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江蘇專(zhuān)用2022版高考物理一輪復(fù)習(xí)課后練習(xí)32交變電流的產(chǎn)生及描述含解析江蘇專(zhuān)用2022版高考物理一輪復(fù)習(xí)課后練習(xí)32交變電流的產(chǎn)生及描述含解析PAGE15-江蘇專(zhuān)用2022版高考物理一輪復(fù)習(xí)課后練習(xí)32交變電流的產(chǎn)生及描述含解析交變電流的產(chǎn)生及描述建議用時(shí):45分鐘1.(2019·廣西桂林市、賀州市期末聯(lián)考)一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)與計(jì)算機(jī)相連接,計(jì)算機(jī)能將發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖象記錄下來(lái),如圖甲所示,讓線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以不同的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng),計(jì)算機(jī)記錄了兩次不同轉(zhuǎn)速所產(chǎn)生正弦交流電的圖象如圖乙所示.則關(guān)于發(fā)電機(jī)先后兩次的轉(zhuǎn)速之比na∶nb,交流電b的最大值正確的是()甲乙A.3∶2,eq\f(10\r(2),3)V B.3∶2,eq\f(20,3)VC.2∶3,eq\f(10\r(2),3)V D.2∶3,eq\f(20,3)VB[由題圖可知,a的周期為0.4s,b的周期為0。6s,則由n=eq\f(1,T)可知,轉(zhuǎn)速與周期成反比,故曲線a、b對(duì)應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為3∶2;曲線a表示的交變電動(dòng)勢(shì)最大值是10V,根據(jù)Em=nBSω得曲線b表示的交變電動(dòng)勢(shì)最大值是eq\f(20,3)V,故B正確,A、C、D錯(cuò)誤.]2.如圖所示,一半徑為L(zhǎng)的導(dǎo)體圓環(huán)位于紙面內(nèi),O為圓心。環(huán)內(nèi)兩個(gè)圓心角為90°且關(guān)于O中心對(duì)稱(chēng)的扇形區(qū)域內(nèi)分布有勻強(qiáng)磁場(chǎng),兩磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B、方向相反且均與紙面垂直。導(dǎo)體桿OM可繞O轉(zhuǎn)動(dòng),M端通過(guò)滑動(dòng)觸點(diǎn)與圓環(huán)良好接觸,在圓心和圓環(huán)間連有電阻R,不計(jì)圓環(huán)和導(dǎo)體桿的電阻,當(dāng)桿OM以恒定角速度ω逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),理想電流表A的示數(shù)為()A.eq\f(\r(2)BL2ω,4R)B.eq\f(BL2ω,4R)C.eq\f(\r(2)BL2ω,2R)D.eq\f(BL2ω,2R)A[OM切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E=eq\f(BL2ω,2),OM切割磁感線時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流I=eq\f(E,R),設(shè)電流的有效值為I有效,則Ieq\o\al(2,有效)RT=2I2R·eq\f(1,4)T,解得I有效=eq\f(\r(2)BL2ω,4R),選項(xiàng)A正確。]3.小型交流發(fā)電機(jī)的矩形金屬線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與時(shí)間的關(guān)系是正弦函數(shù)。將發(fā)電機(jī)與一個(gè)標(biāo)有“6V6W”的小燈泡連接形成閉合回路,不計(jì)電路的其他電阻。當(dāng)線圈的轉(zhuǎn)速為n=5r/s時(shí),小燈泡恰好正常發(fā)光,則電路中電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為()A.i=sin5t(A) B.i=sin10πt(A)C.i=1.41sin5t(A) D.i=1。41sin10πt(A)D[因?yàn)樾襞菡0l(fā)光,所以電路中電流的有效值為I=eq\f(P,U)=1A,則電流的最大值為Im=eq\r(2)A≈1。41A.因?yàn)檗D(zhuǎn)速n=5r/s,且ω=2nπ,所以ω=10πrad/s,故電路中電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為t=1.41·sin10πt(A),選項(xiàng)D正確.]4.(2019·資陽(yáng)模擬)如圖甲所示,矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的中心軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t的變化曲線如圖乙所示.