高考物理课标版一轮复习考点规范练35交变电流的产生及其描述

考点规范练35交变电流的产生及其描述一、单项选择题1.某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动,产生交变电流的图象如图所示。由图中信息可以判断()A.在A和C时刻,线圈处于中性面位置B.在B和D时刻,穿过线圈的磁通量为零C.从A→D时间内,线圈转过的角度为πD.1s内交变电流方向改变50次2.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ω逆时针匀速转动。若以线圈平面与磁场夹角θ=45°时(如图乙)为计时起点,并规定当电流自a流向b时电流方向为正。则能够正确反映线圈中电流变化规律的图象是()3.电阻R1、R2与交流电源按照图甲所示方式连接,R1=10Ω,R2=20Ω。闭合开关S后,通过电阻R2的电流i随时间t变化的情况如图乙所示。则()A.通过R1的电流有效值是1B.R1两端的电压有效值是6VC.通过R2的电流有效值是1D.R2两端的电压最大值是6V4.如图甲所示,标有“220V40W”的灯泡和标有“20μF300V”的电容器并联到交流电源上,V为交流电压表,交流电源的输出电压如图乙所示。闭合开关,下列判断正确的是()A.t=时刻,V的示数为零B.灯泡恰好正常发光C.电容器不可能被击穿D.V的示数保持110V不变5.如图所示电路,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间加一正弦式交变电流u=20sin100πtV,则加在R2上的电压有效值为()A.10V B.20VC.15V D.5V6.如图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()A.7.5V B.8V C7.先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电,第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化(如图甲所示);第二次灯泡两端的电压变化规律如图乙所示。若甲、乙图中的U0、T所表示的电压、周期值是相同的,则以下说法正确的是()A.第一次,灯泡两端的电压有效值是B.第二次,灯泡两端的电压有效值是C.第一、第二次,灯泡的电功率之比是2∶9D.第一、第二次,灯泡的电功率之比是1∶5二、多项选择题8.一个矩形线圈在匀强磁场中转动,它产生的交流电动势为e=220sin100πtV。关于这个交变电流,下列说法正确的是()A.交变电流的频率为100HzB.该电动势的有效值为220VC.线圈转动的角速度ω=50πrad/sD.t=0时,线圈平面处于中性面9.如图所示,单匝矩形闭合导线框abcd全部处于水平方向的匀强磁场中,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ω从中性面开始匀速转动,线框转过时的感应电流为I。下列说法正确的是()A.线框中感应电流的有效值为2IB.线框转动过程中穿过线框的磁通量的最大值为C.从中性面开始转过的过程中,通过导线横截面的电荷量为D.线框转一周的过程中,产生的热量为10.图甲是小型交流发电机的示意图,两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场,A为交流电流表,线圈绕垂直于磁场的水平轴OO'沿逆时针方向匀速转动,从图示位置开始计时,产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示,以下判断正确的是()A.电流表的示数为10AB.线圈转动的角速度为50πrad/sC.0.01s时线圈平面与磁场方向平行D.0.02s时电阻R中电流的方向自右向左11.如图所示,边长为l的正方形单匝线圈abcd,其电阻为r,外电路的电阻为R,ab的中点和cd的中点的连线O'O恰好位于匀强磁场的边界线上,磁场的磁感应强度为B。若线圈从图示位置开始以角速度ω绕轴O'O匀速转动,则以下判断正确的是()A.图示位置线圈中的感应电动势最大,为Em=Bl2ωB.闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为e=Bl2ωsinωtC.线圈从图示位置转过180°的过程中,流过电阻R的电荷量为q=D.线圈转动一周的过程中,电阻R上产生的热量为Q=三、非选择题12.如图甲所示,一固定的矩形导体线圈水平放置,线圈的两端接一只小灯泡,在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场。已知线圈的匝数n=100,总电阻r=1.0Ω,所围成矩形的面积S=0.040m2,小灯泡的电阻R=9.0Ω,磁感应强度随时间按如图乙所示的规律变化,线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为e=nBmScost,其中Bm甲乙(1)线圈中产生感应电动势的最大值;(2)小灯泡消耗的电功率;(3)在磁感应强度变化的0~时间内,通过小灯泡的电荷量。