2021年高考物理一輪復習第11章交變電流傳感器第1講交變電流的產生和描述課后作業(yè)含解析

第1講交變電流的產生和描述

時間：50分鐘嗓滿分：100分

一、選擇題（本題共10小題，每小題7分，共70分。其中1?7題為單選，8?10題為

多選）

1.圖中閉合線圈都在勻強磁場中繞虛線所示的固定轉軸勻速轉動，不能產生正弦式交變

電流的是（）

答案C

解析只要閉合線圈繞垂直磁感線的軸勻速轉動，就能產生正弦式交流電，與軸的位置、

線圈的形狀無關。除C項的軸與磁感線平行外，其他選項的軸都與磁感線垂直。所以C正確,

A、B、D錯誤。

2.（2019?東北三省三校二模）圖甲是小型交流發(fā)電機的示意圖，兩磁極N、S間的磁場

可視為水平方向的勻強磁場，A為理想交流電流表。線圈繞垂直于磁場的水平軸OO1沿逆時

針方向勻速轉動，產生的電動勢隨時間變化的圖象如圖乙所示。已知發(fā)電機線圈電阻為10Q,

外接一只阻值為90。的電阻，不計電路的其他電阻，則（）

A.電流表的示數(shù)為0.31A

B.線圈轉動的角速度為50“rad/s

C.0.01s時線圈平面與磁場方向平行

D.在線圈轉動一周過程中，外電阻發(fā)熱約為0.087J

答案D

P

解析在交流電路中電流表的示數(shù)為電流的有效值，￡有效=/V=22V,電流表的示數(shù)

/=常=而A=0.22A,A錯誤；從圖象可知線圈轉動的周期為。.02s,則線圈轉動的角速

2Ji

度=100JTrad/s,B錯誤：（）.01s時線圈的電動勢為0,因此線圈在中性面處，C錯

誤；線圈發(fā)熱應用電流的有效值進行計算，則線圈轉動一圈外電阻的發(fā)熱量Q=fRT=

（0.22）2X90X0.02J^O.087J,D正確。

3.（2019?湖北省高三一月聯(lián)考）2018年4月15日，中國國際小家電展覽會在廣州拉開

帷幕，家電展上有些國家家用電器的額定電壓和我國是不同的，例如美國家用電器不能直接

接到220V的照明電路上，可以接到交變電壓是u=U（h「sinl20JiMV）的電源上使用，交變

電壓是由矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動產生的，下列說法正確的是（）

A.用電壓表測該電壓其示數(shù)為11附V

B.電流方向每秒改變60次

C.交流電的頻率為60Hz,當￡=0.1s時u=ll外「V

D.將該電壓加在110Q的電阻兩端，則該電阻消耗的電功率為110TV

答案I）

解析由交變電壓的表達式可知，該交流電的頻率為F=堞上Hz=60Hz,電壓最大值

乙JI

為a=110y/iVo次

電壓表讀數(shù)等于電壓的有效值，為〃=亞=110V,故A錯誤；一個周期內

電流方向改變2次，故1s內改變的次數(shù)為60X2=120次，B錯誤；當￡=0.1s時〃=0,C

錯誤；將該電壓加在110。的電阻兩端，該電阻消耗的功率為々5=110W,故D正確。

K

4.勻強磁場中有一長方形閉合導線框，分別以相同的角速度繞圖a、b、c、d所示的固

定轉軸旋轉，用￡、A、4、人表示四種情況下線框中電流的有效值，則（）

A.IayIdB./a>/b

C.I"D.k=IA

答案D

解析線圈繞垂直勻強磁場的軸勻速轉動，產生的電動勢與轉軸位置無關，則四種情況

下線框中電流的有效值相等，即4=4=4=4故D正確。

5.（2019?湖南岳陽一模）如圖所示，電阻為八匝數(shù)為M面積為S的矩形線圈在磁感

應強度為8的勻強磁場中繞垂直于磁場的軸以某一角速度3勻速轉動，接入電路中變阻器的

阻值為此￡=0時，線圈平面與磁場垂直，各電表均為理想交流電表，則（）

A.f=0時，線圈中的感應電動勢Zi=A3s3

B.電壓表的示數(shù)為''飛

C.滑片〃向下滑動時，電流表的讀數(shù)變大

D.線圈勻速轉動的角速度3變大時，電流表的讀數(shù)變大

答案I)

