（全国通用）高三物理一轮复习 第十章 交变电流 传感器 第1节 交变电流的产生及描述课时跟踪检测.doc

交变电流的产生及描述对点训练：交变电流的产生及变化规律1如图1甲所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生的交变电流如图乙所示，设沿abcda方向为电流正方向，则下列说法正确的是()图1a乙图中oa时间段对应甲图中a至b图的过程b乙图中c时刻对应甲图中的c图c若乙图中d等于0.02 s，则1 s内电流的方向改变50次d若乙图中b等于0.02 s，则交流电的频率为50 hz解析：选a甲图中由a到b，感应电流为正方向，且感应电流由0增到最大值，与乙图中oa对应，a正确；乙图中c时刻感应电流为最大值，但甲图中c图中感应电流为零，b错误；若电流变化周期t0.02 s，则f50 hz，每周期电流变向两次，则1 s内电流变向100次，c、d错误。2如图2所示的空间存在一匀强磁场，其方向为垂直于纸面向里，磁场的右边界为mn，在mn右侧有一矩形金属线圈abcd，ab边与mn重合。现使线圈以ab边为轴按图示方向匀速转动(从上往下看为顺时针转动)，将a、b两端连到示波器的输入端，若ab边中电流从a到b为正，则从示波器观察到的ab中电流随时间变化的图形是()图2解析：选d本题可将右侧磁场补全，即矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，会产生正弦式交流电，由楞次定律可知：从中性面开始，电流从0开始，沿负向，可画出完整电流随时间变化的图形，在此基础上，去掉右侧磁场，故电流仅在左侧磁场中切割磁感线而产生电流，故选项d正确。3(多选) (2015吉林模拟)如图3所示，闭合的矩形导体线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴oo匀速转动，沿着oo方向观察，线圈沿顺时针方向转动。已知匀强磁场的磁感应强度为b，线圈匝数为n，ab边的边长为l1，ad边的边长为l2，线圈电阻为r，转动的角速度为，则当线圈转至图示位置时()图3a线圈中感应电流的方向为abcdab线圈中的感应电动势为2nbl2c穿过线圈的磁通量随时间的变化率最大d线圈ad边所受安培力的大小为，方向垂直纸面向里解析：选ac当线圈转至图示位置时由楞次定律可判断出线圈中感应电流的方向为abcda，线圈中的感应电动势为nbl1l2，穿过线圈磁通量随时间的变化率最大，选项a、c正确，选项b错误；线圈ad边所受安培力的大小为，方向垂直纸面向里，选项d错误。对点训练：有效值的理解与计算4(2015北京丰台期末)在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图4甲所示，产生的交变电动势的图像如图乙所示，则()图4at 0.005 s时线圈平面与磁场方向平行 bt 0.010 s时线圈的磁通量变化率最大c线圈产生的交变电动势频率为100 hzd线圈产生的交变电动势有效值为311 v解析：选at0.005 s时线圈平面与磁场方向平行，感应电动势最大，选项a正确；t0.010 s时线圈的磁通量最大，变化率最小，选项b错误；线圈产生的交变电动势周期为0.02 s，频率为50 hz，选项c错误；线圈产生的交变电动势最大值为311 v，选项d错误。5.一正弦交变电流的电压随时间变化的规律如图5所示，由图可知()图5a该交变电流的电压的瞬时值表达式为u100sin 25t(v)b该交变电流的频率为4 hzc该交变电流的电压的有效值为100 vd若将该交变电压加在阻值为r100 的电阻两端，则电阻消耗的功率是50 w解析：选d由题图可知，该交变电压的周期t4102 s，则频率f25 hz，电压的最大值um100 v，则有效值u50 v，瞬时值表达式uumsint100sin 50t(v)，选项a、b、c错误；将该交变电压加在r100 的电阻两端时，电阻消耗的功率p50 w，选项d正确。6先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电，第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化(如图6甲所示)；第二次灯泡两端的电压变化规律如图乙所示。若甲、乙图中的u0、t所表示的电压、周期值是相同的，则以下说法正确的是()图6a第一次，灯泡两端的电压有效值是b第二次，灯泡两端的电压有效值是c第一、第二次，灯泡的电功率之比是29d第一、第二次，灯泡的电功率之比是15解析：选d第一次，灯泡两端电压的有效值为u1，功率p1。第二次，设灯泡两端电压的有效值为u2，则t，解得u2 u0，功率p2，则p1p215，故a、b、c错误，d正确。7(多选)(2013山东高考)图7甲是小型交流发电机的示意图，两磁极n、s间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，为交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴oo沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。以下判断正确的是()图7a电流表的示数为10 ab线圈转动的角速度为50 rad/sc0.01 s时线圈平面与磁场方向平行d0.02 s时电阻r中电流的方向自右向左解析：选ac根据it图像可知，交流电的最大值为10 a，所以电流表的示数(有效值)为10 a，a正确。交流电的周期t0.02 s，线圈转动的角速度100 rad/s，b错误。0.01 s时，感应电流达到峰值，线圈平面与磁场方向平行，c正确。0.02 s时，线圈又回到题图所示位置，根据右手定则可以判断，电阻r中电流的方向自左向右，d错误。8(2015唐山模拟)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8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()图8a1b12c14 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，线框中产生的感应电流如图乙，所以i，则ii1，即a正确。对点训练：交变电流的“四值”9(多选)(2016忻州模拟)如图9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()图9a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e4costd任意时刻穿过线圈的磁通量为sint解析：选ac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60时，电流的瞬时值表达式为iimcos 601 a，解得im2 a，则正弦交变电流的有效值为i a，b项错；线圈消耗的电功率pi2r4 w，a项正确；由欧姆定律可知，感应电动势最大值为emimr4 v，所以其瞬时值表达式为e4cost，c项正确；通过线圈的磁通量msin tmsint，感应电动势的最大值embsm，m，联立解得sint，d项错。10(2013福建高考)如图10，实验室一台手摇交流发电机，内阻r1.0 ，外接r9.0 的电阻。闭合开关s，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e10sin 10t(v)，则()图10a该交变电流的频率为10 hzb该电动势的有效值为10 vc外接电阻r所消耗的电功率为10 wd电路中理想交流电流表 的示数为1.0 a解析：选d由交流电的表达式可知10 rad/s，em10 v，得f5 hz，e10 v，a、b错误。i1 a，d正确。pri2r9 w，c错误。考点综合训练11某兴趣小组设计了一种发电装置，如图11所示。在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角均为，磁场均沿半径方向。匝数为n的矩形线圈abcd的边长abcdl、bcad2l。线圈以角速度绕中心轴匀速转动，bc和ad边同时进入磁场。在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为b、方向始终与两边的运动方向垂直。线圈的总电阻为r，外接电阻为r。求：图11(1)线圈切割磁感线时，感应电动势的大小em；(2)线圈切割磁感线时，bc边所受安培力的大小f；(3)外接电阻上电流的有效值i。解析：(1)bc、ad边的运动速度v，感应电动势em4nblv解得em2nbl2。(2)电流im ，安培力f2nbiml解得f。(3)一个周期内，通电时间ttr上消耗的电能wim2rt且wi2rt解得i。答案：(1)2nbl2(2)(3)12如图12甲所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场。已知线圈的匝数n100 匝，总电阻r1.0 ，所围成矩形的面积s0.040 m2，小灯泡的电阻r9.0 ，磁感应强度随时间按如图乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为enbmscost，其中bm为磁感应强度的最大值，t为磁场变化的周期，不计灯丝电阻随温度的变化，求：图12(1)线圈中产生感应电动势的最大值；(2)小灯泡消耗的电功率；(3)