13.(2017·北京海淀期末)如图所示,位于竖直平面内的矩形金属线圈,边长l1=0.40m、l2=0.25m,其匝数n=100匝,总电阻r=1.0Ω,线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D(集流环)焊接在一起,并通过电刷和R=3.0Ω的定值电阻相连接。线圈所在空间存在水平向右的匀强磁场,磁感应强度B=1.0T,在外力驱动下线圈绕竖直固定中心轴O1O2匀速转动,角速度ω(1)求电阻R两端电压的最大值;(2)从线圈通过中性面(即线圈平面与磁场方向垂直的位置)开始计时,求经过周期通过电阻R的电荷量;(3)求在线圈转动一周的过程中,整个电路产生的焦耳热。##考点规范练35交变电流的产生及其描述1.C解析在A和C时刻,线圈中感应电流最大,磁通量为零,线圈处于与磁感线方向平行的平面位置,故A错误;在B和D时刻,线圈中感应电流为零,穿过线圈的磁通量最大,故B错误;从A→D时间内转过周期,即线圈转过的角度为π,故C正确;由题图可知周期T=0.02s,频率为f==50Hz,正弦交变电流一个周期电流方向改变2次,所以1s内交变电流方向改变100次,故D错误。2.D解析t=0时刻,根据题图乙表示的转动方向,由右手定则得出此时线圈中电流方向为a→d→c→b→a,与规定的电流正方向相反,电流为负值。又因为此时ad、bc两边的切割速度方向与磁场方向成45°夹角,由E=2Blv⊥,可得E=2×Blv=Em,即此时电流是最大值的倍。由题图乙还能观察到,线圈在接下来45°的转动过程中,ad、bc两边的切割磁场的速度越来越小,所以感应电动势应减小,感应电流应减小。综上所述可知,D项正确。3.B解析首先从交变电流图象中找出交变电流的最大值,即通过R2的电流最大值为0.6A,由正弦式交变电流最大值与有效值的关系Im=I可知,其有效值为0.6A,由于R1与R2串联,所以通过R1和R2的电流有效值也是0.6A,选项A、C错;R1两端电压有效值为U1=IR1=6V,选项B对;R2两端电压最大值为U2m=ImR2=0.4.B解析V的示数应是电压的有效值220V,故A、D错;电压的有效值恰好等于灯泡的额定电压,灯泡正常发光,B正确;电压的峰值Um=220V≈311V,大于300V,故电容有可能被击穿,C错。5.D解析电压值取正值时,即在前半个周期内,二极管电阻为零,R2上的电压等于输入电压值,电压值取负值时,即在后半周期内,二极管电阻无穷大可看作断路,R2上的电压等于输入电压值的一半,据此可设加在R2的电压有效值为U,根据电流的热效应,在一个周期内满足T=,可求出U=5V。故选项D正确。6.C解析根据电流的热效应有T,解得U2=60V2,所以U=2V,C项正确。7.D解析第一次,灯泡两端电压的有效值为U1=,功率P1=。第二次,设灯泡两端电压的有效值为U2,则T,解得U2=U0,功率P2=,则P1∶P2=1∶5,故A、B、C错误,D正确。8.BD解析由2πf=100πrad/s知,该交变电流的频率为50Hz,A错;电动势有效值E==220V,B对;线圈转动的角速度ω=100πrad/s,C错;t=0时,e=0,此时线圈处于中性面,D对。9.BC解析根据法拉第电磁感应定律可得产生的电动势e=BSωsinωt,电流i=sinωt,线框转过时的感应电流为I=,电流的有效值I'=,故选项A错误;线框转动过程中穿过线框的磁通量的最大值为BS,又I=,解得BS=,故选项B正确;从中性面开始转过的过程中,通过导线横截面的电荷量为q=,故选项C正确;转一周产生的热量Q=I'2RT,代入解得Q=,故选项D错误。10.AC解析根据it图象可知,电流最大值Im=10A,有效值I==10A,A选项正确;交变电流的周期T=2×102s,角速度ω==100πrad/s,B选项错误;从图示位置开始转动时,经0.01s线圈回到水平状态,线圈平面与磁场方向平行,C选项正确;根据右手定则,在0.02s时,线圈经过一个周期,即在图示位置,电阻R中的电流方向自左向右11.BD解析在题图所示位置,线圈中通过的磁通量最大,但感应电动势为零,A错误;线圈所围成的闭合电路中产生的感应电动势最大值为Em=Bl2ω,故对应的瞬时值表达式为e=Bl2ωsinωt,B正确;由q=可得线圈从图示位置转过180°的过程中,流过电阻R的电荷量q=,C错误;电阻R上产生的热量应利用有效值求解,即转动一周的过程中产生的热量Q=R×,D正确。12.解析(1)由图象知,线圈中产生的交变电流的周期T=3.14×102s,所以Em=nBmSω==8.0V。(2)电流的最大值Im==0.80A,有效值I=A,小灯泡消耗的电功率P=I2R=2.(3)在0~时间内,电动势的平均值,平均电流,流过灯泡的电荷量Q=Δt==4.0×10-3答案(1)8.0V(2)2.88W(3)4.0×10-13.解析(1)线圈中感应电动势的最大值Em=nBS