解析￡=0時，線圈位于中性面處，此時感應電動勢為零，故A錯誤；電壓表的示數(shù)為

NBSa

路端電壓的有效值，即〃=-?「------R，故B錯誤；滑片尸向下滑動時，滑動變阻器接入

y/2R+r

電路的電阻增大，電路中電流減小，所以電流表讀數(shù)變小，故C錯誤；線圈勻速轉動的角速

度Q變大時，電動勢的最大值瓦=ABSg增大，電動勢有效值增大，電流表的讀數(shù)變大，故

D正確。

6.如圖所示區(qū)域內存在勻強磁場，磁場的邊界由x軸和y=2sin為曲線圍成(>W2m),

現(xiàn)把一邊長為2m的正方形單匝線框以水平速度r=10m/s勻速地拉過該磁場區(qū)，磁場區(qū)的

磁感應強度為0.4T,線框電阻Q0.5Q,不計一切摩擦阻力，則()

A.水平拉力/的最大值為8N

B.拉力〃的最大功率為12.8W

C.拉力尸要做25.6J的功才能讓線框通過此磁場區(qū)

D.拉力尸要做12.8J的功才能讓線框通過此磁場區(qū)

答案C

解析線框勻速通過磁場區(qū)，產生的感應電流先增大后減小，形成正弦交流電，持續(xù)時

間1=^=0.4s,感應電動勢最大值為四=8/r=8V,有效值為44V,感應電流最大值為

16A,有效值為隊「A,則水平拉力最大值為凡=8，J=12.8N,A錯誤。拉力的最大功率為

2=月/=128肌B錯誤；線框勻速通過，拉力做的功等于焦耳熱，心，放=25.6J,C正確,

D錯誤。

7.如圖所示，一半徑為￡的導體圓環(huán)位于紙面內，。為圓心。環(huán)內兩個圓心角為90°且

關于0中心對稱的扇形區(qū)域內分布有勻強磁場，兩磁場的磁感應強度大小均為反方向相反且

均與紙面垂直。導體桿〃獷可繞。轉動，V端通過滑動觸點與圓環(huán)良好接觸，在圓心和圓環(huán)間

連有電阻尼不計圓環(huán)和導體桿的電阻，當桿以恒定角速度3逆時針轉動時，理想電流表

A的示數(shù)為（）

C也應%D型

2R2R

答案A

解析〃獷切割磁感線產生的電動勢￡=今竺，〃，心切割磁感線時產生的感應電流/=]

設電流的有效值為/〃效，貝IJ元效解得八效=一籌”,A正確。

8.（2019?湖北黃岡中學模擬）如圖甲所示是一種振動發(fā)電裝置的示意圖，半徑為r=0.1

嘰匝數(shù)〃=20的線圈位于輻向分布的磁場中，磁場的磁感線均沿半徑方向均勻分布（其右視

圖如圖乙所示），線圈所在位置的磁感應強度的大小均為6=產T,線圈電阻為兆=0.5Q,

它的引出線接有尼=9.5Q的小屯珠L,外力推動線圈框架的尸端，使線圈沿軸線做往復運

動,線圈運動速度/隨時間「變化的規(guī)律如圖丙所示（摩擦等損耗不計，圖丙為正弦函數(shù)圖線），

則（）

甲乙

?/(nj?s-1)

2

0

21416\8/101112//(x叫)

