（通用版）高考物理一轮复习第十一章第1讲交变电流的产生和描述课时作业（含解析）.docx

交变电流的产生和描述一、选择题(本题共10小题，16题为单选题，710题为多选题)1匀强磁场中有一长方形闭合导线框，分别以相同的角速度绕图a、b、c、d所示的固定转轴旋转，用Ia、Ib、Ic、Id表示四种情况下线框中电流的有效值，则()AIaId BIaIbCIbIc DIcId解析：D由题意可知，无论转轴在中心，还是在一边，还是在其他位置，转动切割磁感线的线框面积不变，根据EmnBS，知线框感应电动势的最大值是相同的，因此四种情况下，线框产生感应电动势的瞬时表达式相同，即为eEmsin t，由闭合电路欧姆定律可知，感应电流瞬时表达式也相同，即为iImsin t，则感应电流的最大值Im、感应电流的有效值均相同，故D项正确，A、B、C项错误2电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器图甲为电吉他的拾音器的原理图，在金属弦的下方放置有一个连接到放大器的螺线管一条形磁铁固定在螺线管内，当拨动金属弦后，螺线管内就会产生感应电流，经一系列转化后可将电信号转为声音信号若由于金属弦的振动，螺线管内的磁通量随时间的变化如图乙所示，则对应的感应电流的变化为()解析：B由感应电流公式In可知，感应电流的大小与磁通量的变化率有关，在t图像上各点切线的斜率的绝对值表示感应电流的大小，斜率的正、负号表示电流的方向；根据题图乙，在0t0时间内，感应电流I的大小先减小到零，再逐渐增大，电流的方向改变一次，只有选项B符合要求3一个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 B12C14 D11解析：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，线框中产生的感应电流如图乙，所以I ，则II1，即A正确4.(2018巢湖模拟)如图所示，直线OO的左侧有垂直纸面向里的匀强磁场B1，右侧有垂直纸面向里的匀强磁场B2，且B1B2，一总阻值为R的导线框ABCD以OO为轴做角速度为的匀速转动，导线框的AB边长为l1，BC边长为l2.以图示位置作为计时起点，规定导线框内电流沿ABCDA流动时为电流的正方向则下列图像中能表示线框中感应电流随时间变化的是()解析：A回路中的感应电动势为ee1e2B1l2sin tB2l2sin tsin t，则电流为isin t，故A项正确，B、C、D错误5.如图所示，在xOy直角坐标系中的第二象限有垂直坐标平面向里的匀强磁场，第四象限有垂直坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小均为B.直角扇形导线框半径为L、总电阻为R，在坐标平面内绕坐标原点O以角速度匀速转动，线框从图中所示位置开始转动一周的过程中，线框内感应电流的有效值是()AI BICI0 DI解析：B从图示位置转过90角的过程中，即在0时间内，线框中的感应电动势为EBL2，感应电流沿顺时针方向；在转过90至180的过程中，即在时间内，线框中的感应电动势仍为EBL2，感应电流沿逆时针方向；在转过180至270的过程中，即在时间内，线框中的感应电动势仍为EBL2，感应电流沿逆时针方向；在270至360的过程中，即在T时间内，线框中的感应电动势仍为EBL2，感应电流沿顺时针方向根据有效值的定义知I.6(2018武汉模拟)在如图甲所示的电路中，电路R26R1，D1、D2为理想二极管，当输入如图乙所示的正弦交流电时，电压表的示数为()A.U0 B.U0C.U0 DU0解析：C由题意可知，0时间内两电阻串联，则电路总电阻RR1R2，根据欧姆定律得出电压表读数U1R1，T时间内电压反向，回路中只有电阻R1，则电路总电阻RR1，根据欧姆定律得出电压表读数U2U0，根据交流电的有效值定义得T，解得UU0.7(2016全国卷)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OMON的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面现使线框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D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解析：BC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项错误；导线框每转动一圈，产生的感应电流的变化为一个周期，B项正确；在t时，导线框转过角度为45，切割磁感线的有效长度相同，均为绕圆心的转动切割形式，设圆弧半径为R，则感应电动势均为EBR2，C项正确；导线框N转动的一个