2019届高考物理一轮复习第11章交变电流传感器练案31交变电流的产生及描述新人教版.docx

练案31交变电流的产生及描述一、选择题(本题共10小题，16题为单选，710题为多选)1(2018福建省宁德市高三上学期期末)阻值为R的电炉丝通以大小为I的恒定电流时其电功率为P，当把它接在某正弦交流电源两端时其电功率也为P。则该交流电源电压的最大值为(B)AIRBIRCIRD2IR解析电炉丝通以大小为I的恒定电流时，经t时间内产生的热量为Q，则有：QPtI2Rt；电炉丝接在某正弦交流电源两端时，经t时间内产生的热量为Q，则有：QPtIRt，根据热效应有：QQ，即I2RtIRt，解得：I有I，则电压的有效值为U有I有RIR，故该交流电源电压的最大值为UmU有IR，选B。2(2018河北省巨鹿县高三上学期期中试题)如图甲所示是一台交流发电机构造示意图，产生交变电流的感应电动势随时间变化的正弦规律如图乙。发电机线圈电阻为1，外接电阻为4，则(C)A线圈转速为50r/sB电压表的示数是4VC负载电阻的电功率为2WD线圈转速加倍，电压表读数变为原来的4倍解析由图象可知，周期为0.04s，则转速为nr/s25r/s，故A错误；由图象可知，正弦式交流电的电动势的最大值为5V，则电动势的有效值为UV2.5V，那么电压表的示数为UR4V2V，故B错误；R消耗的功率PW2W，故C正确；线圈转速加倍，则角速度加倍，最大值EmNBs，故最大值变为原来的2倍，有效值也变为原来的2倍，故电压表示数变为原来2倍，故D错误。故选C。3(2018河北张家口质检)如图甲为风力发电的简易模型，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)A电流的表达式为i0.6sin10t(A)B磁铁的转速为10r/sC风速加倍时电流的表达式为i1.2sin10t(A)D风速加倍时线圈中电流的有效值为1.2A解析通过乙图可知电流的最大值为0.6A，周期T0.2s，故10rad/s，故电流的表达式为i0.6sin10t(A)，故A正确；电流的周期为T0.2s，故磁体的转速为n5r/s，故B错误；风速加倍时，角速度加倍，根据EmnBS，可知产生的感应电动势加倍，形成的感应电流加倍，故风速加倍时电流的表达式为i1.2sin20t(A)，故C错误；根据C得分析，形成的感应电流Im1.2A，故有效值为I0.6A，故D错误。4(2018福建厦门检测)如图所示，N匝矩形导线框以角速度绕对称轴OO匀速转动，线框面积为S，线框电阻、电感均不计，在OO左侧有磁感应强度为B的匀强磁场，外电路接有电阻R和理想电流表，那么可以确定的是(B)A从图示时刻起，线框产生的瞬时电动势为eNBSsintB电流表的示数INBSCR两端电压有效值UNBSD一个周期内R的发热量Q解析线框始终只有一半面积在磁场中，故瞬时电动势为esint，电压有效值为UNBS，A、C错误，B正确。QT，D错误。5(2018陕西渭南检测)在图示电路中，电阻R1与电阻R2的阻值均为R，和R1并联的D为理想二极管(正向电阻可看成零，反向电阻可看成无穷大)，在A、B间加一正弦交流电u20sin 100t(V)，则R1两端的电压有效值为(A)A5VB5VC15VD5V解析该交流电的角速度1002f，解得f50Hz，当A点电势高时，二极管D把R1短路，R1两端的电压为零，当B点电势高时，R1两端有电压，其最大值为10V，一个周期内，只有半个周期的时间内R1两端有电压，根据有效值的定义，设R1两端电压的有效值为U，有T，解得U5V，A正确。6(2018河南安阳期中)如图甲所示，标有“220V40W”的灯泡和标有“20F300V”的电容器并联到交流电源上，为交流电压表，交流电源的输出电压如图乙所示，闭合开关。下列判断正确的是(B)At时刻，的示数为零B灯泡恰好正常发光C电容器不可能被击穿D的示数保持110V不变解析的示数应是电压的有效值220V，故A、D错；电压的有效值恰好等于灯泡的额定电压，灯泡正常发光，B正确；电压的峰值Um220V311V，大于电容器的耐压值，故有可能被击穿。C错。7(2018贵州贵阳月考)如图所示，处在垂直于纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场中的单匝矩形闭合线框MNPQ，以恒定的角速度绕对角线NQ转动。已知MN长为l1，NP长为l2，线框电阻为R。t0时刻线框平面与纸面重合，下列说法正确的是(ABD)A矩形线框产生的感应电动势有效值Bl1l2B矩形线框转过时的电流为零C矩形线框转动一周，通过线框任意横截面的电荷量为D矩形线框转过过程中产生的热量为解析矩形线框转动时产生正弦式交变电流，最大值为Bl1l2，所以有效值EBl1l2，A正确；转过时，线框平面与磁场垂直，磁通量最大，感应电动势为零，电流为零，B正确；转过一周，为零，通过横截面的电荷量为零，C错误；转过过程中产生的热量Qt ，D正确。