高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十一章 微專題77 交變電流的產(chǎn)生及描述加練半小時（含解析）試題

交變電流的產(chǎn)生及描述[方法點撥]交變電流的產(chǎn)生往往與交變電流圖象結(jié)合出題，要能將交變電流的圖象與線圈的轉(zhuǎn)動過程一一對應(yīng)起來，分析電流、電動勢、磁通量的變化規(guī)律.1.(2018·山東省青島二中模擬)如圖1甲所示，在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，有一匝數(shù)為n，面積為S，總電阻為r的矩形線圈abcd繞軸OO′以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，矩形線圈在轉(zhuǎn)動中可以保持和外電路電阻R形成閉合電路，回路中接有一理想交流電流表.圖乙是線圈轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢e隨時間t變化的圖象，則下列說法中正確的是()圖1A.從t1到t3這段時間穿過線圈的磁通量的變化量為2nBSB.從t3到t4這段時間通過電阻R的電荷量為eq\f(nBS,R)C.t3時刻穿過線圈的磁通量變化率為nBSωD.電流表的示數(shù)為eq\f(\r(2)nBSω,2r＋R)2.(2018·湖北省天門市期中)如圖2所示，一矩形線圈abcd放置在勻強磁場中，并繞過ab、cd中點的軸OO′以角速度ω逆時針勻速轉(zhuǎn)動.若以線圈平面與磁場夾角為零時(圖示位置)為計時起點，并規(guī)定當(dāng)電流自a流向b時，電流的方向為正.則下列四幅圖中正確的是()圖23.調(diào)光燈、調(diào)速電風(fēng)扇以前是用變壓器來實現(xiàn)的，該技術(shù)的缺點是成本高、體積大、效率低，且不能任意調(diào)節(jié)燈的亮度或電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速.現(xiàn)在的調(diào)光燈、調(diào)速電風(fēng)扇是用可控硅電子元件來實現(xiàn)的.如圖3為經(jīng)過一個雙向可控硅調(diào)節(jié)后加在電燈上的電壓.那么現(xiàn)在電燈上的電壓為()圖3A.UmB.eq\f(\r(2)Um,2)C.eq\f(Um,2)D.eq\f(Um,4)4.(多選)(2019·河南省南陽一中模擬)如圖4所示，光滑絕緣水平桌面上直立一個單匝正方形導(dǎo)線框ABCD，線框的邊長為L＝0.3m、總電阻為R＝2Ω，在直角坐標(biāo)系xOy中，有界勻強磁場區(qū)域的下邊界與x軸重合，上邊界滿足曲線方程y＝0.3sineq\f(10π,3)x(m)，磁感應(yīng)強度大小B＝1T.線框在沿x軸正方向的拉力F作用下，以速度v＝10m/s水平向右做勻速直線運動，直到AD邊穿出磁場.下列說法正確的是()圖4A.當(dāng)BC邊運動到磁場的中心線時，B、C兩端電壓為3VB.感應(yīng)電動勢的有效值為eq\f(3\r(2),2)VC.力F是恒力D.整個過程中產(chǎn)生的是正弦交變電流5.如圖5為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)的原理圖，其矩形線圈在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中繞垂直于磁場方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動.磁場的磁感應(yīng)強度B＝eq\r(2)×10－2T，線圈的面積S＝0.02m2，匝數(shù)N＝400，線圈總電阻r＝2Ω，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)和電刷與電阻R＝8Ω連接，與電阻R并聯(lián)的交流電壓表為理想電表，線圈的轉(zhuǎn)速n＝eq\f(50,π)r/s.在t＝0時刻，線圈平面與磁場方向平行，則下列說法正確的是()圖5A.交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電動勢隨時間的變化關(guān)系是e＝8eq\r(2)sin100t(V)B.交流電壓表的示數(shù)為8VC.