若外接電阻的阻值R=9Ω,線圈的電阻r=1Ω,則下列說(shuō)法正確的是()甲乙A.線圈轉(zhuǎn)速為100πrad/sB.0。01s末穿過(guò)線圈的磁通量最大C.通過(guò)線圈的最大電流為10AD.電壓表的示數(shù)為90VC[由乙圖可知,線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的周期T=0.04s,線圈轉(zhuǎn)速n數(shù)值上等于頻率,而f=eq\f(1,T)=25Hz,因此線圈轉(zhuǎn)速為n=25r/s,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;0.01s末,線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,此時(shí)線圈處于與中性面垂直位置,穿過(guò)線圈的磁通量最小為零,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知Im=eq\f(Em,R+r)=eq\f(100,9+1)A=10A,故C項(xiàng)正確;電壓表測(cè)量的是有效值,故U=eq\f(Im,\r(2))R=45eq\r(2)V,故D項(xiàng)錯(cuò)誤.]5.(2020·湖北黃岡市高三模擬)一內(nèi)阻值為R的電動(dòng)機(jī)接到如圖甲所示的正弦交流電源上,另一內(nèi)阻值為eq\f(1,2)R的電動(dòng)機(jī)接到如圖乙所示的正弦交流電源上.已知兩電動(dòng)機(jī)的輸出效率相同,則在相同時(shí)間內(nèi),兩電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的電熱之比Q1∶Q2為()甲乙A.2∶1B.4∶1C.1∶2D.1∶4A[由題圖可知,兩電源電壓的有效值之比為U1∶U2=2∶1依題意有eq\f(U1I1-I\o\al(2,1)R,U1I1)=eq\f(U2I2-I\o\al(2,2)\f(R,2),U2I2),解得I1∶I2=U1∶2U2=1∶1在相同時(shí)間內(nèi),兩電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的電熱之比為Q1∶Q2=(Ieq\o\al(2,1)Rt)∶eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(I\o\al(2,2)\f(R,2)t))=2Ieq\o\al(2,1)∶Ieq\o\al(2,2)=2∶1,故選A。]6.(2019·蘇州期末)圖甲為興趣小組制作的無(wú)線充電裝置中受電線圈示意圖,已知線圈匝數(shù)n=100匝、電阻r=1Ω、橫截面積S=1。5×10-3m2,外接電阻R=7Ω。線圈處在平行于線圈軸線的磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化如圖乙所示,設(shè)磁場(chǎng)的正方向水平向左,則()甲乙A.在t=0。005s時(shí)通過(guò)電阻R的電流大小為0B.在t=0.005s時(shí)通過(guò)電阻R的電流方向由a流向bC.在0~0.01s內(nèi)通過(guò)電阻R的電荷量q=1.5×10-3CD.在0。02~0.03s內(nèi)電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為Q=1。8×10-3JC[在t=0.005s時(shí),磁通量變化最快,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,通過(guò)R的感應(yīng)電流最大,故A錯(cuò)誤;在t=0.005s時(shí),根據(jù)楞次定律可知,感應(yīng)電流方向由b流向a,故B錯(cuò)誤;根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E=neq\f(ΔΦ,Δt),I=eq\f(E,R+r),q=IΔt,聯(lián)立可得q=eq\f(nΔΦ,R+r)=eq\f(100×1.5×10-3×8×10-2,7+1)C=1。5×10-3C,故C正確;由于磁感應(yīng)強(qiáng)度按正弦規(guī)律變化,ω=eq\f(2π,0。02)rad/s=100πrad/s,所以產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值Em=nΦmω=100×4×10-2×1。5×10-3×100πV=0。6πV,電流的有效值為I=eq\f(Em,\r(2)R+r)=eq\f(0。6π,8\r(2))A,在0。02~0.03s內(nèi)電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為Q=I2Rt=eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(0.6π,8\r(2))))eq\s\up12(2)×7×0。01J=1.9×10-3J,故D錯(cuò)誤。]7.