2022版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十一章 交變電流 傳感器 第1講 交變電流的產(chǎn)生及描述練習(xí)新人教版

1、2022版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十一章 交變電流 傳感器 第1講 交變電流的產(chǎn)生及描述練習(xí)新人教版2022版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十一章 交變電流 傳感器 第1講 交變電流的產(chǎn)生及描述練習(xí)新人教版年級(jí)：姓名：- 10 -第1講交變電流的產(chǎn)生及描述一、選擇題(本題共10小題，15題為單選，610題為多選)1(2021貴州安順模擬)如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè)匝數(shù)為n的矩形線圈abcd，線圈面積為s，ab邊與磁場(chǎng)方向垂直且始終與金屬滑環(huán)k相連，cd邊與金屬滑環(huán)l相連。現(xiàn)使矩形線圈以恒定角速度從圖示位置繞過ad、bc中點(diǎn)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。下列說法正確的是(c)a將交流電流表串聯(lián)到電路中，其

2、示數(shù)隨時(shí)間按余弦規(guī)律變化b線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度越大，通過電阻r的電流越小c線圈平面與磁場(chǎng)平行時(shí)，瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，為enbsd線圈平面每轉(zhuǎn)過半圈，穿過線圈平面的磁通量變化量為零解析本題考查交變電流的產(chǎn)生及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。交流電流表測(cè)量交變電流的有效值，示數(shù)穩(wěn)定，選項(xiàng)a錯(cuò)誤；由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度越大，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)最大值越大，由歐姆定律可知通過電阻r的電流越大，選項(xiàng)b錯(cuò)誤；線圈平面與磁場(chǎng)平行時(shí)，穿過線圈的磁通量為零，磁通量變化率最大，瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，為enbs，選項(xiàng)c正確；線圈平面從中性面每轉(zhuǎn)過半圈，穿過線圈平面的磁通量變化量為2bs，選項(xiàng)d錯(cuò)誤。2(2020天津和平區(qū)月

3、考)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)100匝的閉合矩形金屬線圈，繞與磁感線垂直的固定軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過該線圈的磁通量隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖所示，已知線圈總電阻為2 ，則(c)at1.0 s時(shí)線圈平面平行于磁感線bt1.5 s時(shí)線圈中感應(yīng)電流為0ct2.0 s時(shí)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0d一個(gè)周期內(nèi)線圈產(chǎn)生的熱量為8 j解析本題通過t圖像考查交變電流問題。t1.0 s時(shí)，穿過線圈的磁通量最大，線圈平面垂直于磁感線，而非平行于磁感線，故a錯(cuò)誤；t1.5 s時(shí)，線圈的磁通量變化率最大，線圈中感應(yīng)電流不為0，故b錯(cuò)誤；t2.0 s時(shí)線圈的磁通量變化率為零，故線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0，故c正確；一個(gè)周期內(nèi)線圈產(chǎn)生的熱量q2t

4、，又emnbsnm，解得q82 j，故d錯(cuò)誤。3如圖所示是一交變電流的it圖像，則該交變電流的有效值為(b)a4 ab ac ad2 a解析設(shè)交變電流的有效值為i，周期為t，電阻為r，則i2rt2r42rt，解得i a，故b正確。4(2021云南師大附中月考)阻值為100 的純電阻元件通以如圖所示的交變電流，則該元件的發(fā)熱功率為(b)a121 wb302.5 wc484 wd605 w解析本題考查交變電流有效值的求解。根據(jù)電熱qt和交變電流有效值的定義得0.01 s0.01 s0.02 s，該元件的發(fā)熱功率p，聯(lián)立解得p302.5 w，故b正確。5(2021黑龍江大慶質(zhì)檢)教學(xué)用發(fā)電機(jī)能夠產(chǎn)生

5、正弦式交變電流，原理如圖所示。矩形線圈abcd的面積為s，匝數(shù)為n，電阻為r，線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直磁場(chǎng)方向的軸oo以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，利用該發(fā)電機(jī)向定值電阻r供電，電壓表和電流表均可視為理想電表。下列說法正確的是(d)a線圈平面通過圖示位置時(shí)電流方向改變b電壓表的讀數(shù)為c當(dāng)線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過30時(shí)，線圈中的電流為d當(dāng)線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過30的過程中，通過線圈磁通量的變化量為解析本題考查發(fā)電機(jī)產(chǎn)生交變電流的原理及相關(guān)物理量的計(jì)算。線圈平面在中性面時(shí)，通過線圈的磁通量最大，電流為零，電流方向改變，a錯(cuò)誤；電壓表測(cè)得的是路端電壓，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值emaxnbs，有效值e有效，由于線圈有