-2

內

A.小電珠中電流的峰值為0.16A

B.小電珠中電流的有效值為0.16A

C.電壓表的示數(shù)約為1.5V

D.1=0.01s時外力的大小為0.128N

答案AD

解析由題意及法拉第電磁感應定律可知￡=〃8?2兀r-夕，線圈在磁場中做往復運動，

產生的感應電動勢隨時間按正弦函數(shù)變化，線圈中的感應電動勢的峰值為￡=〃4?2nr%,故

0.20

&20X—X2HX0,1X2

小電珠中電流的峰值為Zr.=n[n=.-*Q-A=0.16A,有效值為I=~F^—

為十姮U.3十y.□yj2

0.08^/2A,A正確，B錯誤；電壓表示數(shù)為Q/?是%1.07V,C錯誤；當￡=0.01s也就是

;時，由廣￡圖象知線圈的加速度為0,外力等于安培力，所以外力的大小為尸

=0.128N,D正確。

9.（2019?甘肅靖遠一中高三下學期二模）圖甲為一臺小型發(fā)電機構造示意圖，內阻r=

5.0Q,外電路電阻495Q,電路中其余電阻不計。發(fā)電機內的矩形線圈在勻強磁場中以

恒定的角速度3繞垂直于磁場方向的固定軸轉動，線圈匝數(shù)〃=100。轉動過程中穿過每匝線

圈的磁通量。隨時間「按正弦規(guī)律變化，如圖乙所示，（兀=3.14,*=1.4）則（）

A.該小型發(fā)電機的電動勢的最大值為200V

B.1=3.14X10T$時，磁通量的變化率為2Wb/s

C.2=3.14X10-2$時，串聯(lián)在外電路中的交流電流表的讀數(shù)為2A

I）.8=3.14X102$時，串聯(lián)在外電路中的交流電流表的讀數(shù)為1.4A

答案ABD

解析從辦。圖線可以看出，03=1.0X10々7=3.14X10-2s,3=半，感應

電動勢的最大值瓜X=〃303、=1OOXi：ji「2XlXl()Tv=200V,故A正確；￡=3.14X10

o.14X1U

S時，磁通量G的變化率最大，最大值為詈=虛Wb/s=2Wb/s,B正確；電路中電流有

^2200

效值/=A=1.4A,則串聯(lián)在外電路中的交流電流表的讀數(shù)為L4A,故C錯誤,

斤+尸10岫

D正確。

10.如圖所示，N匝矩形導線框以角速度3在磁感應強度為8的勻強磁場中繞軸如'勻

速轉動，線框面積為S,線框的電阻、電感均不計，外電路接有電阻山理想交流電流表所

二極管D。二極管D具有單向導電性，即正向電阻為零，反向電阻無窮大。下列說法正確的是

（）

A.交流電流表的示數(shù)/=/,皿S

41\

9NR0

B.一個周期內通過長的電荷量4=三票

K

C.#兩端電壓的有效值入比.防S

D.圖示位置電流表的示數(shù)為0

答案AB

解析山圖示位置開始計時，產生正弦交流電，電動勢的瞬時值e="交3?sin3b山

于二極管具有單向導電性，則電阻〃兩端的電壓隨時間變化的圖象如圖所示，由有效值的定

?罄T，所以"兩端電壓的有效值為/=等t，C錯誤。由歐姆定律得電流表

的示數(shù)/=/也箸，A正確，D錯誤。一個周期內通過"的電荷量。=*浮=￥，B正確。

K乙KKK

二、非選擇題（本題共2小題，共30分）

11.（14分）如圖所示，光滑平行的長金屬導軌固定在水平面上，相距￡=lm,左端連接

R=2Q的電阻，一質量加=0.5kg、電阻丁=1。的導體棒,網垂直放置在兩平行金屬導軌

上，彼此接觸良好，導軌的電阻不計。在兩導軌間有這樣的磁場，磁場方向豎直向下，磁感

JIX

應強度4大小隨*變化關系是4=0.6sin?。═）,照=0.5m；兩區(qū)域磁感應強度大小關于直

ZAb

線x=0.5m對稱。

（1）導體棒在水平向右的拉力〃作用下，以速度%=lm/s勻速穿過磁場區(qū)，求此過程中

感應電流的最大值A；

（2）在（1）的情況下，求棒穿過磁場過程中拉力做的功/以及電阻發(fā)上產生的熱量

答案（1）0.2A（2）0.06J0.04J

解析（D導體棒以不變的速度穿過磁場區(qū)，

HX

-

B=0.GsinT,x=VottB=0.6sinnt

由法拉第電磁感應定律得e=BLw=0.6sinntV

這是一正弦交流電，E=0.6V

p

由歐姆定律得7iI=r,I=0.2Ao

H-Tr

棒在磁場中的時間t=—

拉力做功等于回路中產生的熱量/=0=/（什#t

電阻??上產生的熱量QR=fRt

代入數(shù)據解得W'=0.06J,0=0.04Jo

12.（16分）如圖所示，一個半徑為萬的半圓形線圈，以直徑a〃為軸勻速轉動，轉速為〃,

劭的左側有垂直于紙面向里（與防垂直）的勻強磁場，磁感應強度為民M和N是兩個集流環(huán),

負載電阻為此線圈、電流表和連接導線的電阻不計，求：

R

(D感應電動勢的最大值;

(2)從圖示位置起轉過彳圈的時間內，負載電阻弁上產生的熱帚：

(3)從圖示位置起轉過3圈的時間內，通過負載電阻E的