如圖所示,甲為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī),電阻為r=2Ω的矩形線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,繞垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng),線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)和電刷與右側(cè)電路連接,右側(cè)電路中滑動(dòng)變阻器R的最大阻值為R0=4Ω,滑動(dòng)片P位于滑動(dòng)變阻器中點(diǎn),定值電阻R1=7Ω,R2=2Ω,其他電阻不計(jì).從線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),閉合開(kāi)關(guān)S。線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中理想交流電壓表示數(shù)是10V,圖乙是矩形線圈磁通量隨時(shí)間t變化的圖象。則下列說(shuō)法正確的是()甲乙A.電阻R上的熱功率為0。5WB.0。02s時(shí)滑動(dòng)變阻器R兩端的電壓瞬時(shí)值為零C.線圈產(chǎn)生的電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律是e=10eq\r(2)cos100πt(V)D.線圈從零時(shí)刻轉(zhuǎn)動(dòng)到t=eq\f(1,600)s的過(guò)程中,通過(guò)R1的電荷量為eq\f(1,200π)CA[根據(jù)串并聯(lián)電路的知識(shí)得:負(fù)載總電阻R總=R1+eq\f(R0,2)+eq\f(R0,4)=10Ω,理想交流電壓表示數(shù)是10V,所以干路電流I=1A,所以電阻R2上兩端電壓UR2=1V,電阻R2上的熱功率PR2=0.5W,故A正確。由乙圖可知,0.02s通過(guò)線圈的磁通量為零,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,R兩端的電壓瞬時(shí)值不為零,故B錯(cuò)誤.由乙圖可知,T=0.02s,ω=eq\f(2π,T)=100πrad/s,電動(dòng)勢(shì)的有效值E=10V+1×2V=12V,電動(dòng)勢(shì)的最大值Em=12eq\r(2)V,所以線圈產(chǎn)生的e隨時(shí)間t變化的規(guī)律是e=12eq\r(2)cos100πt(V),故C錯(cuò)誤。電動(dòng)勢(shì)的最大值Em=12eq\r(2)V=nBSω,Φ=BS=eq\f(12\r(2),n×100π)Wb。矩形線圈磁通量Φ隨時(shí)間t變化的規(guī)律為Φ=eq\f(12\r(2),n×100π)sin100πtWb,線圈開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)到t=eq\f(1,600)s的過(guò)程中,通過(guò)電阻R1的電量為eq\f(nΔΦ,R總+r)=eq\f(\r(2),200π)C,故D錯(cuò)誤。]8.如圖所示,線圈ABCD匝數(shù)n=10,面積S=0。4m2,邊界MN(與線圈的AB邊重合)右側(cè)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=eq\f(2,π)T的勻強(qiáng)磁場(chǎng),若線圈從圖示位置開(kāi)始繞AB邊以ω=10πrad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。則以下說(shuō)法正確的是()A.線圈產(chǎn)生的是正弦交流電B.線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為80VC.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)eq\f(1,60)s時(shí)瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為40eq\r(3)VD.線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值為40eq\r(3)VB[線圈在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中將產(chǎn)生正弦半波脈動(dòng)電流,故A錯(cuò)誤;電動(dòng)勢(shì)最大值Em=nBSω=80V,故B正確;線圈轉(zhuǎn)動(dòng)eq\f(1,60)s、轉(zhuǎn)過(guò)角度eq\f(π,6),瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e=Emsineq\f(π,6)=40V,故C錯(cuò)誤;在一個(gè)周期時(shí)間內(nèi),只有半個(gè)周期產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),根據(jù)有效值的定義有eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(Em,\r(2)R)))eq\s\up12(2)R·eq\f(T,2)=eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(E,R)))eq\s\up12(2)RT,可得電動(dòng)勢(shì)有效值E=eq\f(Em,2)=40V,故D錯(cuò)誤。]