磁感应强度为0.01T的匀强磁场中，磁场方向如图乙所示，图乙所示时刻半圆形导线束位于纸面内。从右向左看，手柄以eq\f(40,π)rad/s逆时针匀速转动，则()A．该手摇电筒中的电流是直流电B．图乙所示时刻半圆形导线束上电流从A到BC．图乙所示时刻半圆形导线束受安培力大小为0D．图乙所示电流表的示数为0.4A解析：选C根据手摇电筒的结构，线圈转动切割磁感线产生感应电流方向不断变化，故该手摇电筒中的电流是交流电，A错误；图乙所示时刻半圆形导线转动方向与磁场方向平行，该时刻无感应电流，半圆形导线束受安培力大小为0，B错误，C正确；电流表的示数为半圆形导线束转一圈的有效值，由题干中的已知条件无法求出电路中的电流有效值，故D错误。5．一台发电机的结构示意图如图所示，N、S是磁铁的两个磁极，M是圆柱形铁芯，铁芯外套有一矩形导线圈，线圈在绕过铁芯M中心的固定转轴匀速转动。磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径的辐向磁场，磁感应强度大小处处相等。若从线圈处于图示位置开始计时，设此时电动势为正值，图中能正确反映线圈中感应电动势e随时间t变化规律的是()解析：选D由于磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径的辐向磁场，线圈绕过铁芯M中心的固定转轴匀速转动过程中，线圈与转轴平行的两边垂直切割磁感线，产生的电动势大小不变，经过竖直面时，方向改变，D正确。6．(2023·山东青岛模拟)图1中，单匝矩形闭合线圈abcd在匀强磁场中绕垂直磁场的轴OO′匀速转动。当线圈的转速为n1和n2时，穿过该线圈的磁通量随时间分别按图2中甲、乙所示的规律变化，已知线圈的电阻为5.0Ω，则()A．0.2s时，甲、乙对应的线圈平面均垂直于磁感线B．0.05s时，乙对应的线圈中产生的感应电动势最大C．甲、乙对应的线圈的转速之比n1∶n2＝4∶5D．甲对应的线圈中交变电流的最大值为πA解析：选D由题图2可知，在t＝0.2s时，穿过线圈的磁通量都为零，因此甲、乙对应的线圈平面平行于磁感线，故A错误；在t＝0.05s时，图线乙对应穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，因此产生的感应电动势最小为零，故B错误；由题图2可知甲对应的周期为0.16s，图线乙对应的周期为0.2s，二者的转速比等于周期比的反比，即5∶4，故C错误；甲对应产生的感应电动势的最大值Em＝nΦmω＝nΦmeq\f(2π,T)＝eq\f(0.4×2π,0.16)＝5πV，因此Im＝eq\f(Em,R)＝πA，故D正确。7．(多选)图甲为小型交流发电机的原理图，发电机的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴OO′匀速转动，从t＝0时刻开始，通过矩形线圈的磁通量随时间变化的规律如图乙所示，已知线圈的匝数N＝50，线圈的电阻r＝5Ω，线圈与外电路连接的定值电阻R＝45Ω，电压表为理想交流电表。则下列判断正确的是()A．线圈转动的周期为6.28sB．t＝0时刻线圈平面与磁感线方向平行C．线圈转动过程中产生的最大感应电动势为100eq\r(2)VD．电压表的示数为64V解析：选BD由题图乙可知，线圈转动的周期为T＝6.28×10－2s，故A错误；由题图乙可知，t＝0时刻，磁通量为零，线圈平面与磁感线方向平行，故B正确；线圈中的最大感应电动势Em＝NBSω＝NΦmω＝50×2×10－2×eq\f(