江苏省高考物理复习配套检测：第十一章　第1讲　交变电流的产生和描述

第1讲交变电流的产生和描述一、单项选择题1.(2016·南京、盐城一模)一只电阻分别通过四种不同形式的电流,电流随时间变化的情况如下图所示,在相同时间内电阻产生热量最大的是()ABCD2.(2016·无锡一模)一正弦式交变电流的电流随时间变化的规律如图所示.由图可知()A.该交变电流的电流瞬时值的表达式为i=2sin(100πt)AB.该交变电流的频率是50HzC.该交变电流的电流有效值为2AD.若该交变电流通过R=10Ω的电阻,则电阻消耗的功率是20W3.(2017·盐城中学)一台小型发电机的原理示意图如图甲所示,单匝矩形线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动,发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图乙所示.已知发电机线圈内阻为1Ω,外接标有灯泡和电压表,则下列说法中正确的是()甲乙A.电压表的示数为220VB.线圈转到如图甲所示位置时感应电动势为零C.当t=0.01s时线圈中的磁通量最小为零D.当t=0.01s时线圈中的磁通量最大为Wb4.(2016·海安中学)如图,一矩形线圈的面积为S,匝数为N,电阻为r,处于磁感应强度大小为B的水平匀强磁场中,绕垂直磁场的水平轴OO'以角速度ω匀速转动.线圈通过滑环与定值电阻R及理想电流表组成闭合回路.已知理想电压表的示数为U,从线圈平面与磁感线平行的位置开始计时,则()A.R两端电压瞬时值的表达式为uR=UsinωtB.理想电流表的示数为C.从到的时间内,穿过线圈平面磁通量的变化量为零D.若ω=100πrad/s,通过R的电流每秒钟方向改变50次5.(2016·南师附中)如图所示,两根间距为20cm的无限长光滑金属导轨,电阻不计,其左端连接一阻值为10Ω的定值电阻,两导轨之间存在着磁感应强度为1T的匀强磁场,磁场边界虚线为正弦曲线的一部分,一阻值为10Ω的光滑导体棒,在外力作用下以10m/s的速度匀速向右运动(接触电阻不计),交流电压表和交流电流表均为理想电表,则()A.回路中产生的是正弦式交变电流B.电压表的示数是2VC.导体棒运动到图示虚线位置时,电流表示数为零D.导体棒上消耗的热功率为0.2W二、多项选择题6.(2016·扬州中学改编)电阻为1Ω的矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动,线圈的电动势随时间变化的图象如图所示.现把线圈的电动势加在电阻为9Ω的电热丝上,则下列说法中正确的是()A.线圈转动的角速度为31.4rad/sB.如果线圈转速提高一倍,则电流发生改变C.电热丝两端的电压U=100VD.电热丝的发热功率P=1800W7.(2016·南师附中)图甲是小型交流发电机的示意图,两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场,A为交流电流表.线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO'沿逆时针方向匀速转动,从图示位置开始计时,产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示,下列说法中正确的是()甲乙A.电流表的示数为10AB.线圈转动的角速度为50πrad/sC.0.01s时线圈平面与磁场方向平行D.0.02s时电阻R中电流的方向自右向左8.(2016·河北石家庄二模改编)如图甲所示,在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一匝数为n,面积为S,总电阻为r的矩形线圈abcd绕轴OO'做角速度为ω的匀速转动,矩形线圈在转动中可以保持和外电路电阻R形成闭合电路,回路中接有一理想交流电流表.图乙是线圈转动过程中产生的感应电动势e随时间t变化的图象.下列说法中正确的是()甲乙A.从t1到t3这段时间穿过线圈磁通量的变化量为2nBSB.从t3到t4这段时间通过电阻R的电荷量为C.t3时刻穿过线圈的磁通量变化率为BSωD.电流表的示数为9.(2014·南师附中)如图所示,单匝矩形闭合导线框abcd全部处于水平方向的匀强磁场中,线框面积为S,电阻为R.线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度ω从中性面开始匀速转动,线框转过时的感应电流为I.下列说法中正确的是()A.线框中感应电流的有效值为2IB.线框转动过程中穿过线框的磁通量的最大值为C.从中性面开始转过的过程中,通过导线横截面的电荷量为D.线框转动一周的过程中,产生的热量为三、非选择题10.