2024屆高考物理第一輪復(fù)習(xí)重難點(diǎn)練習(xí)：第十三章 第1講　交變電流的產(chǎn)生和描述

第十三章交變電流電磁波傳感器

2022?浙江1月選考T92022.廣東卷.T42022.河北卷.T32021?遼寧

卷.T5

交流電

2021?江蘇卷-T122021?天津卷?T32021?北京卷?T52021?浙江1月選

及四值

考T16

2021?浙江6月選考152018?全國(guó)卷H1T16

2022?山東卷?T42022?湖北卷―T92022?湖南卷?T62022?北京卷?T4

2022?重慶卷-T32021?廣東卷?T72021?河北卷?T82021?湖南卷?T6

考情變壓器綜

2021?湖北卷?T62021?福建卷?T32020?全國(guó)卷m-T202020?江蘇

分析合問(wèn)題

卷?T2

2020?山東卷?T5

遠(yuǎn)距離

2020?全國(guó)卷H-T192020?浙江7月選考?T11

輸電

2021?浙江6月選考,T82021?福建卷?T52020?北京卷?T3

電磁波

2020?江蘇卷-T13B(1)

傳感器2022?河北卷?T122022?北京卷T132022?重慶卷?T11

生活實(shí)發(fā)電機(jī)、變壓器、遠(yuǎn)距離輸電、無(wú)線充電、家用和工業(yè)電路、家用電器、

踐類雷達(dá)、射電望遠(yuǎn)鏡、X射線管、電子秤、煙霧報(bào)警器等

試題

探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系，探究家用小型發(fā)電機(jī)的原理，

情境學(xué)習(xí)探

探究負(fù)載增加對(duì)供電系統(tǒng)的影響、電磁振蕩、利用傳感器制作簡(jiǎn)單的自

究類

動(dòng)控制裝置

第1講交變電流的產(chǎn)生和描述

舊標(biāo)要求】1.理解正弦式交變電流的產(chǎn)生過(guò)程，能正確書寫交變電流的函數(shù)表達(dá)式.2.理解并

掌握交變電流圖像的意義.3.理解描述交變電流的幾個(gè)物理量，會(huì)計(jì)算交變電流的有效值4知

道交流電“四值”在具體情況下的應(yīng)用.

考點(diǎn)一正弦式交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律

■梳理必備知識(shí)

1.產(chǎn)生

在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中線圈繞垂直王磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng).

2.兩個(gè)特殊位置的特點(diǎn)

(1)線圈平面轉(zhuǎn)到中性面時(shí)，S1B,。量大，等=0,e=0,i=0,電流方向?qū)l(fā)生改變.

(2)線圈平面與中性面垂直時(shí)，S//B,0=0,后最大,e最大，i最大,電流方向不改變.

3.一個(gè)周期內(nèi)線圈中電流的方向改變兩次.

4.描述交變電流的物理量

(1)最大值

Ee=NBSs,與轉(zhuǎn)軸位置無(wú)天，與線圈形狀無(wú)關(guān)(均選填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”).

(2)周期和頻率

①周期(7)：交變電流完成一次周期性變化所需的時(shí)間.單位是秒(s),公式7=普.

②頻率⑺：交變電流在單位時(shí)間內(nèi)完成周期性變化的次數(shù).單位是赫茲(Hz).

③周期和頻率的關(guān)系：或戶/

5.交變電流的變化規(guī)律(線圈從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí))

函數(shù)表達(dá)式圖像

磁通量少=為8$cot=Bscos一4件

電動(dòng)勢(shì)k&sincot=NBScosmcot才一

-判斷正誤

1.矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，一定會(huì)產(chǎn)生正弦式交變電流.(X)

2.線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中穿過(guò)線圈的磁通量最大時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也最大.(X)

3.線圈經(jīng)過(guò)中性面時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，感應(yīng)電流方向發(fā)生改變.(V)

4.當(dāng)線圈從垂直中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)按正弦規(guī)律變化，即6=凡6m切.(X)

■提升關(guān)鍵能力

書寫交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式的技巧

(1)確定正弦交變電流的峰值：根據(jù)已知圖像讀出或由公式Em=NBSs求出相應(yīng)峰值.