周期内，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项错误8(2018石家庄模拟)如图所示的正方形线框abcd边长为L，每边电阻均为r，在垂直于纸面向里，磁感应强度为B的匀强磁场中绕cd轴以角速度匀速转动，c、d两点与一阻值为r的电阻相连，各表均可视为理想表，导线电阻不计，则下列说法中正确的是()A线框abcd产生的电流为交变电流B当S断开时，电压表的示数为零C当S断开时，电压表的示数为BL2D当S闭合时，电流表的示数为解析：ACD线框abcd绕着垂直于磁场的转轴匀速转动，故产生的电流为交变电流，故A项正确；产生的交流电的电动势最大值为EmBL2，有效值为E，当S断开时，电压表测量的电压为cd间的电压，故UEBL2，故B项错误，C项正确；S闭合时，电路总电阻为3r，ab中电流为IBL2，电流表读数为BL2，故D项正确9.(2018龙岩模拟)如图所示，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO轴以角速度匀速转动，外电路电阻为R，当线圈由图示位置转过90的过程中，下列判断正确的是()A电压表的读数为UB磁通量的变化量为NBSC电阻R所产生的焦耳热为QD通过电阻R的电荷量为q解析：CD线圈在磁场中转动，产生的电动势的最大值为EmNBS，电动势的有效值为E，电压表测量为电路的外电压，所以电压表的读数为UR，故A项错误；由图示位置转过90的过程中，磁通量的变化量BS，与匝数无关，故B项错误；电阻R产生的热量Q，故C项正确；由N，qt得到，电量q，故D项正确10(2018长春模拟)如图甲所示为风力发电的简易模型图，在风力的作用下，风叶带动与其固定在一起的永磁铁转动，转速与风速成正比某一风速时，线圈中产生的正弦式电流如图乙所示，则()A电流的表达式i0.6sin 10t(A)B磁铁的转速为10 r/sC风速加倍时电流的表达式i1.2sin 10t(A)D风速加倍时线圈中电流的有效值为 A解析：AD由题图乙可知，线圈中产生的正弦式电流峰值为0.6 A，周期为0.2 s，电流的表达式为i0.6sin 10t(A)，A正确；由n可得，磁铁的转速为n5 r/s，B错误；风速加倍时，产生的电动势最大值加倍，电流峰值加倍，风叶转速加倍，周期减小为原来的，为0.1 s，所以电流的表达式为i1.2sin 20t(A)，C错误；风速加倍时线圈中电流的有效值为I，A，D正确二、计算题(需写出规范的解题步骤)11.(2018赣州模拟)如图所示线圈面积为0.05 m2，共100匝，线圈总电阻为r1 ，外电阻R9 ，线圈处于B T的匀强磁场中当线圈绕OO以转速n300 r/min匀速转动时，从线圈处于图示位置开始计时，求：(1)写出电动势的瞬时表达式(2)线圈转过60时两交流电表的示数U和I.(3)线圈转过 s的过程中，通过电阻的电荷量q.(4)线圈匀速转一圈回路产生的总热量Q.解析：(1)线圈的角速度2n10 rad/s感应电动势的最大值EmNBS100 V则从线圈处于中性面开始计时，电动势的瞬时值表达式为eEmsin t100sin 10t(V)(2)电路中电流的有效值IEEm解得：I5 A即电流表读数为5 A电压表读数为UIR45 V(3)线圈转过的角度为t，在转动的过程中，通过电阻的电荷量q C(4)线圈匀速转一圈回路产生的总热量QI2(Rr)TI2(Rr)100 J答案：(1)e100sin 10t(V)(2)45 V5 A(3) C(4)100 J12.图甲是交流发电机模型示意图在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO转动，由线圈引出的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕OO转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路图乙是线圈的主视图，导线ab和cd分别用它们的横截面来表示已知ab长度为L1，bc长度为L2，线圈以恒定角速度逆时针转动(只考虑单匝线圈)(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达式；(2)线圈平面处于与中性面成0夹角位置时开始计时，如图丙所示，试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式；(3)若线圈电阻为r，求从中性面开始的内通过电阻的电量q的大小(其他电阻均不计)(4)若线圈电阻为r，求线圈每转动一周外力需做的功(其他电阻均不计)解析：(1)矩形线圈转动过程中，只有ab和cd切割磁感线，设ab和cd的转动速度为v，则v在t时刻，导线ab和cd因切割磁感线而产生的感应电动势均为E1BL1v由图可知vvsin t则整