《江苏专版2019高考物理一轮复习课时跟踪检测三十五交变电流的产生及描述》由会员分享，可在线阅读，更多相关《江苏专版2019高考物理一轮复习课时跟踪检测三十五交变电流的产生及描述（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1课时跟踪检测（三十五）课时跟踪检测（三十五） 交变电流的产生及描述交变电流的产生及描述对点训练：交变电流的产生和描述1如图，各图面积均为S的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度匀速转动，能产生正弦交变电动势eBSsin t的图是( )解析：选 A 由题意可知，只有 A、C 图在切割磁感线，导致磁通量在变化，产生感应电动势，A 中从中性面开始计时，产生的电动势为eBSsin t，C 中从峰值面开始计时，产生的电动势为eBScos t，故 A 正确。2(2018如皋月考)小型交流发电机的原理图如图所示：单匝矩形线圈ABCD置于匀强磁场中，绕过BC、AD中点的轴OO以恒定角速度旋转，轴O
2、O与磁场垂直，矩形线圈通过滑环与理想交流电流表 A、定值电阻R串联，下列说法中不正确的是( )A线圈平面与磁场垂直时，交流电流表 A 的示数最小B线圈平面与磁场平行时，流经定值电阻R的电流最大C线圈转动一圈，感应电流方向改变 2 次D线圈平面与磁场平行时，通过线圈的磁通量变化率最大解析：选 A 交流电流表显示的是交流电的有效值，不随线圈的转动而变化，故 A 错误；线圈与磁场平行时，磁通量最小，磁通量的变化率最大，此时电动势最大，电流最大，故 B、D 正确；线圈转动一圈，经过两次中性面，感应电流方向改变 2 次，故 C 正确。3.(2018广安期末)如图所示，面积为S的N匝矩形线圈，在磁感应强度
3、为B的匀强磁场中，绕垂直磁场的轴以角速度匀速转动，就可在线圈中产生正弦交流电。已知闭合回路总电阻为R，图示位置线圈平面与磁场平行，下列说法正确的是( )A线圈从图示位置转 90的过程中磁通量的变化量为NBS2B线圈在图示位置磁通量的变化率为零C线圈从图示位置转 90的过程中通过灯泡的电量为NBS RD线圈从图示位置开始计时，感应电动势e随时间t变化的函数为eNBSsin t解析：选 C 线圈从图示位置转 90的过程磁通量的变化为BS，故 A 错误；线圈在图示位置产生的感应电动势最大，磁通量的变化率最大，故 B 错误；线圈从图示位置转 90的过程中通过灯泡的电量为q，故 C 正确；线圈从图示位置
4、开始计时，感应N RNBS R电动势e随时间t变化的函数为eNBScos t，故 D 错误。4某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的交变电流的图像如图所示，由图中信息可以判断( )A在A、C时刻线圈处于中性面位置B在B、D时刻穿过线圈的磁通量为零C从AD线圈转过的角度为 2D若从OD历时 0.02 s，则在 1 s 内交变电流的方向改变了 100 次解析：选 D 由题中交变电流的图像可知，在A、C时刻产生的感应电流最大，对应的感应电动势最大，线圈处于峰值面的位置，选项 A 错误；在B、D时刻感应电流为零，对应的感应电动势为零，即磁通量的变化率为零，此时磁通量最大，选项 B 错误；从
5、AD，经历的时间为 周期，线圈转过的角度为 ，选项 C 错误；若从OD历时 0.02 s，则交变3 43 2电流的周期为 0.02 s，而一个周期内电流的方向改变两次，所以 1 s 内交变电流的方向改变了 100 次，选项 D 正确。对点训练：有效值的理解与计算5关于图甲、乙、丙、丁，下列说法正确的是( )3A图甲中电流的峰值为 2 A，有效值为 A，周期为 5 s2B图乙中电流的峰值为 5 A，有效值为 2.5 A2C图丙中电流的峰值为 2 A，有效值为 A2D图丁中电流的最大值为 4 A，有效值为 A，周期为 2 s2解析：选 B 题图甲是正弦式交变电流图线，峰值(最大值)为 2 A，有效