(2)明確線圈的初始位置：

①若線圈從中性面位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，則I圖像為正弦函數(shù)圖像，函數(shù)表達(dá)式為i=/mSin

②若線圈從垂直中性面位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，則i—f圖像為余弦函數(shù)圖像,函數(shù)表達(dá)式為i=/mCOS3t.

【例1】(2023?廣西柳州市模擬)為研窕交變電流產(chǎn)生的規(guī)律，某研究小組把長(zhǎng)60m導(dǎo)線繞制

成N=100匝的矩形閉合線圈，如圖所示.現(xiàn)把線圈放到磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=0.1T、方向水

平向右的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線圈可以繞其對(duì)稱軸00'轉(zhuǎn)動(dòng).現(xiàn)讓線圈從圖示位置開(kāi)始(f=0)以恒

定的角速度。=10兀rad/s轉(zhuǎn)動(dòng).下列說(shuō)法正確的有()

A.1=0時(shí)，線圈位于中性面位置

B.f=0.05s時(shí)，感應(yīng)電流達(dá)到最大值

C.當(dāng)兒=2必時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式為e=2;tsin10〃(V)

D.當(dāng)以時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值最大

答案D

一27r

解析t=0時(shí)，線圈位于與中性面垂直的位置，故A錯(cuò)誤；線圈的周期為7'=-=0.2s,t

=0.05s時(shí)，線圈轉(zhuǎn)過(guò)90。，到達(dá)中性面位置，此時(shí)磁通量最大，感應(yīng)電流為零，故B錯(cuò)誤：

電動(dòng)勢(shì)最大值為Emo=NBSo。，So=ab，bc,N(ab+be)義2=60m,2ab=bc,聯(lián)立可得Emo=2nV,

線圈從題中圖示位置(平行于磁場(chǎng)方向)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，因此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式為e=2jtcos10m

(V),故C錯(cuò)誤；線圈周長(zhǎng)為0.6m,當(dāng)時(shí)，邊長(zhǎng)相等，此時(shí)線圈面積最大，又品=

NBSco,則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，即感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值最大，故D正確.

【例2】(2023?江蘇省高三月考)兩人在赤道上站立，各自手握金屬繩0尸。'的一端，繞東西方

向的水平軸沿順時(shí)針?lè)较騽蛩贀u動(dòng)，周期為T,將金屬繩連入電路，閉合回路如圖所示，取

金屬繩在圖示的最高位置時(shí)為/=0時(shí)刻，則下列說(shuō)法正確的是()

北

/J，’

GR

A.電路中存在周期為r的變化電流

B.f=0時(shí)刻，回路中磁通量最大，電路中電流最大

C.時(shí)刻，電流向左通過(guò)靈敏電流計(jì)

T

D.時(shí)刻，回路磁通量最大，電路中電流最大

答案A

解析金屬繩在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速搖動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生周期性變化的電流，所以這個(gè)電路中存在周期

為7的變化電流，故A正確；在時(shí)刻，金屬繩向下運(yùn)動(dòng)，由右手定則可知，電流向右通

過(guò)靈敏電流計(jì)，故C錯(cuò)誤；在1=0時(shí)刻和時(shí)刻，磁通量的變化率最小，則電路中電流

最小，故B、D錯(cuò)誤.

【例3】一手搖交流發(fā)電機(jī)線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，內(nèi)阻不計(jì).轉(zhuǎn)軸位于線圈平面內(nèi)，并

與磁場(chǎng)方向垂直.產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示，則()

A.該交變電流的頻率是0.4Hz

B.f=0時(shí)刻，線圈恰好與中性面重合

C.1=0.1s時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量最大

D.該交變電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式是e=10、Rcos5m(V)

答案C

解析由題圖可知電動(dòng)勢(shì)隨著時(shí)間變化的周期為T=0.4s,故頻率為/=/=念Hz=2.5Hz,

故A錯(cuò)誤；在f=0時(shí)刻，電動(dòng)勢(shì)最大，所以此時(shí)穿過(guò)線圈的磁通量為0,線圈和中性面垂直，

故B錯(cuò)誤：在f=0.1s時(shí)，電動(dòng)勢(shì)為0,穿過(guò)線圈的磁通量最大，故C正確；該交變電動(dòng)勢(shì)

27r2冗

最大值為Um=10V,幻=f=萬(wàn)1rad/s=5兀rad/s,因從垂直中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，所以電動(dòng)勢(shì)瞬

時(shí)值表達(dá)式是e=Emcosco/=lOcos5nt(V),故D錯(cuò)誤.