6、電阻，路端電壓要比感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值小，b錯(cuò)誤；從題圖所示位置開始轉(zhuǎn)動(dòng)，電動(dòng)勢(shì)enbscost，當(dāng)線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過30時(shí)，電流i，c錯(cuò)誤；當(dāng)線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過30的過程中，bssin30，d正確。6(2021廣東華南師大附中、深圳中學(xué)等四校聯(lián)考)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)動(dòng)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖甲所示，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示。則下列說法正確的是(cd)at0.01 s時(shí)穿過線框的磁通量最小b該線框轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度大小為 rad/sc該交變電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e22 sin(100t)vd線框平面與中性面的夾角為45時(shí)，電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值為22 v解析本題考查交變電流的

7、產(chǎn)生及相關(guān)物理量的計(jì)算。由題圖乙可知，t0.01 s時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，則穿過線框的磁通量最大，故a錯(cuò)誤；由題圖乙可知，交變電流周期t0.02 s，所以該線框轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度大小為100 rad/s，故b錯(cuò)誤；當(dāng)t0時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，線框平面與磁場(chǎng)方向垂直，故該交變電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為eemsint22sin(100t)v，故c正確；線框平面與中性面的夾角為45時(shí)，電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值eemsin 4522 v，故d正確。7圖甲為風(fēng)力發(fā)電的簡易模型。在風(fēng)力作用下，風(fēng)葉帶動(dòng)與桿固連的永磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)，磁鐵下方的線圈與電壓傳感器相連。某一風(fēng)速時(shí)，傳感器顯示如圖乙所示，則(bc)a磁鐵的轉(zhuǎn)速為5 r/sb線圈兩端

8、電壓的有效值為6 vc交流電壓的表達(dá)式為u12sin 5t(v)d該交變電流可以直接加在擊穿電壓為9 v的電容器上解析該交變電流的周期為t0.4 s，故磁鐵的轉(zhuǎn)速為n r/s2.5 r/s，故a錯(cuò)誤；由題圖乙可知電壓的最大值為12 v，有效值u v6 v，故b正確；周期t0.4 s，故 rad/s5 rad/s，故交流電壓的表達(dá)式為u12sin 5t(v)，故c正確；該交變電流電壓的最大值大于電容器的擊穿電壓，故該交變電流不能直接加在擊穿電壓為9 v的電容器上，故d錯(cuò)誤。8(2021河北石家莊質(zhì)檢)某音響電路的簡化電路圖如圖所示，輸入信號(hào)既有高頻成分，也有低頻成分，則(bd)a電感l(wèi)1的作用是

9、通高頻b電容c2的作用是通高頻c揚(yáng)聲器甲用于輸出高頻成分d揚(yáng)聲器乙用于輸出高頻成分解析電感線圈有通低頻、阻高頻的作用，因此a項(xiàng)錯(cuò)誤；電容器有通高頻、阻低頻的作用，因此b項(xiàng)正確；由此可以判斷，揚(yáng)聲器甲主要用于輸出低頻成分，揚(yáng)聲器乙用于輸出高頻成分，c項(xiàng)錯(cuò)誤，d項(xiàng)正確。9(2021陜西西安八校聯(lián)考)一單匝矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生正弦式交變電流，其電動(dòng)勢(shì)的變化規(guī)律如圖線a所示，當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，電動(dòng)勢(shì)的變化規(guī)律如圖線b所示。以下關(guān)于這兩個(gè)正弦式交變電流的說法正確的是(ad)a從圖線可算出穿過線圈磁通量的最大值b線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為23c在圖線a和b中，t0時(shí)刻穿過線圈的磁