6、值是峰值的，12即 A，周期为 4 s，所以选项 A 错误；题图乙电流大小改变但方向不变，所以不是交变2电流，计算有效值时因为热效应与电流方向无关，所以仍是峰值的，即 2.5 A，所以122选项 B 正确；题图丙是图甲减半的脉冲电流，有效值不可能为峰值的，所以选项 C 错误；12题图丁是交变电流图线，周期为 2 s，根据有效值定义则有 42R 32R I2RT，解T 2T 2得电流有效值I2.5 A，所以选项 D 错误。26(2018冀州中学月考)甲、乙图分别表示两种电压的波形，其中甲图所示的电压按正弦规律变化。下列说法正确的是( )A甲图表示交流电，乙图表示直流电B甲图电压的有效值为 220
7、 V，乙图电压的有效值小于 220 VC乙图电压的瞬时值表达式为u220 sin 100t V2D甲图电压经过匝数比为 110 的变压器变压后，频率变为原来的 10 倍解析：选 B 由于两图中表示的电流方向都随时间做周期性变化，因此都为交流电，A错误；由于对应相同时刻，图甲电压比图乙电压大，根据有效值的定义可知，图甲有效值要比图乙有效值大，故 B 正确；图乙电压随时间不是按正弦规律变化，C 错误；理想变压4器变压后，改变是电压，而频率不发生变化，D 错误。7多选如图甲所示为一交变电压随时间变化的图像，每个周期内，前二分之一周期电压恒定，后二分之一周期电压按正弦规律变化。若将此交流电连接成如图乙
8、所示的电路，电阻R阻值为 100 ，则( )A理想电压表读数为 100 VB理想电流表读数为 0.75 AC电阻R消耗的电功率为 56 WD电阻R在 100 秒内产生的热量为 5 625 J解析：选 BD 根据电流的热效应，一个周期内产生的热量：QT，U2 R1002 RT 2(502)2RT 2解得U75 V，A 错误；电流表读数I 0.75 A，B 正确；电阻R消耗的电功率U RPI2R56.25 W，C 错误；在 100 秒内产生的热量QPt5 625 J，D 正确。8(2018昆山模拟)一个 U 形金属线框在匀强磁场中绕OO轴以相同的角速度匀速转动，通过导线给同一电阻R供电，如图甲、乙
9、所示。其中甲图中OO轴右侧有磁场，乙图中整个空间均有磁场，两磁场磁感应强度相同。则甲、乙两图中交流电流表的示数之比为( )A1 B122C14 D11解析：选 A 题图甲中的磁场只在OO轴的右侧，所以线框只在半周期内有感应电流产生，如图甲，电流表测得是有效值，所以I。题图乙中的磁场布满整个空间，线1 2BS R框中产生的感应电流如图乙，所以I，则II1，即 A 正确。22BS R25对点训练：交变电流“四值”的理解和应用9多选(2018淮安八校联考)如图所示，甲为一台小型交流发电机构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间按余弦规律变化，其图像如图乙所示，电机线圈内阻为 2 ，匝数为 1
10、000 匝，外接灯泡的电阻为 18 ，则( )A在 2.0102 s 时刻，电流表的示数为 0.3 AB发电机的输出功率为 3.24 WC在 1 s 内，回路中电流方向改变 25 次D在 4.0102 s 时刻，穿过线圈的磁通量变化率为 Wb/s3 2500解析：选 AD 线圈相当于电源，产生的电动势为E V6 V，内阻r2 em26 22，电表显示的是有效值，根据闭合回路欧姆定律可得电路中的电流为I E Rr6 182A0.3 A，A 正确；发电机的输出功率为P输出EII2r60.3 W0.322 W1.62 W，B 错误；从图乙中可知交流电周期为T4102 s，故在 1 s 内，回路中电流