考點(diǎn)二交變電流有效值的求解

■梳理必備知識(shí)

1.有效值

讓交變電流與恒定電流分別通過(guò)大小相同的電阻，如果在交變電流的一個(gè)周期內(nèi)它們產(chǎn)生的

熱量相等,則這個(gè)恒定電流的電流/與電壓U就是這個(gè)交變電流的有效值.

2.正弦式交變電流的有效值與峰值之間的關(guān)系

,Um廠E

Jr逅rg乖E=忑m.

-判斷正誤

1.有效值等于峰值的堂，這一關(guān)系適用于所有交變電流.（X）

2.交變電流的有效值就是一個(gè)周期內(nèi)的平均值.（X）

I例4】阻值為R的電阻上通以如圖所示的交變電流，則此交變電流的有效值為（）

A.1AB.y[2A

C.2AD.3A

答案B

解析根據(jù)焦耳定律以及有效值的概念得FRT-QA）2><RX1+（IA）2XRX*解得1=小

A,B正確.

【例5：（2023?湖北黃岡市模擬）如圖是某一線圈通過(guò)的交流電的電流一時(shí)間關(guān)系圖像（前半個(gè)

周期為正弦波形的3,則一個(gè)周期內(nèi)該電流的有效值為（）

近

3近5

-CD-

A.2222

答案B

解析設(shè)該電流的有效值為/,由/2RT=（%）2R.§+（2/O）2R￡,解得/=乎/0,故選B.

方法點(diǎn)撥I有效值的計(jì)算

1.計(jì)算有效值時(shí)要根據(jù)電流的熱效應(yīng)，抓住“三同”：“相同時(shí)間”內(nèi)“相同電阻”上產(chǎn)生

“相同熱量”，先分段計(jì)算熱量，求和得出一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的總熱量，然后根據(jù)QS=/2R7

或?？?腎7列式求解.

2.若圖像部分是正弦（或余弦）式交變電流，其中的"周期（必須是從零至最大值或從最大值至

零）和1周期部分可直接應(yīng)用正弦式交變電流的有效值與最大值之間的關(guān)系4

解.

考點(diǎn)三交變電流“四值”的理解和計(jì)算

■梳理必備知識(shí)

物理量物理含義重要關(guān)系適用情況及說(shuō)明

e=EmSincot

瞬時(shí)值交變電流某一時(shí)刻的值計(jì)算線圈某時(shí)刻的受力情況

z=/niSincot

En、=NBSco

峰值最大的瞬時(shí)值.Eni討論電容器的擊穿電壓

lm~R+r

釬喏

交變電流圖像中圖線與

平均值時(shí)間軸所圍的面積與時(shí)計(jì)算通過(guò)導(dǎo)線橫截面的電荷量

_~E

間的比值1~R+r

（1）交流電流表、交流電壓表的

12_Em

E-小示數(shù)