10、通量均為零d圖線b中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e100 sin(v)解析本題考查對(duì)交變電流中et圖像的理解。由題圖可讀出圖線a電壓最大值um，根據(jù)周期求解角速度，根據(jù)電動(dòng)勢(shì)最大值公式emnbs可求出穿過線圈磁通量的最大值，故a正確；由題圖可讀出兩交變電流周期之比tatb0.04 s0.06 s 23，而t，則線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為32，故b錯(cuò)誤；t0時(shí)刻兩個(gè)正弦式交變電流的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值均為零，線圈都與磁場(chǎng)垂直，穿過線圈的磁通量均最大，故c錯(cuò)誤；根據(jù)em nbs2nbs，則圖線a、b中電動(dòng)勢(shì)最大值之比為32，則圖線b中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為100 v，角速度，所以圖線b中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)

11、式為e100 sin(v)，故d正確。10(2020湖北荊門調(diào)考)如圖所示，固定平行的長直導(dǎo)軌m、n放置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)軌間距l(xiāng)1 m，磁感應(yīng)強(qiáng)度b5 t，方向垂直于導(dǎo)軌平面向下，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好，驅(qū)動(dòng)導(dǎo)體棒使其在磁場(chǎng)區(qū)域運(yùn)動(dòng)，速度隨時(shí)間的變化規(guī)律為v 2sin 10t(m/s)，導(dǎo)軌與阻值為r9 的外電阻相連，已知導(dǎo)體棒的電阻r1 ，不計(jì)導(dǎo)軌與電流表的電阻，則下列說法正確的是(ad)a導(dǎo)體棒做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生頻率為5 hz的正弦式交變電流b導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值為10 vc電流表的示數(shù)為0.5 ad0時(shí)間內(nèi)r產(chǎn)生的熱量為0. 45 j解析本題考查導(dǎo)體棒做往復(fù)運(yùn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生

12、的交變電流。根據(jù)題意，導(dǎo)體棒速度隨時(shí)間變化規(guī)律為v2sin 10t(m/s)，則產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e blv10sin 10t(v)，即產(chǎn)生頻率f5 hz的正弦式交變電流，導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值em 10 v，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值e5v，故a正確，b錯(cuò)誤；電流表示數(shù)ia a，故c錯(cuò)誤；交變電流的周期t0.2 s，在0時(shí)間內(nèi)電阻r產(chǎn)生的熱量qi2r290.1 j0.45 j，故d正確。二、非選擇題11如圖所示，長ab為20 cm、寬ad為10 cm、電阻為0.2 的300匝矩形金屬線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以角速度100 rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.01 t，此時(shí)圖中小燈泡正常發(fā)光，小燈泡的

13、電阻為1 ，求：(1)圖中理想電壓表和電流表的示數(shù)：(2)在小燈泡兩端再并聯(lián)一個(gè)同樣的小燈泡，如果保證兩燈泡正常發(fā)光，則線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度變?yōu)槎嗌俨判小４鸢?1)5 v5 a(2) rad/s解析(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為：emnbs3000.012010210102100 v6 v感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值為：e6 v由閉合電路歐姆定律求得電流為：i a5 a電流表的示數(shù)為5 a電壓表的示數(shù)為：uir51 v5 v。(2)在小燈泡兩端再并聯(lián)一個(gè)同樣的小燈泡，外電阻為：r0.5 正常發(fā)光的電流還是5 a，總電流為i2i10 a，電源電動(dòng)勢(shì)的有效值為：ei(rr)7 v最大值為：eme又emnbs

14、求得： rad/s。12(2020如皋市高三模擬)無線充電技術(shù)的發(fā)展給用戶帶來了極大的方便，可應(yīng)用于手機(jī)、電腦、智能穿戴、智能家居、醫(yī)療設(shè)備、電動(dòng)汽車等充電，如圖甲所示為手機(jī)無線充電工作原理的示意圖，由送電線圈和受電線圈組成。已知受電線圈的匝數(shù)為n50匝，電阻r1.0 ，在它的c、d兩端接一阻值r9.0 的電阻。設(shè)在受電線圈內(nèi)存在與線圈平面垂直的磁場(chǎng)，其磁通量隨時(shí)間按圖乙所示，可在受電線圈中產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)最大值為20 v的正弦交流電，設(shè)磁場(chǎng)豎直向上為正。求：甲乙(1)在t103 s時(shí)，受電線圈中產(chǎn)生電流的大小，c、d兩端哪端電勢(shì)高？(2)在一個(gè)周期內(nèi)，電阻r上產(chǎn)生的熱量；(3)從t1到t2時(shí)間內(nèi)，通過電阻r的電荷量。答案