（讲练测）高考物理一轮复习 专题44 交变电流的产生及描述（练）（含解析）.doc

专题44 交变电流的产生及描述（练）1（多选）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d当s闭合时，电流表的示数为【答案】acd【名师点睛】本题考查了交流电的产生过程，最好能画出等效电路图，只有切割的边相当于电源，结合串并联电路分析电压电流的大小关系，注意交流电表示数为有效值。2两个相同的电阻，分别通以如图所示的正弦交流电和方波电流，两种交变电流的最大值、周期如图所示，则在一个周期内，正弦交流电在电阻上产生的热量q1与方波电流在电阻上产生的热量q2之比等于：（）a3:1 b1:2c2:1 d1:1【答案】d【名师点睛】对于交变电流，求解热量、电功和电功率等与热效应有关的量，都必须用有效值。3交流发电机线圈电阻r1 ，用电器电阻r9 ，电压表示数为9 v，如图所示，那么该交流发电机： （ ）a电动势的峰值为10 vb电动势的有效值为9 vc交流发电机线圈通过中性面时电动势的瞬时值为d交流发电机线圈自中性面转过90的过程中的平均感应电动势为【答案】d【解析】用电器电阻r=9，电压表示数为9v，则电路中的电流：所以，电路中的电动势：e=i（r+r）=1（1+9）v=10v电压表的读数是交流电的有效值，所以10v是电路中电动势的有效值，其最大值：，故a、b错误；由交流电的产生与变化的规律可知，交流发电机线圈通过中性面时电动势的瞬时值最小为零，故c错误；线圈自中性面转过90的过程中的平均感应电动势为：，故d正确。【名师点睛】本题考查交变电流最大值、有效值的理解和应用的能力，对于交流电表的测量值、计算交流电功率、电功等都用到有效值，求电量时，i需要用平均值。4（多选）一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的交变电流电动势如图所示，下面说法正确的是：（ ）a交流电动势的最大值为20 vb交流电动势的有效值为10vc交流电动势的频率为50 hzd交流电动势的周期为004s【答案】abd【名师点睛】矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时产生正弦交变电流磁通量为零，感应电动势最大；磁通量最大时，感应电动势为零，线圈恰好通过中性面经过中性一次，电流方向改变一次根据法拉第定律，感应电动势与磁通量变化率成正比5某台交流发电机的结构可以简化为，多匝线框在匀强磁场中旋转产生正弦式交流电。当线框匀速转动时，电动势瞬时值表达式，其他条件不变，现只将线框转速变为原来的2倍，发电机输出端接入如图所示电路。已知发电机内阻r=1，求：（1）理想交流电压的示数；（2）通过电阻的电流的最大值；（3）电阻在1分钟内产生的焦耳热。【答案】（1）18v（2）（3）600j【解析】（1）根据可得其他条件不变，现只将线框转速变为原来的2倍后，线圈相当于电源，电源的电动势为，内阻r=1，电压表测量的是路端电压，所以根据闭合回路欧姆定律可得【名师点睛】本题的突破口是根据公式判断变化后交流电的最大值，然后根据闭合回路欧姆定律分析解题。1（多选）如图所示，有矩形线圈，面积为s，匝数为n，整个线圈内阻为，在匀强磁场b 中绕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的过程中，下列说法正确的是：（ ）a磁通量的变化量为b平均感应电动势为c电阻r所产生的热量为d通过电阻r的电荷量为【答案】bd【解析】图示位置磁通量为，转过时磁通量为，则磁通量的变化量，故a错误；根据法拉第电磁感应定律得，平均感应电动势为，故b正确；感应电动势的最大值为，有效值为，电流的有效值为，电阻r产生的热量，时间，联立解得，故c错误；通过电阻r的电量，故d正确。【名师点睛】对于交变电流，求解热量、电功和电功率时要用有效值，而求解电荷量时要用平均值要注意磁通量与线圈的匝数无关。