（2）電氣設(shè)備“銘牌”上所標(biāo)的

u一遍

跟交變電流的熱效應(yīng)等值（如額定電壓、額定電流等）

有效值

效的恒定電流的值

F（3）計(jì)算與電流的熱效應(yīng)有關(guān)的

量（如電功、電功率、電熱、保

適用于正（余）弦

險(xiǎn)絲的熔斷電流等）

式交變電流

（4）沒(méi)有特別加以說(shuō)明的

■判斷正誤

1.交流電壓表和電流表測(cè)量的是交流電的峰值.（X）

2.可以用平均值計(jì)算交變電流產(chǎn)生的熱量.（X）

3.求通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量4=〃，其中的/指的是有效值.（X）

【例6】（多選）如圖甲所示，標(biāo)有“220V40W”的燈泡和標(biāo)有“20戶320V”的電容器并

聯(lián)接到交流電源上，⑨為交流電壓表，交流電源的輸出電壓如圖乙所示，閉合開(kāi)關(guān).下列

判斷正確的是（）

A.時(shí)刻，①的示數(shù)為零

B.燈泡恰好正常發(fā)光

C.電容器不可能被擊穿

D.⑨的示數(shù)保持11即V不變

答案BC

解析⑦的示數(shù)應(yīng)是交流電壓的有效值，即為220V,選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤；交流電壓的有效值

恰好等于燈泡的額定電壓，燈泡正常發(fā)光，選項(xiàng)B正確：交流電壓的峰值=22072V?=311

V,小于電容器的耐壓值，故電容器不可能被擊穿，選項(xiàng)C正確.

【例7】一個(gè)U形金屬線框在兩勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞O。'軸以相同的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)導(dǎo)線給

同一電阻R供電，如圖甲、乙所示.甲圖中00'軸右側(cè)有磁場(chǎng)，乙圖中整個(gè)空間均有磁場(chǎng)，

兩圖中磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同.則甲、乙兩圖中交流電流表的示數(shù)之比為（）

X

X

X

X

甲乙

A.1：A/2B.1：2C.1：4D.1：1

答案A

解析題圖甲中。0'軸的右側(cè)有磁場(chǎng)，所以線框只在半個(gè)周期內(nèi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生，感應(yīng)電

流隨時(shí)間變化的圖像如圖（a）,交流電流表測(cè)的是有效值，由（赫米?凡（=尸《7；得/=縹;

題圖乙中整個(gè)空間均有磁場(chǎng)，線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的圖像如圖（b）,所以V=

BSco

則/：/'=1：也，故A正確.

【例8】（2023?江蘇省常熟中學(xué)模擬）圖甲是某發(fā)電機(jī)的示意圖，正方形金屬框邊長(zhǎng)為L(zhǎng)其兩

端與兩個(gè)半圓環(huán)相連，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以恒定角速度繞。0'軸轉(zhuǎn)動(dòng).阻值

為R的電阻兩端的電壓如圖乙所示，Um為已知，其他電阻不計(jì)，則金屬框轉(zhuǎn)動(dòng)一周（）

A.框內(nèi)電流方向不變

B.電動(dòng)勢(shì)的有效值大于乎Um

npz2

C.流過(guò)電阻的電荷量為贊

D.電阻產(chǎn)生的焦耳熱為也普

答案D

解析金屬框每次經(jīng)過(guò)中性面時(shí)框內(nèi)電流方向都會(huì)改變，故A錯(cuò)誤；由題圖乙可知，金屬框

產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的圖像應(yīng)為完整的正弦曲線，所以電動(dòng)勢(shì)的有效值等于坐Um,故B錯(cuò)誤；

_TET人⑦Jor2

金屬框轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程中，流過(guò)電阻的電荷量為4=IX-X4=-^-X7X4=~7j-X4=—,

14A4KK

27r

故c錯(cuò)誤；設(shè)金屬框轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為切，則有金屬框轉(zhuǎn)動(dòng)的周期為丁=丁，根

據(jù)焦耳定律可得電阻產(chǎn)生的焦耳熱為Q=（%）3,聯(lián)立上述三式解得Q=或步，故D正確.

課時(shí)精練

過(guò)基礎(chǔ)落實(shí)練

1.在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，匝數(shù)N=100的矩形線圈繞垂直磁感線的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)

電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化規(guī)律如圖所示，則下列說(shuō)法正確的是（）

e/V

f\\1.5/\.

o.51ki/2y（xio-2s）

-10:

A.f=0.5X10-2s時(shí)，線圈平面與中性面重合

B.1=1X10-2$時(shí)，線圈中磁通量變化率最大

C.穿過(guò)每一匝線圈的最大磁通量為IXIO-Wb

D.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為50兀rad/s

答案C

解析由題圖可知，當(dāng)1=0.5X10-2$時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，線圖平面與中性面垂直，故A

錯(cuò)誤；當(dāng)1=1X10-2s時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0,線圈中磁通量變化率為0,故B錯(cuò)誤；該交流電

27r2冗

的周期T=0.02s,則線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度0=尸=萬(wàn)位rad/s=IOOTIrad/s,交流電的最大感應(yīng)

如動(dòng)勢(shì)Em=NBS(o,所以?n=8S=爭(zhēng)=77^7粵TWb=lXl()—3wb,故C正確，D錯(cuò)誤.