8(2018江苏苏州期中)如图所示的正方形线框abcd边长为L，每边电阻均为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕cd轴以角速度转动，c、d两点与外电路相连，外电路电阻也为r，则下列说法中正确的是(BD)AS断开时，电压表读数为BL2BS断开时，电压表读数为BL2CS闭合时，电流表读数为BL2DS闭合时，线框从图示位置转过过程中流过电流表的电荷量为解析电路中产生的感应电动势的最大值为EmaxBL2，有效值为EBL2；当S断开时，电压表读数为UcdrBL2，A选项错误，B选项正确；S闭合时，电压表的读数为UcdIBL2，电流表读数为，C选项错误；S闭合时，线框从图示位置转过过程中流过电流表的电荷量为qttt，D选项正确。9(2018广东清远清城区联考)图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与阻值为R10的电阻连接，与电阻R并联的交流电压表为理想电表，示数是100 V。图乙是穿过矩形线圈的磁通量随时间t变化的图象，线圈电阻忽略不计，则下列说法正确的是(AC)A电阻R上的电功率为1000WB0.02s时R两端的电压瞬时值为零CR两端的电压u随时间t变化的规律是u141.4 cos100t(V)D通过R的电流i随时间t变化的规律是i10cos100t(A)解析电阻R上的电功率为PRW1000W，选项A正确；0.02s时，穿过线圈的磁通量为零，此时磁通量的变化率最大，感应电动势最大，则R两端的电压瞬时值最大，选项B错误；因T0.02s，故100rad/s，交流电的最大值为Um100V141.4V，则R两端的电压u随时间t变化的规律是u141.1cos100t(V)，选项C正确；Im14.14A，则通过R的电流i随时间t变化的规律是i14.14cos100t(A)，选项D错误；故选AC。10(2018山东胶州月考)如图甲所示是一种振动发电装置的示意图，一个半径r0.10m、匝数n20匝的线圈套在永久磁铁槽中，槽中磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右侧视图如图乙所示)，线圈所在位置磁感应强度B的大小均为BT，线圈的电阻R10.50，它的引出线接有R29.50的小灯泡L，为理想交流电流表。当线圈框架的P端在外力作用下沿轴线做往复运动，便有电流通过灯泡。若线圈往复运动的规律如图丙所示(v取向右为正)，则下列判断正确的是(CD)A电流表的示数为0.24AB0.01s时回路中的电流最大C回路中交流电的频率为50HzD0.015s时灯泡L中电流的方向为从CLD解析由EBLv及vt图象可知，线圈往复运动所产生的感应电流为正弦式交流电，则EmnB2rvm2.4V，电流的有效值IA，A错；由图象可知T0.02s，f50Hz，C正确；t0.01s时，v0，所以I0，B错；t0.015s时，由右手定则可知，电流方向为CLD正确。二、非选择题11(2018辽宁葫庐岛质检)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时刻线圈平面与磁感线垂直。(1)当线圈经过图示位置时，通过电阻R的感应电流的方向。(2)写出线圈转动过程中感应电动势的瞬时值表达式。(3)求线圈从t0位置开始到转过90的过程中的平均电动势。(4)求线圈从t0位置开始到转过60时的瞬时电流。答案：(1)自下而上(2)nBabsint(3)(4)解析(1)根据右手定则或楞次定律判断可知，线圈中电流方向是badcb。故流过R的电流是自下而上。(2)从中性面开始计时，感应电动势随时间按正弦规律变化，且最大感应电动势EmnBab，所以感应电动势的瞬时值表达式为enBabsint。(3)nn。(4)i12(2018江西赣州检测)如图甲所示，长、宽分别为L1、L2的矩形金属线框位于竖直平面内，其匝数为n，总电阻为r，可绕其竖直中心轴O1O2转动。线框的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D(集流环)焊接在一起，并通过电刷和定值电阻R相连。线框所在空间有水平向右均匀分布的磁场，磁感应强度B的大小随时间t的变化关系如图乙所示，其中B0、B1和t1均为已知。在0t1的时间内，线框保持静止，且线框平面和磁场垂直；t1时刻后线框在外力的驱动下开始绕其竖直中心轴以角速度匀速转动。求： (1)0t1时间内通过电阻R的电流大小；(2)线框匀速转动后，在转动一周的过程中电流通过电阻R产生的热量；(3)线框匀速转动后，从图甲所示位置转过90的过程