《2019版高考物理一轮复习第12章交变电流传感器45交变电流的产生和描述能力训练》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019版高考物理一轮复习第12章交变电流传感器45交变电流的产生和描述能力训练（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、14545 交变电流的产生和描述交变电流的产生和描述1(2017湖北重点中学测试)如图甲所示，在匀强磁场中，两个匝数相同的正方形金属线圈分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势随时间t变化的图象如图乙中曲线a、b所示，则( )At0 时刻，两线圈均处于垂直于中性面的位置Ba、b对应的线圈转速之比为 23Ca、b对应的两线圈面积之比为 11D若只改变两线圈的形状(匝数不变)，则两线圈电动势的有效值之比一定不变答案 C解析 t0 时刻，两线圈感应电动势均为零，故两线圈均处于中性面的位置，A 错误；由图线可知，两线圈的周期之比TaTb23；故根据n 可知a、b对应的线圈转速之比
2、1 T为 32，B 错误；根据EmNBS， ； ；则 ，C 正确；a bTb Ta3 2Ema Emb15 103 2Sa SbEma Embb a1 1若只改变两线圈的形状(匝数不变)，则两线圈的面积要变化，故感应电动势的最大值要变化，电动势的有效值之比一定变化，D 错误。2.一个边长为 6 cm 的正方形金属线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，电阻为0.36 。磁感应强度B随时间t的变化关系如图所示，则线框中感应电流的有效值为( )2A.105 A B.105 A26C.105 A D.105 A223 22答案 B解析 由法拉第电磁感应定律和欧姆定律可得ES，I tB tE RB t
3、S R在 03 s 内，I1 A2105 A6 103 36 1022 0.3635 s 内，I2 A3105 A06 103 26 1022 0.36于是可作出i随时间变化的图象如图所示。由有效值的定义，Q直Q交，I Rt1I Rt2I2Rt，2 12 2其中t13 s，t22 s，tt1t2。代入数据，解得I105 A，故 B 选项正确。63如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B。电阻为R、半径为L、圆心角为 45的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O轴以角速度匀速转动(O轴位于磁场边界)。则线框内产生的感应电流的有效值为( )A. B.BL2 2R2BL22RC. D.2BL2
4、4RBL2 4R答案 D3解析 线框的转动周期为T，而线框转动一周只有 的时间内有感应电流，此时感应电T 4流的大小为：I，根据电流的热效应有：2R IRT，解得I有1 2BL2 RBL2 2R(BL2 2R)T 42 有，故 D 正确。BL2 4R4(2017忻州模拟)(多选)如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T，转轴O1O2垂直于磁场方向，线圈电阻为 2 。从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过 60时的感应电流为 1 A。那么( )A线圈消耗的电功率为 4 WB线圈中感应电流的有效值为 2 AC任意时刻线圈中的感应电动势为e4cost2 TD任意时刻穿过线圈的磁通量为
5、sintT 2 T答案 AC解析 线圈转动的角速度，线圈平面从与磁场方向平行开始计时，当转过 602 T时，电流的瞬时值表达式为iImcos601 A，解得Im2 A，则正弦交变电流的有效值为I A，B 错误；线圈消耗的电功率PI2R4 W，A 正确；由欧姆定律可知，感应Im22电动势最大值为EmImR4 V，所以其瞬时值表达式为e4cost，C 正确；通过线圈的2 T磁通量msintmsint，感应电动势的最大值2 TEmBSm，m，联立解得sint，D 错误。2 TEmT 22T 2 T45(多选)图甲为风力发电的简易模型，在风力作用下，风叶带动与杆固连的永磁铁转动，磁铁下方的线圈与电压传
6、感器相连，在某一风速时，传感器显示如图乙所示，则( )A磁铁的转速为 10 r/sB线圈两端电压的有效值为 6 V2C交流的电压表达式为u12sin5t(V)D该交流电可以直接加在击穿电压为 9 V 的电容器上答案 BC解析 电压的周期为T0.4 s，故磁体的转速为n 2.5 r/s，故 A 错误；通1 T1 0.4过乙图可知电压的最大值为 12 V，故有效值U V6 V，故 B 正确；周期T0.4 Um21222s，故 rad/s5 rad/s，故电压的表达式为U12sin5t(V)，故 C 正确；2 T2 0.4交流电的最大值为 12 V，大于电容器的击穿电压，故 D 错误。6(2017山
7、东泰安检测)(多选)如图甲的电路中，电阻R1R2R，和R1并联的 D 是理想二极管(正向电阻可视为零，反向电阻为无穷大)，在A、B之间加一个如图乙所示的交变电压(电压为正值时，UAB0)。由此可知( )A在A、B之间所加的交变电压的周期为 2102 s5B在A、B之间所加的交变电压的瞬时值表达式为u220sin50t(V)2C加在R1上电压的有效值为 55 V2D加在R1上电压的有效值为 55 V10答案 AC解析 由图象可得交流电的周期为：T2102 s，故 A 正确。电压最大值为：Um220 V，电压的瞬时值表达式为：uUmsint220sint220sin100t(V)，222 T2故
