高考物理一轮复习 第十一章 微专题77 交变电流的产生及描述加练半小时（含解析）试题

交变电流的产生及描述[方法点拨]交变电流的产生往往与交变电流图象结合出题，要能将交变电流的图象与线圈的转动过程一一对应起来，分析电流、电动势、磁通量的变化规律.1.(2018·山东省青岛二中模拟)如图1甲所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一匝数为n，面积为S，总电阻为r的矩形线圈abcd绕轴OO′以角速度ω匀速转动，矩形线圈在转动中可以保持和外电路电阻R形成闭合电路，回路中接有一理想交流电流表.图乙是线圈转动过程中产生的感应电动势e随时间t变化的图象，则下列说法中正确的是()图1A.从t1到t3这段时间穿过线圈的磁通量的变化量为2nBSB.从t3到t4这段时间通过电阻R的电荷量为eq\f(nBS,R)C.t3时刻穿过线圈的磁通量变化率为nBSωD.电流表的示数为eq\f(\r(2)nBSω,2r＋R)2.(2018·湖北省天门市期中)如图2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ω逆时针匀速转动.若以线圈平面与磁场夹角为零时(图示位置)为计时起点，并规定当电流自a流向b时，电流的方向为正.则下列四幅图中正确的是()图23.调光灯、调速电风扇以前是用变压器来实现的，该技术的缺点是成本高、体积大、效率低，且不能任意调节灯的亮度或电风扇的转速.现在的调光灯、调速电风扇是用可控硅电子元件来实现的.如图3为经过一个双向可控硅调节后加在电灯上的电压.那么现在电灯上的电压为()图3A.UmB.eq\f(\r(2)Um,2)C.eq\f(Um,2)D.eq\f(Um,4)4.(多选)(2019·河南省南阳一中模拟)如图4所示，光滑绝缘水平桌面上直立一个单匝正方形导线框ABCD，线框的边长为L＝0.3m、总电阻为R＝2Ω，在直角坐标系xOy中，有界匀强磁场区域的下边界与x轴重合，上边界满足曲线方程y＝0.3sineq\f(10π,3)x(m)，磁感应强度大小B＝1T.线框在沿x轴正方向的拉力F作用下，以速度v＝10m/s水平向右做匀速直线运动，直到AD边穿出磁场.下列说法正确的是()图4A.当BC边运动到磁场的中心线时，B、C两端电压为3VB.感应电动势的有效值为eq\f(3\r(2),2)VC.力F是恒力D.整个过程中产生的是正弦交变电流5.如图5为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动.磁场的磁感应强度B＝eq\r(2)×10－2T，线圈的面积S＝0.02m2，匝数N＝400，线圈总电阻r＝2Ω，线圈的两端经集流环和电刷与电阻R＝8Ω连接，与电阻R并联的交流电压表为理想电表，线圈的转速n＝eq\f(50,π)r/s.在t＝0时刻，线圈平面与磁场方向平行，则下列说法正确的是()图5A.交流发电机产生电动势随时间的变化关系是e＝8eq\r(2)sin100t(V)B.交流电压表的示数为8VC.从t＝0时刻开始线圈平面转过30°的过程中，通过电阻的电荷量约为5.7×10－3CD.电阻R上的热功率为6.4W6.(2018·山东省泰安市模拟)将硬导线中间一段折成半圆形，使其半径为R，让它在磁感应强度为B，方向如图6所示的匀强磁场中绕轴MN匀速转动.导线在a、b两处通过电刷与外电路连接，外电路接有额定功率为P、电阻为r的小灯泡并正常发光.电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，则下列说法正确的是()图6A.半圆形硬导线的转速为eq\f(\r(2rP),π2R2B)B.半圆形硬导线的转速为eq\f(\r(rP),π2R2B)C.半圆形硬导线从图示位置转90°的过程中通过小灯泡的电荷量为eq\f(πR2B,r)D.半圆形硬导线从图示位置转90°的过程中通过小灯泡的电荷量为零

答案精析1.D[从t1到t3的过程，穿过线圈的磁通量变化量为零，选项A错误；从t3到t4的过程，穿过线圈的磁通量变化量为BS，故通过电阻R的电荷量q＝neq\f(ΔΦ,R＋r)＝eq\f(nBS,R＋r)，选项B错误；t3时刻产生的电动势大小为E0，由法拉第电磁感应定律可得E0＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝nBSω，可得eq\f(ΔΦ,Δt)＝BSω，选项C错误；线圈产生的交流电的电动势有效值为E＝eq\f(nBSω,\r(2))，由闭合电路欧姆定律可得，电流表的示数I＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(\r(2)nBSω,2R＋r)，选项D正确.]2.D[从题图可看出线圈从垂直于中性面开始旋转，由楞次定律可判断，初始时刻电流方向由b到a，故瞬时电流的表达式为i＝－imcosωt，故D正确.]3.C[电灯上的电压值如没有特殊说明一般指电压的有效值，设加在电灯上电压的有效值为U，取一个周期，由电流的热效应得eq\f(U2,R)T＝eq\f(\f(Um,\r(2))2,R)·eq\f(T,4)＋eq\f(\f(Um,\r(2))2,R)·eq\f(T,4)，所以可得U＝eq\f(Um,2)，故选项C正确.]4.BD[感应电动势E＝BLv＝0.3Bvsineq\f(10π,3)x(V)，当BC边运动到磁场的中心线，即x＝0.15m时，E＝3V，感应电动势是3V，B、C两端电压是路端电压，小于感应电动势3V，故A错误；由A可知感应电动势最大值Em＝3V，有效值E＝eq\f(Em,\r(2))＝eq\f(3\r(2),2)V，故B正确；安培力FB＝BIy＝eq\f(B2y2v,R)，y＝0.3sineq\f(10π,3)x(m)，则安培力是变力，线框做匀速直线运动，处于平衡状态，拉力等于安培力，则拉力F是变力，故C错误；感应电动势E＝BLv＝0.3Bv·sineq\f(10π,3)x(V)＝3sineq\f(10,3)πx(V)，是正弦交变电流，故D正确.]5.C[磁场的磁感应强度B＝eq\r(2)×10－2T，线圈面积S＝0.02m2，匝数N＝400，线圈总电阻r＝2Ω，线圈的转速n＝eq\f(50,π)r/s，故ω＝100rad/s，交流发电机产生电动势随时间的变化关系是e＝NBSωcosωt＝8eq\r(2)cos100t(V)，A项错误；交流电压表显示出的是路端电压有效值，故示数为eq\f(EmR,\r(2)R＋r)＝6.4V，B项错误；从t＝0时刻转过30°的过程中，通过电阻的电荷量为q＝eq\f(NΔΦ,R＋r)＝eq\f(400×\f(1,2)×\r(2)×10－2×0.02,10)C＝4eq\r(2)×10－3C≈5.7×10－3C，C项正确；电阻R上的热功率P＝I2R＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\f(Em,\r(2)),R＋r)))2·R＝5.12W，D项错误.]6.A[设灯泡的额定电压为U，则P＝eq\f(U2,r).由于除灯泡外，其余部分电阻不计，则U＝eq\f(\r(2),2)Em，而Em＝BSω＝2πBSn＝2