2电阻为1 的单匝矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电动势随时间变化的图象如图所示，现把此交变电动势加在电阻为9 的电热丝上，下列判断正确的是： （ ）a线圈转动的角速度为100 rad/sb在00005 s时间内，通过电阻的电荷量为 cc电热丝两端的电压为180 vd电热丝的发热功率为3600 w【答案】b【名师点睛】矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势最大值为，由图读出电动势的最大值读出周期，求出有效值，根据功率的公式求出电热丝的发热功率。3如图甲所示，竖直放置的长直导线mn通有图示方向的恒定电流i，有一闭合矩形金属框abcd与导线在同一平面内，在金属框内部通有如图乙所示的变化磁场（规定垂直于纸面向里为磁场的正方向），下列说法正确的是： （ ）aot1时间内，mn与ab相斥bt2t3时间内，mn与ab相吸ct1时刻mn与ab作用力最小dt2时刻mn与ab作用力最小【答案】c【名师点睛】考查右手螺旋定则、楞次定则、左手定则，及法拉第电磁感应定律，得出电流方向同向的相互吸引，电流方向反向的相互排斥且磁场与时间的图象斜率表示磁场的变化。4如图表示两种电压的波形，其中图甲表示电压按正弦规律变化，下列说法正确的是： （ ）a图甲表示交流电，图乙表示直流电b两种电压的有效值都是311 vc图甲所示电压的瞬时值表达式为u=220sin 100t vd以上说法都不对【答案】d【解析】a、由于两图中表示的电流方向都随时间变化，因此都为交流电，故a错误；b、两种电压的最大值都是311v，图甲表示正弦交流电，有效值u=220v，故b错误；c、从图1可知，em=311v，=100rad/s，所以图1电压的瞬时值表达式为u=311sin100tv，故c错误，d正确【名师点睛】解本题时应该掌握：交流电和直流电的定义，直流电是指电流方向不发生变化的电流；理解并会求交流电的有效值，u=只适用于正余弦交流电；根据图象书写交流电的表达式5如图所示，一个小型旋转电枢式交流发电机，其矩形线圈的长度为a，宽度为b，共有n匝，总电阻为r，与线圈两端相接触的集流环上接有一个阻值为r的定值电阻，线圈以角速度在磁感应强度为b的匀强磁场中绕与磁场方向垂直的对称轴oo匀速转动，沿转轴oo方向看去，线圈转动沿逆时针方向，t0时刻线圈平面如图所示。（1）写出线圈转动过程中感应电动势的瞬时值表达式；（2）求线圈从t0位置开始到转过60时的瞬时电流；（3）求线圈从t0位置开始到转过90的过程中的流过电阻r的电量；（4）求图中电压表的读数。【答案】（1）enbabcost（2）（3）（4）【解析】（3）（4）感应电动势的有效值图中电压表的读数【名师点睛】本题考查了有关交流电描述的基础知识，要能根据题意写出瞬时值的表达式，知道有效值跟峰值的关系，难度不大，属于基础题线框在匀强磁场中匀速转动，产生正弦式交变电流而对于电表读数由交变电的有效值来确定。1【2015四川4】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为e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压： （ ）a峰值是e0 b峰值是2e0 c有效值是 d有效值是【答案】d【名师点睛】熟知并理解教材中正弦式交变电流的产生原理，能自己熟练推导该交变电流的瞬时值表达式。【方法技巧】（1）高三复习要能不忘回归教材，千万不能“舍本求源”，一味做、复习课本以外的内容。（2）根据题图分析对ab边、cd边而言，它们产生的感应电动势方向虽然相反，但对单匝线圈，ab边和cd边产生的感应电动势方向相同，又因为有n匝线圈，因此总感应电动势峰值应累加，另外要能熟记有效值的计算方法。【规律总结】对正弦式交变电流，峰值为其有效值的倍，另在进行四值运算时，要注意量与量之间、四值之间的对应。2（多选）【2014天津7】如图1所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的