8、B 错误；当电源在正半轴时A点电势高于B点电势，二极管导通，即R1被短路。电源在负半轴时B点电势高于A点电势，二极管截止，R1，R2串联。设R1上电压的有效值为U。根据有效值的定义得：T ，解得：U55 V，故 C 正确，D 错误。U2 R1(1 2Um2)2R1T 227.如图所示，匀强磁场的磁感应强度B0.5 T。边长L10 cm 的正方形线圈abcd共 100匝，线圈电阻r1 ，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO匀速转动，角速度2 rad/s，外电路电阻R4 ，求：(1)线圈转动过程中感应电动势的最大值；(2)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过 60角时的瞬时感应电动势；(3)由图示位置
9、转过 60角的过程中产生的平均感应电动势；(4)交流电压表的示数；(5)线圈转动一周外力所做的功；(6)线圈转过 60角的过程中，通过R的电荷量是多少？答案 (1) V (2) V (3) V (4) V 23 322 25(5) J (6) C2 10320解析 (1)感应电动势的最大值为EmnBS V。(2)线圈转过 60角时的瞬时感应电动势为eEmcos600.5 V V。 2(3)线圈转过 60角的过程中产生的平均感应电动势为6nE tnBSsin60 1 62 V100 0.5 0.1 0.1 32 1 62 2 V。3 32(4)电压表示数为外电路电压的有效值UR4 V V。Em2
10、Rr2412 25(5)线圈转动一周，外力所做的功等于电流产生的热量，WQ2T (Em2)1 Rr2 10J。(6)线圈转过 60角的过程中，通过电阻R的电荷量为q C。IT 6E RrT 6nBSsin60 T 6RrT 6nBSsin60 Rr3208.(2017天津高考)(多选)在匀强磁场中，一个 100 匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。设线圈总电阻为2 ，则( )At0 时，线圈平面平行于磁感线Bt1 s 时，线圈中的电流改变方向Ct1.5 s 时，线圈中的感应电动势最大D一个周期内，线圈产生的热量为 82 J答案 AD
11、解析 由题图可知，t0 时刻穿过该线圈的磁通量为零，线圈平面与磁感线平行，A 正确；线圈中电流为零时，方向才发生改变，而t1 s 时，由题图可知电流最大，电流方向不改变，B 错误；t1.5 s 时，穿过该线圈的磁通量最大，感应电动势为零，C 错误；由7 rad/s，EmnBSnm4 V，可得电压的有效值为U V2 2 T422V，一个周期内线圈产生的热量为QT82 J，D 正确。U2 R9.(2016全国卷)(多选)如图，M为半圆形导线框，圆心为OM。N是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为ON。两导线框在同一竖直面(纸面)内，两圆弧半径相等。过直线OM ON的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直
12、于纸面。现使线框M、N在t0 时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面、且过OM和ON的轴，以相同的周期T逆时针匀速转动，则( )A两导线框中均会产生正弦交流电B两导线框中感应电流的周期都等于TC在t 时，两导线框中产生的感应电动势相等T 8D两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等答案 BC解析 两导线框未完全进入磁场时，转动切割产生恒定感应电流，当导线框N完全进入磁场后，通过线框的磁通量将不变，故无感应电流产生，因此它不会产生正弦交流电，A 错误；导线框每转动一圈，产生的感应电流的变化为一个周期，B 正确；在t 时，导线框转T 8过角度为 45，切割磁感线的有效长度相同，均为绕圆心
13、的转动切割形式，设圆弧半径为R，则感应电动势均为EBR BR BR2，C 正确；导线框N转动的一个周期内，vR 21 2有半个周期无感应电流产生，所以两导线框的感应电动势的有效值并不相同，由闭合电路欧姆定律可知，两导线框的电阻相等时，感应电流的有效值一定不相同，D 错误。810.(2015四川高考)小型手摇发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO，线圈绕OO匀速转动，如图所示。矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都是e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压( )A峰值是e0 B峰值是 2e0C有效值是Ne0 D有效值是Ne0222
14、答案 D解析 根据题意，小型发电机输出电压的峰值为Em2Ne0，A、B 错误；对于正弦式交变电流，峰值与有效值E的关系满足E，故有效值为Ne0，C 错误、D 正确。Em2211(2017黑龙江大庆一模)(多选)如图所示，N匝矩形导线框在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴OO匀速转动，线框面积为S，线框的电阻、电感均不计，外电路接有电阻R、理想电流表 A 和二极管 D。电流表的示数为I，二极管 D 具有单向导电性，即正向电阻为零，反向电阻无穷大。下列说法正确的是( )9A导线框转动的角速度为2RI NBSB导线框转动的角速度为4RI NBSC导线框转到图示位置时，线框中的磁通量最大，瞬时电动势为零D
15、导线框转到图示位置时，线框中的磁通量最大，瞬时电动势最大答案 AC解析 导线框产生的最大感应电动势EmNBS。根据二极管的特点可知，在一个周期内只有半个周期回路中有电流，根据交变电流的热效应可知2R I2RT，解得(NBS2R)T 2，故 A 正确、B 错误；导线框转到图示位置时，即导线框位于中性面位置，线框中的磁2RI NBS通量最大，瞬时电动势为零，故 C 正确、D 错误。12(2018黄冈中学月考)如图所示，匝数为 100 匝、面积为 0.01 m2的线圈，处于磁感应强度B1为 T 的匀强磁场中。当线圈绕O1O2以转速n为 300 r/min 匀速转动时，电压1 表、电流表的读数分别为 7 V、1 A。电动机的内阻r为 1 ，牵引一根原来静止的、长L为 1 m、质量m为 0.2 kg 的导体棒MN沿轨道上升。导体棒的电阻R为 1 ，架在倾角为30的框架上，它们处于方向与框架平面垂直、磁感应强度B2为
