2022?金版新学案?高三物理一轮复习 第一课时 交变电流的产生及描述练习(本栏目内容，学生用书中以活页形式分册装订成册！)1如右图所示电路中，交流电源电压u200sin 100t V，电阻R()A1.41 A,200 VB1.41 A,141 VC2 A,200 V D2 A,141 V【解析】电流表和电压表显示的是有效值，u100 V141 V；I1.41 A，应选项B正确【答案】B2如右图所示，边长为L的闭合正方形线框共有n匝，总电阻为R.在磁感应强度为B的匀强磁场中绕中心轴OO匀速转动，线框中心轴OO与磁场方向垂直，线框转动的角速度为，从线框平面平行于磁感线的位置开始计时，那么()线框中产生电动势的瞬时值表达式为nBL2cos tt0时，线框中感应电流值为nBL2/R线框中电流的有效值为nBL2cos t线框中电流的频率为A BC D【答案】A3一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动在转动过程中，线框中的最大磁通量为m，最大感应电动势为Em，以下说法中正确的选项是()A当磁通量为零时，感应电动势也为零B当磁通量减小时，感应电动势也减小mEmD角速度等于Em/m【解析】根据正弦式电流的产生及其变化规律：当磁通量最大时，感应电动势为零；当磁通量减小时，感应电动势在增大；磁通量减为零时，感应电动势最大由此可知A、B项错误设从线框位于中性面开始计时，那么有eEmsin t，式中EmBS.因mBS，故角速度，D项正确设eEm，那么解出tBScosBSm，所以C项错【答案】D4一正弦交流电的电压随时间变化的规律如以下图所示由图可知()A该交流电的电压瞬时值的表达式为u100sin 25t VB该交流电的频率为25 HzC该交流电的电压的有效值为100 VD假设将该交流电压加在阻值R100 的电阻两端，那么电阻消耗的功率为50 W【解析】由图象可知，T4102 s，那么f25 Hz，B正确；由正弦交流电有效值换算公式U50 ，C错误；再由2f50 ，那么u100sin 50t V，故A错；根据P，D正确【答案】BD5如右图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图象如图线b所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的选项是()A线圈先后两次转速之比为32B两种情况在0.3 s内通过线圈的磁通量之比为11C两种情况在相等时间内产生的焦耳热之比QaQb32D两种情况在相等时间内产生的焦耳热之比QaQb94【解析】两种情况TaTb23，fafb32，线圈先后两次转速之比为32，选项A正确两种情况下在0.3 s内磁通量的变化量不同，选项B错误交流电的最大值EmNBS，电动势最大值之比为32.Qt，两种情况在相等时间内产生的焦耳热之比QaQb94，选项D正确【答案】AD6如右图所示，单匝闭合线框在匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的转轴OO匀速转动，在转动过程中，穿过线框的最大磁通量为m，线框中的最大感应电动势为Em，以下说法中正确的选项是()A在穿过线框的磁通量为的时刻，线框中的感应电动势为B在穿过线框的磁通量为的时刻，线框中的感应电动势为C线框每转动一周，线框中的感应电流方向改变一次D线框转动的角速度为【解析】闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，假设从中性面开始计时，穿过线框的磁通量按余弦规律变化，线框中产生的感应电动势按正弦规律变化，在穿过线框的磁通量为m/2的时刻，线框中的感应电动势大于Em/2，A错误；在穿过线框的磁通量为m/的时刻，线框中的感应电动势等于Em/，B正确；线框每转动一周，线框中感应电流的方向改变两次，C错误；由EmBSm解得线框转动的角速度为Em/m，D正确【答案】BD7如右图所示，边长为L0.2 m的正方形线圈abcd，其匝数为n10、总电阻为r2 ，外电路的电阻为R8 ，ab的中点和cd的中点的连线OO恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度B1 T，假设线圈从图示位置开始，以角速度2 rad/s绕OO轴匀速转动，那么以下判断中正确的选项是()A在t时刻，磁场穿过线圈的磁通量为零，但此时磁通量随时间变化最快B闭合电路中感应电动势的瞬时表达式e0.8sin 2tC从t0时刻到t时刻，电阻R上产生的热量为Q104 