2.(2022?廣東卷4)如圖是簡(jiǎn)化的某種旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)原理圖.定子是僅匝數(shù)n不同的兩線

圈，二者軸線在同一平面內(nèi)且相互垂直，兩線圈到其軸線交點(diǎn)。的距離相等，且均連

接阻值為R的電阻，轉(zhuǎn)子是中心在。點(diǎn)的條形磁鐵，繞O點(diǎn)在該平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，兩線

圈輸出正弦式交變電流.不計(jì)線圈電阻、自感及兩線圈間的相互影響，下列說(shuō)法正確的是

A.兩線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的有效值相等

B.兩線圈產(chǎn)生的交變電流頻率相等

C.兩線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)同時(shí)達(dá)到最大值

D.兩電阻消耗的電功率相等

答案B

解析根據(jù)E=i黑,可知穿過(guò)兩線圈的磁通量的變化率相等，但是匝數(shù)不同，則產(chǎn)生的感

應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值不相等，有效值也不相等，根據(jù)。=萬(wàn)可知，兩電阻的電功率也不相等，選

項(xiàng)A、D錯(cuò)誤；因兩線圈放在同一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁鐵的旁邊，則兩線圈產(chǎn)生的交變電流的頻率相等，

選項(xiàng)B正確；當(dāng)磁鐵的磁極到達(dá)線圈軸線時(shí)，磁通量變化率最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，由題圖

可知兩線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不可能同時(shí)達(dá)到最大值，選項(xiàng)C錯(cuò)誤.

3.一只低壓電源輸出的交變電壓為U=lMsin314r(V),兀取3.14,以下說(shuō)法正確的是()

A.這只電源可以使“10V2W”的燈泡正常發(fā)光

B.這只電源的交變電壓的周期是314s

C.這只電源在Z=0.01s時(shí)電壓達(dá)到最大值

D.”10V2好”的電容器可以接在這只電源上

答案A

解析這只電源交變電壓的峰值Um=10\EV,則有效值。有V=10V,所以這只電

源可以使"10V2W”的燈泡正常發(fā)光，故A項(xiàng)正確；s=314rad/s,則T=1^=0.02s,故

B項(xiàng)錯(cuò)誤；在f=0.01s時(shí)，經(jīng)過(guò)半個(gè)周期，電壓為零，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)電容器的耐壓值小于

峰值時(shí)，電容器被擊穿，10V小于則”10V2pF”的電容器不能接在這只電源

上，故D項(xiàng)錯(cuò)誤.

4.(多選)如圖所示，圖線“是線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生正弦式交變電流的圖像，當(dāng)

調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，其在同一磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程所產(chǎn)生正弦式交變電流的圖像如圖線b所

示.下列關(guān)于這兩個(gè)正弦式交變電流的說(shuō)法中正確的是()

A.在圖中f=0時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量均為零

B.線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為3：2

C.交變電流”的電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式為e=10sin(5m)V

D.交變電流。的電動(dòng)勢(shì)最大值為2(晉)V

答案BCD

解析由題圖可知，在1=0時(shí)刻線圈均在中性面位置，穿過(guò)線圈的磁通量最大，A錯(cuò)誤；由

圖像可知7；：%=2：3,故"“：w=3：2,B正確；由圖像可知，交變電流a的電動(dòng)勢(shì)最大

值為10V,o=^=急rad/s=5兀rad/s,所以交變電流a的電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式為e=10sin(5m)V,

C正確：交變電流的電動(dòng)勢(shì)最大值為Em=NBS(o,故Em.：Ek3:2,知后山=|&“,=與V,

D正確.