9.如圖所示,邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形單匝線圈abcd,電阻為r,外電路的電阻為R,ab的中點(diǎn)和cd的中點(diǎn)的連線OO′恰好位于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界線上,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,若線圈從圖示位置開(kāi)始,以角速度ω繞OO′軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),則以下判斷正確的是()A.圖示位置線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大為Em=BL2ωB.從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí),閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e=eq\f(1,2)BL2ωcosωtC.線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)180°的過(guò)程中,流過(guò)電阻R的電荷量為q=eq\f(2BL2,R+r)D.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程中,電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q=eq\f(πB2ωL4R,4R+r2)D[題圖位置線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小,為零,A錯(cuò)誤;若線圈從題圖位置開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng),閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式e=eq\f(1,2)BL2ωsinωt,B錯(cuò)誤;線圈從題圖位置轉(zhuǎn)過(guò)180°的過(guò)程中,流過(guò)電阻R的電荷量為q=eq\x\to(I)·Δt=eq\f(ΔΦ,R總)=eq\f(BL2,R+r),C錯(cuò)誤;Em=eq\f(1,2)BL2ω,線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程中,電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q=eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\f(Em,\r(2)),R+r)))eq\s\up20(2)·R·eq\f(2π,ω)=eq\f(πB2ωL4R,4R+r2),D正確。]10.(2019·湖北省大冶市月考)如圖甲所示,將阻值為R=5Ω的電阻接到內(nèi)阻不計(jì)的正弦交變電源上,電流隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示,電壓表、電流表均為理想電表,下列說(shuō)法正確的是()甲乙丙丁A.電壓表兩端讀數(shù)為2.5VB.電阻R消耗的電功率為1。25WC.若此交變電流由一矩形線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生,如圖丙所示,當(dāng)線圈的轉(zhuǎn)速提升一倍時(shí),電流表的示數(shù)為1AD.圖乙交變電流與圖丁所示電流比較,接同一電阻的發(fā)熱功率之比為1∶2D[由圖可知,電流的最大值Im=0。5A,則電壓的最大值:Um=Im·R=0。5×5V=2。5V,那么電壓的有效值U=1。25eq\r(2)V=1.77V,故A錯(cuò)誤;R上的電功率P=UI=eq\f(U2,R)=eq\f(1。25\r(2)2,5)=0。625W,故B錯(cuò)誤;轉(zhuǎn)速增倍,電流也增倍,則電流的最大值變?yōu)?A,有效值變?yōu)閑q\f(\r(2),2)A,則電流表讀數(shù)為eq\f(\r(2),2)A,故C錯(cuò)誤;由有效值的概念可得丁的電流有效值為0.5A,則乙與丁的電流有效值之比為1∶eq\r(2),根據(jù)P=I2R可知,發(fā)熱功率之比為1∶2,故D正確。]11.(2019·天津高考)單匝閉合矩形線框電阻為R,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),穿過(guò)線框的磁通量Φ與時(shí)間t的關(guān)系圖象如圖所示.下列說(shuō)法正確的是()A.eq\f(T,2)時(shí)刻線框平面與中性面垂直B.線框的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)平均值為eq\f(\r(2)πΦm,T)C.線框轉(zhuǎn)一周外力所做的功為eq\f(2π2Φ\o\al(2,m),RT)D.