(2015·淮阴中学)如图所示,矩形线圈的匝数为n,面积为S,电阻为r,线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO'轴以角速度ω匀速转动,外电路电阻为R.在线圈由图示位置转过90°的过程中,求:(1)通过电阻R的电荷量q.(2)电压表的读数.(3)电阻R上产生的热量Q.11.(2015·苏锡常镇二模)如图所示是某学习小组在空旷的场地上做“摇绳发电实验”的示意图.他们将一铜芯线像甩跳绳一样匀速摇动,铜芯线的两端分别通过细铜线与灵敏交流电流表相连.摇绳的两位同学的连线与所在处的地磁场(可视为匀强磁场)垂直.摇动时,铜芯线所围成半圆周的面积S=2m2,转动角速度ω=10rad/s,用电表测得电路中电流I=40μA,电路总电阻R=10Ω,取=2.25.(1)求该处地磁场的磁感应强度B.(2)从铜芯线所在平面与该处地磁场平行开始计时,求其转过四分之一周的过程中,通过电流表的电荷量q.(3)求铜芯线转动一周的过程中,电路产生的热量Q.第1讲交变电流的产生和描述1.D【解析】A、B选项中交变电流的有效值都为A,C项中恒定电流的大小为1.5A,D项中交变电流的有效值为2A,根据热量的表达式Q=I2Rt得出D项正确.2.D【解析】根据图中周期,角速度应为50π,频率为25Hz,A、B选项错误;电流的有效值为A,C项错误;R消耗的功率为P=I2R,用有效值算得20W,D项正确.3.D【解析】由图可知电源电动势的有效值为220V,电压表的读数为路端电压,应小于220V,故A错误;线圈转到如图甲所示位置时感应电动势最大为220V,故B错误;当t=0.01s时线圈中的磁通量最大,故C错误;由Em=BSω=Φm,解得当t=0.01s时线圈中的磁通量最大为Wb,故D正确.4.B【解析】电动势最大值Em=,所以uR=sinωt,故A错误;电源电动势最大值为Em=NBSω,所以理想电流表的示数为I=,故B正确;从=到=的时间内,穿过线圈平面磁通量的变化量为2BS,故C错误;若ω=100πrad/s,频率为f=50Hz,通过R的电流每秒钟方向改变100次,故D错误.5.A【解析】由磁场边界虚线为正弦曲线的一部分,可知导体棒切割磁感线产生正弦式交变电流,故A正确;感应电动势最大值Em=BLmv=2V,电压表测得是有效值,即为U=V=1V,故B错误;电流表测得是有效值,所以导体棒运动到图示虚线位置时,电流表示数恒定,不为0,故C错误;导体棒上消耗的热功率为P=W=0.1W,故D错误.6.BD【解析】从图中可知T=0.02s,ω==314rad/s,故A错误;其他条件不变,如果线圈转速提高一倍,角速度ω变为原来的两倍,则电动势最大值Em=NBSω变为原来的两倍,电压的有效值为原来的倍,根据欧姆定律可知电流发生改变,故B正确;该交流电压的最大值为200V,所以有效值为100V,U=×100V=90V,故C错误;根据P=得P=W=1800W,D正确.7.AC【解析】电流表的示数为交变电流的有效值,为10A,选项A正确.由图乙可知,周期为0.02s,频率为f=50Hz,线圈转动的角速度为ω=2πf=100πrad/s,选项B错误.0.01s时产生的感应电流为负最大,线圈平面与磁场方向平行,选项C正确.由右手定则可判断0.02s时电阻R中电流的方向自左向右,选项D错误.8.CD【解析】由图可知从t1到t3这段时间穿过线圈磁通量的变化量为2BS,故A错误;由q=·Δt,=,=n,可得电荷量q=n=,故B错误;t3时刻电动势为E=nBSω=n,解得t3时刻穿过线圈的磁通量变化率为=BSω,故C正确;电流表的示数为I==,故D正确.9.BC【解析】根据法拉第电磁感应定律可得产生的电动势e=BSωsinωt,电流i==sinωt,线框转过时的感应电流为I=,电流的有效值I'==I,故A错误;线框转动过程中穿过线框的磁通量的最大值为BS,又I=,解得BS=,故B正确;从中性面开始转过的过程中,通过导线横截面的电荷量为q==,故C正确;转一周产生的热量Q=I'2RT,代入解得Q=,故D错误.10.(1)(2)(3)【解析】(1)在此过程中,穿过线圈的磁通量变化量ΔΦ=BS,经历时间Δt==,由=n、=、q=Δt可得通过R的电荷量q=n=.(2)产生的感应电动势的最大值为Em=nBSω,电动势的有效值为E==,由闭合电路欧姆定律得,回路中电流的有效值为I==,电压表的读数即为R两端的电压U=IR=.(3)该过程中电阻R上产生的热量为Q=I2RΔt=R·=.11.(1)2×10-5T(2)4×10-6C(3)7.2×10-9J【解析】(1)铜芯线中产生的是正弦交变电流,则Im=I,Em=ImR,Em=BωS,B=2×10-5T.(2)在铜芯线与地面平行开始至铜芯线转动四分之一周的过程中E=,E=IR,q=It,q=4×10-6C.(3)铜芯线转动一周,电路中产生的热量为Q,则Q=I2RT=7.2×10-9J.