5.某研究小組成員設(shè)計(jì)了一個(gè)如圖所示的電路，已知純電阻R的阻值不隨溫度變化.與R并

聯(lián)的是一個(gè)理想的交流電壓表，C是理想二極管(它的導(dǎo)電特點(diǎn)是正向電阻為零，反向電阻為

無(wú)窮大).在A、8間加一交流電壓，其瞬時(shí)值的表達(dá)式為“=20\&sin100MV),則交流電壓

表的示數(shù)為（）

A.10VB.20VC.15VD.14.1V

答案D

解析二極管具有單向?qū)щ娦?，使得半個(gè)周期內(nèi)R通路，另外半個(gè)周期內(nèi)R斷路，在通路的

半個(gè)周期內(nèi)，交流電壓的有效值為20V,有窄解得"=1麗Vg14.1V,選

項(xiàng)D正確.

6.（2018?全國(guó)卷HL16）一電阻接到方波交流電源上，在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為。方；若該電

阻接到正弦交流電源上，在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q正.該電阻上電壓的峰值均為“0,周期

均為T,如圖所示.則。

A.1：A/2B.A/2：1

C.1:2D.2：1

答案D

由有效值概念知，一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q方=專王+專子=黃丁,。正='籍丁=R

解析

.哈丁，故Q方：Q正=2：1,故選D.

ZA

甌能力綜合練

7.（多選）如圖所示，一個(gè)半徑為r的半圓形線圈，以直徑ab為軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為n,ah

的左側(cè)有垂直于紙面向里（與ab垂直）的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.M和N是兩個(gè)集流

環(huán)，負(fù)載電阻為R，線圈、電流表和連接導(dǎo)線的電阻不計(jì)，若圖示位置為初始時(shí)刻，則（）

R

A.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為2712b/

B.從圖示位置起到轉(zhuǎn)過(guò)T轉(zhuǎn)的時(shí)間內(nèi)，負(fù)載電阻R上產(chǎn)生的熱量為袋產(chǎn)

4o/\

C.從圖示位置起到轉(zhuǎn)過(guò);轉(zhuǎn)的時(shí)間內(nèi)，通過(guò)負(fù)載電阻R的電荷量為啜

4Z.K

D.電流表的示數(shù)為巨著

ZA

答案BCD

2

解析感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em=BSco=B---2itn=irBni,A錯(cuò)誤；因線圈只在半個(gè)周期

內(nèi)有電流，因此由有效值的定義得'=告7,解得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值為E=冬=兀與”產(chǎn),

AZAZZ

r-12R1

則電流表的示數(shù)為/=捻=窄g，D正確；從題中圖示位置起到轉(zhuǎn)過(guò)T轉(zhuǎn)的時(shí)間內(nèi)，負(fù)載電阻

KZA4

R上產(chǎn)生的熱量為2=~~^~彳=（”*乂><\="嘉七,B正確；根據(jù)石=警,

q=lM,聯(lián)立解得夕=華，則從題中圖示位置起到轉(zhuǎn)過(guò);轉(zhuǎn)的時(shí)間內(nèi)，通過(guò)負(fù)載電阻R的電

有量為q=^M，C正確.

ZA

8.（多選）（2023?陜西咸陽(yáng)市模擬）如圖所示，發(fā)電機(jī)內(nèi)部線圈處于磁體和圓柱形鐵芯之間的徑

向磁場(chǎng)中，磁體的N、S極間的過(guò)渡區(qū)域?qū)挾群苄?，可忽略不?jì).線圈的匝數(shù)為M面積為S、

總電阻為，，線圈所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為8當(dāng)線圈以角速度。勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，額定電壓

為。、電阻為R的小燈泡在電路中恰能正常發(fā)光，則（）

發(fā)電機(jī)內(nèi)部徑向磁場(chǎng)

發(fā)電機(jī)輸出的電流為矩形波交流電

燈泡兩端電壓U—^NBSco

C.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值是（1+力。

D.轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中穿過(guò)線圈的磁通量始終為零

答案AC

解析線圈在徑向磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小不變，方向做周期性變

化，發(fā)電機(jī)輸出的電流為矩形波交流電，A正確；線圈以角速度。勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)法拉第

電磁感應(yīng)定律，則有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em=NBSco,因磁場(chǎng)是輻向磁場(chǎng)，線圈切割磁感

線的有效速度大小不變，所以發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值E=NBSs,燈泡兩端電壓U

=空瀉?，B錯(cuò)誤；根據(jù)閉合電路歐姆定律，電源電動(dòng)勢(shì)大小為E=%?+r）=（l+3t/,C

K~TrAA

正確：若轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中穿過(guò)線圈的磁通量始終為零，則不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，D錯(cuò)誤.