11、方向改变n 2250 次，C 错误；在 4.0102 s 时刻，感应电动势最大，磁通1 T1 4 102量变化率最大，根据En可得 Wb/s，D 正确。 t tem n3 250010.如图所示为一个小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈的长度ab0.25 m，宽度bc0.20 m，共有n100 匝，总电阻r1.0 ，可绕与磁场方向垂直的对称轴OO转动。线圈处于磁感应强度B0.40 T 的匀强磁场中，与线圈两端相连的金属滑环上接一个“3.0 V,1.8 W”的灯泡，当线圈以角速度匀速转动时，小灯泡消耗的功率恰好为 1.8 W。(不计转动轴与电刷的摩擦)(1)推导发电机线圈产生感应电动势的
12、最大值的表达式EmnBS(其中S表示线圈的面积)。6(2)求线圈转动的角速度。(3)线圈以上述角速度转动 100 周过程中发电机产生的电能。解析：(1)线圈平面与磁场方向平行时产生感应电动势最大，设ab边的线速度为v，该边产生的感应电动势为E1BLabv。与此同时，线圈的cd边也在切割磁感线，产生的感应电动势为E2BLcdv。线圈产生的总感应电动势为：Emn(E1E2)因为LabLcd，所以，Em2nBLabv。线速度vLbc，1 2所以EmnBLabLbc，而SLabLbc(S表示线圈的面积)。所以EmnBS。(2)设小灯泡正常发光时的电流为I，则I0.60 A，设灯泡正常发光时的电阻为R，
13、P额 U额R5.0 。U额2 P根据闭合电路欧姆定律得：EI(Rr)3.6 V。发电机感应电动势最大值为EmE，EmnBS。2解得1.8 rad/s2.55 rad/s。Em nBS2(3)发电机产生的电能为QIEt，t100T100 。2 解得Q5.33102 J。答案：(1)见解析 (2)2.55 rad/s (3)Q5.33102 J考点综合训练11.(2018泰州模拟)某研究性学习小组进行地磁发电实验，匝数为n、面积为S的矩形金属线框可绕东西方向的水平轴转动，金属线框与微电流传感器组成一个回路，回路的总电阻为R。使线框绕轴以角速度匀速转动，数字实验系统实时显示回路中的电流i随时间t变化
14、的关系如图所示。当线圈平面和竖直方向的夹角为时，电流达到最大值Im。求：(1)该处地磁场的磁感应强度大小B及地磁场方向与水平面间的夹角；(2)线框转动一周时间内回路中产生的焦耳热Q；(3)线框转动时穿过线框的磁通量变化率的最大值m；线框从磁通量变化率最大( t)7位置开始转过 60的过程中，通过导线的电荷量q。解析：(1)根据欧姆定律：ImEm R交流电电动势的最大值表达式为：EmnBS则：BImR nS线圈平面与磁场方向平行时，感应电流最大，所以地磁场方向与水平面夹角为。 2(2)根据焦耳定律：QI2RTIIm2T2 联立得：Q。Im2R (3)根据法拉第电磁感应定律：En tm( t)Im
15、R n根据：En，I ，qIt，msin ，m tE REm nImR n联立得线框从磁通量变化率最大位置开始转过 60的过程中，通过导线的电荷量：qn。 R3Im2答案：(1) B；地磁场方向与水平面夹角为 ImR nS 2(2)Q (3)mqIm2R ( t)ImR n3Im212(2018苏锡常镇一模)一个圆形线圈，共有n10 匝，其总电阻r4.0 ，线圈与阻值R016 的外电阻连成闭合回路，如图甲所示。线圈内部存在着一个边长l0.20 m 的正方形区域，其中有分布均匀但强弱随时间变化的磁场，图乙显示了一个周期内磁场的变化情况，周期T1.0102 s，磁场方向以垂直线圈平面向外为正方向。求：8(1)tT时刻，电阻R0上的电流大小和方向； 1 8(2)0 时间内，流过电阻R0的电量；T 2(3)一个周期内电阻R0的发热量。解析：(1)0 内，感应电动势大小E1n，可得E18 VT 41 t14nB1S T电流大小I1，可得I10.4 AE1 Rr电流方向b到a。(2)同(1)可得 内，感应电流大小I20.2 AT 4