JD从t0时刻到t时刻，通过R的电荷量q0.02 C【解析】线圈在磁场中转动，EmnBS0.4 V，B错当线圈平面与磁场平行时磁通量变化最快，A正确QRI2Rt2Rt103 J，C错qn0.02 C，D正确【答案】AD8某交流发电机给灯泡供电，产生正弦式交变电流的图象如右图所示，以下说法中正确的选项是()A交变电流的频率为0.02 HzB交变电流的瞬时表达式为i5cos 50t(A)C在t0.01 s时，穿过交流发电机线圈的磁通量最大D假设发电机线圈电阻为0.4 ，那么其产生的热功率为5 W【解析】由图可知周期T20103 s，f50 Hz，A选项错；最大值Im5 A，2f100，交变电流瞬时值的表达式i5cos 100t(A)，B选项错误；t0.01 s时，感应电流最大，磁通量的变化率最大，穿过线圈的磁通量为0，C选项错误；电流的最大值为5 A，有效值I A，其产生的热功率为PI2R20.4 5 W，D选项正确【答案】D9电阻R1、R2和交流电源按照如图甲所示方式连接，R110 ，R220 .合上开关S后，通过电阻R2的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图乙所示那么()A通过R1的电流的有效值是1.2 ABR1两端的电压有效值是6 VC通过R2的电流有效值是 ADR2两端的电压有效值是6 V【解析】由it图象可知，电流最大值Im A，有效值I0.6 A，因R1与R2串联，那么I1I0.6 A，U1IR16 V，I2mIm A，U2mImR212 V，故A、C、D错，B正确【答案】B10如右图所示，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中，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匀速转动，线框中感应电流的有效值I的过程中，通过导线横截面的电荷量q_.【解析】此题考查交变电流的产生和最大值、有效值、平均值的关系及交变电流中有关电荷量的计算等知识电动势的最大值EmBS，电动势的有效值E，电流的有效值I；qttt.【答案】11如以下图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO匀速转动，线圈的匝数n100、电阻r10 ，线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻R90 ，与R并联的交流电压表为理想电表在t0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量随时间t按以下图乙所示正弦规律变化求：(1)交流发电机产生的电动势最大值；(2)电路中交流电压表的示数【解析】(1)交流发电机产生电动势的最大值EmnBS而mBS，所以Em由t图线可知：m102 Wb，T102s所以Em200 V.(2)电动势的有效值EEm100 V由闭合电路的欧姆定律，电路中电流的有效值为I A交流电压表的示数为UIR90 V127 V.【答案】(1)200 V(2)127 V12如以下图甲所示是某同学设计的一种振动发电装置的示意图，它的结构是一个套在辐向形永久磁铁槽中的半径为r0.10 m、匝数n20匝的线圈，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右视图如以下图乙所示)在线圈所在位置磁感应强度B的大小均为B T，线圈的电阻为R10.50 ，它的引出线接有R29.5 的小电珠L.外力推动线圈框架的P端，使线圈沿轴线做往复运动，便有电流通过小电珠当线圈运动速度v随时间t变化的规律如以下图丙所示时(摩擦等损耗不计)求：(1)小电珠中电流的最大值；(2)电压表的示数；(3)t0.1 s时外力F的大小；(4)在不改变发电装置结构的条件下，要使小电珠的功率提高双倍，可采取什么方法(至少说出两种方法)【解析】(1)由题意及法拉第电磁感应定律知道，由于线圈在磁场中做往复运动，产生的感应电动势的大小符合正弦曲线变化规律，线圈中的感应电动势的最大值为：EmnBLvmnB2rvm，电路总电阻为：R1R2，那么小电珠中电流的最大值为Im0.16 A.(2)电压表示数为有效值UImR2 V1.07 V.(3)当t0.1 s也就是T/4时，外力F的大小为FnB2rImvm0.128 N.(4)提高vm用变压器【答案】(1)0.16 A(2)1.07 V(3)0.128 N(4)提高vm用变压器