從t＝0時刻開始線圈平面轉(zhuǎn)過30°的過程中，通過電阻的電荷量約為5.7×10－3CD.電阻R上的熱功率為6.4W6.(2018·山東省泰安市模擬)將硬導(dǎo)線中間一段折成半圓形，使其半徑為R，讓它在磁感應(yīng)強度為B，方向如圖6所示的勻強磁場中繞軸MN勻速轉(zhuǎn)動.導(dǎo)線在a、b兩處通過電刷與外電路連接，外電路接有額定功率為P、電阻為r的小燈泡并正常發(fā)光.電路中除燈泡外，其余部分的電阻不計，則下列說法正確的是()圖6A.半圓形硬導(dǎo)線的轉(zhuǎn)速為eq\f(\r(2rP),π2R2B)B.半圓形硬導(dǎo)線的轉(zhuǎn)速為eq\f(\r(rP),π2R2B)C.半圓形硬導(dǎo)線從圖示位置轉(zhuǎn)90°的過程中通過小燈泡的電荷量為eq\f(πR2B,r)D.半圓形硬導(dǎo)線從圖示位置轉(zhuǎn)90°的過程中通過小燈泡的電荷量為零

答案精析1.D[從t1到t3的過程，穿過線圈的磁通量變化量為零，選項A錯誤；從t3到t4的過程，穿過線圈的磁通量變化量為BS，故通過電阻R的電荷量q＝neq\f(ΔΦ,R＋r)＝eq\f(nBS,R＋r)，選項B錯誤；t3時刻產(chǎn)生的電動勢大小為E0，由法拉第電磁感應(yīng)定律可得E0＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝nBSω，可得eq\f(ΔΦ,Δt)＝BSω，選項C錯誤；線圈產(chǎn)生的交流電的電動勢有效值為E＝eq\f(nBSω,\r(2))，由閉合電路歐姆定律可得，電流表的示數(shù)I＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(\r(2)nBSω,2R＋r)，選項D正確.]2.D[從題圖可看出線圈從垂直于中性面開始旋轉(zhuǎn)，由楞次定律可判斷，初始時刻電流方向由b到a，故瞬時電流的表達(dá)式為i＝－imcosωt，故D正確.]3.C[電燈上的電壓值如沒有特殊說明一般指電壓的有效值，設(shè)加在電燈上電壓的有效值為U，取一個周期，由電流的熱效應(yīng)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)，故選項C正確.]4.BD[感應(yīng)電動勢E＝BLv＝0.3Bvsineq\f(10π,3)x(V)，當(dāng)BC邊運動到磁場的中心線，即x＝0.15m時，E＝3V，感應(yīng)電動勢是3V，B、C兩端電壓是路端電壓，小于感應(yīng)電動勢3V，故A錯誤；由A可知感應(yīng)電動勢最大值Em＝3V，有效值E＝eq\f(Em,\r(2))＝eq\f(3\r(2),2)V，故B正確；安培力FB＝BIy＝eq\f(B2y2v,R)，y＝0.3sineq\f(10π,3)x(m)，則安培力是變力，線框做勻速直線運動，處于平衡狀態(tài)，拉力等于安培力，則拉力F是變力，故C錯誤；感應(yīng)電動勢E＝BLv＝0.3Bv·sineq\f(10π,3)x(V)＝3sineq\f(10,3)πx(V)，是正弦交變電流，故D正確.]5.C[磁場的磁感應(yīng)強度B＝eq\r(2)×10－2T，線圈面積S＝0.02m2，匝數(shù)N＝400，線圈總電阻r＝2Ω，線圈的轉(zhuǎn)速n＝eq\f(50,π)r/s，故ω＝100rad/s，交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電動勢隨時間的變化關(guān)系是e＝NBSωcosωt＝8eq\r(2)cos100t(V)，A項錯誤；交流電壓表顯示出的是路端電壓有效值，故示數(shù)為eq\f(EmR,\r(2)R＋r)＝6.4V，B項錯誤；從t＝0時刻轉(zhuǎn)過30°的過程中，通過電阻的電荷量為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項正確；電阻R上的熱功率P＝I2R＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\f(Em,\r(2)),R＋r)))2·R＝5.12W，D項錯誤.]6.A[設(shè)燈泡的額定電壓為U，則P＝eq\f(U2,r).由于除燈泡外，其余部分電阻不計，則U＝eq\f(\r(2),2)Em，而Em＝BSω＝2πBSn＝2