9.（多選）如圖甲所示，電阻不計(jì)、面積S=0.04m2的固定矩形線圈水平放置，與線圈平面垂

直的空間有均勻分布的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示.此時(shí)與

線圈連接的額定電壓是40V的燈泡正常發(fā)光，筑泡兩端瞬時(shí)電壓達(dá)到40V時(shí)開(kāi)始發(fā)光.下

列說(shuō)法正確的是（不計(jì)燈絲電阻隨溫度的變化）（）

A.息泡兩端電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為〃=40V，cosIOOTT?（V）

B.矩形線圈匝數(shù)N=50匝

C.筑泡的發(fā)光頻率為50Hz

D.若將就泡換成一個(gè)耐壓值為40V的電容器，電容器可以安全工作

答案AB

解析根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，矩形線圈中會(huì)產(chǎn)生周期為0.02s的正弦式交流電，因

為小燈泡正常發(fā)光，其兩端電壓有效值為40V,因此原線圈兩端電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為〃=

40V2cos1007tr（V）,A項(xiàng)正確；線圈產(chǎn)生的正弦式交流電電動(dòng)勢(shì)的最大值Em=N8S<o=40\EV,

解得N=50匝，B項(xiàng)正確：一個(gè)周期內(nèi)，鼠泡發(fā)光兩次，因此氤泡發(fā)光頻率是交流電頻率的

兩倍，為100Hz,C項(xiàng)錯(cuò)誤；電容器的擊第電壓（耐壓值）指的是電壓的最大值，題述交流電

壓的最大值大于40V,所以耐壓值為40V的電容器接在氤泡位置將被擊穿，D項(xiàng)錯(cuò)誤.

10.如圖所示，間距為L(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌，水平地放置在豎直向上且磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為8

的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一端接阻值為R的電阻.一有效電阻為八質(zhì)量為，〃的導(dǎo)體棒放置在導(dǎo)軌上，

在外力F作用下從f=0時(shí)刻開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，其速度隨時(shí)間的變化規(guī)律為。=g,sincot,不計(jì)導(dǎo)軌

電阻.求：

⑴從f=0至卜=蓄時(shí)間內(nèi)，電阻R上產(chǎn)生的熱量;

（2）從/=0到f=甘27r時(shí)間內(nèi)，外力尸所做的功.

答案⑴（給）警⑵喻

解析(1)由導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有E=BLo,得e=BLomsin。/

回路中產(chǎn)生正弦式交變電流，其有效值為

在。?"時(shí)間內(nèi)，電阻R上產(chǎn)生的熱量

J?—|—f7rq2/27，2

(2)由功能關(guān)系得：外力尸所做的功W=kQ=*言弋

A?a)(R+r)

國(guó)素養(yǎng)提升練

11.(2023?山東德州市模擬)如圖所示，坐標(biāo)系xO)，的第一、四象限的兩塊區(qū)域內(nèi)分別存在垂直

紙面向里、向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為1.0T,兩塊區(qū)域曲線邊界的曲線方程為

y=0.5sin27Lv(m)(O?.Om).現(xiàn)有一單匝矩形導(dǎo)線框"cd在拉力尸的作用下，從圖示位置

開(kāi)始沿x軸正方向以2m/s的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，已知導(dǎo)線框長(zhǎng)為1m、寬為0.5m、總電

阻為1Q,開(kāi)始時(shí)be邊與y軸重合.則導(dǎo)線框穿過(guò)兩塊區(qū)域的整個(gè)過(guò)程拉力F做的功為()

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