從t=0到t=eq\f(T,4)過(guò)程中線框的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為eq\f(πΦm,T)C[中性面的特點(diǎn)是與磁場(chǎng)垂直,穿過(guò)的磁通量最大,磁通量變化率最小,則eq\f(T,2)時(shí)刻線框在中性面上,A錯(cuò);電動(dòng)勢(shì)最大值為Em=Φmω=Φmeq\f(2π,T),對(duì)正弦交流電,E有=eq\f(Em,\r(2))=eq\f(\r(2)πΦm,T),B錯(cuò);由功能關(guān)系知,線框轉(zhuǎn)一周外力做的功等于產(chǎn)生的電能,W=E電=eq\f(E\o\al(2,有),R)·T=eq\f(2π2Φ\o\al(2,m),RT),C對(duì);由法拉第電磁感應(yīng)定律知,eq\x\to(E)=eq\f(ΔΦ,Δt)=eq\f(Φm,\f(T,4))=eq\f(4Φm,T),D錯(cuò)。]12.如圖所示,正方形線圈abcd的邊長(zhǎng)L=0。3m,線圈電阻為R=1Ω。直線OO′與ad邊相距eq\f(2,3)L,過(guò)OO′且垂直紙面的豎直平面右側(cè)有磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng),方向垂直紙面向里。線圈以O(shè)O′為軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),角速度ω=20rad/s,以圖示位置為計(jì)時(shí)起點(diǎn)。則()A.線圈中產(chǎn)生的交流電瞬時(shí)值表達(dá)式為u=0。6cos20tB.流過(guò)ab邊的電流方向保持不變C.當(dāng)t=eq\f(π,20)s時(shí),穿過(guò)線圈的磁通量為0.06WbD.從t=0到t=eq\f(π,40)s,穿過(guò)線圈磁通量的變化量大小為0。06WbC[當(dāng)bc邊在磁場(chǎng)中時(shí),線圈中產(chǎn)生的交流電最大值為Em1=BωS1=1×20×0。3×0。1V=0.6V,則瞬時(shí)值表達(dá)式為u=0.6sin20t(V);當(dāng)ad邊在磁場(chǎng)中時(shí),線圈中產(chǎn)生的交流電最大值為Em2=BωS2=1×20×0。3×0.2V=1.2V,瞬時(shí)值表達(dá)式為u=1。2sin20t(V),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;每個(gè)周期電流方向改變兩次,故B錯(cuò)誤;t=eq\f(π,20)s時(shí),線圈轉(zhuǎn)過(guò)180°,adO′O在磁場(chǎng)中,垂直于磁場(chǎng),故穿過(guò)線圈的磁通量為Φ=B×eq\f(2,3)L2=1×eq\f(2,3)×0。32=0。06Wb,故C正確;從t=0到t=eq\f(π,40)s,線圈轉(zhuǎn)過(guò)90°,此時(shí)線圈平面與磁場(chǎng)方向平行,磁通量為零,故穿過(guò)線圈磁通量的變化ΔΦ=eq\f(1,3)BS=0。03Wb,故D錯(cuò)誤.]13.有一種兒童滑板車(chē),輪子一轉(zhuǎn)就閃閃發(fā)光.車(chē)輪里有磁體、線圈組成的簡(jiǎn)易發(fā)電系統(tǒng),可對(duì)發(fā)光二極管供電。該發(fā)電系統(tǒng)簡(jiǎn)化為以下模型:一電阻為R、邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的單匝正方形均勻線圈abcd,處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中?,F(xiàn)對(duì)線圈施加一外力F,使線圈以角速度ω繞bc邊勻速轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生正弦交流電.已知線圈質(zhì)量為m,重力加速度為g,求:(1)線圈在圖示豎直位置時(shí),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小E0及ad邊受到的安培力大小FA;(2)線圈從圖示豎直位置轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中,通過(guò)線圈截面的電荷量q;(3)在(2)的情況下,線框中產(chǎn)生的熱量Q及外力F對(duì)線框做的功W。[解析](1)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E0=BL2ω形成的感應(yīng)電流I=eq\f(E0,R)ad邊受到的安培力FA=BIL解得FA=eq\f(B2L3ω,R)。(2)此過(guò)程產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)eq\o(E,\s\up6(-))=eq\f(ΔΦ,Δt)=eq\f(BΔS,Δt)平均感應(yīng)電流eq\o(I,\s\up6(-))=eq\f(\o(E,\s\up6(-)),R)則q=eq\o(I,\s\up6(-))·Δt解得q=eq\f(BL2,R)。(3)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的有效值E=eq\f(E0,\r(2))產(chǎn)生的熱

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