高考物理一轮复习重要题型名师精讲之交变电流的产生

1、第1讲 交变电流的产生图101121如图10112所示，矩形线框置于竖直向下的磁场中，通过导线与灵敏电流表相连，线框在磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，图中线框平面处于竖直面内下述说法正确的是()A因为线框中产生的是交变电流，所以电流表示数始终为零B线框通过图中位置瞬间，穿过线框的磁通量最大C线框通过图中位置瞬间，通过电流表的电流瞬时值最大D若使线框转动的角速度增大一倍，那么通过电流表电流的有效值也增大一倍解析：本题考查电磁感应现象，基础题线框在匀强磁场中匀速转动时，在中性面即线框与磁感线垂直时，磁通量最大感应电动势最小，而在题中图示位置线框与磁感应线平行时，磁通量最小感应电动势最大，A、

2、B项错C项对；电流的有效值I，现在其余的量都不变，角速度增大一倍后，电流也增大一倍，D正确答案：CD图101132如图10113所示，矩形线圈abcd，面积为S，匝数为N，线圈电阻为R，在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度匀速转动，(P1以ab边为轴，P2以ad边中点为轴)当线圈平面从与磁场方向平行开始计时，线圈转过90°的过程中，绕P1及P2轴转动产生的交流电的电流大小，电量及焦耳热分别为I1，q1，Q1及I2，q2，Q2，则下面判断正确的是()A.线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同，都是abcdBq1>q2NBS/2RCI1I2(NBS)/RD

3、Q1<Q2(NBS)2/2R解析：本题考查电磁感应中电量、热量、电流的计算和感应电流方向的判断.绕P、P转动时电流的方向相同，但电流的方向为adcba，A错；电量q，与绕哪个轴转动没有关系，B项错；线圈绕两轴转动时产生的电动势相同，所以电流相同，发热也相同，C对，D错答案：C图101143如图10114所示，在水平方向的匀强磁场中，有一单匝矩形导线框可绕垂直于磁场方向的水平轴转动在线框由水平位置以角速匀速转过90°的过程中，通过导线横截面的电荷量为q，已知导线框的电阻为R，则下列说法中正确的是()A导线框转到如图所示的位置时电流的方向将发生改变B导线框转到如图所示的位置时电流的

4、方向为badcC以图中位置作为计时起点，该导线框产生的交流电瞬时值表达式为eqRsin tD题述过程中导线框上产生的焦耳热Q解析：导线框转到中性面时电流方向发生改变，而图中表示的不是中性面，A项错误；根据右手定则或楞次定律判断导线框中电流的方向为abcd，B项错误；该导线框产生的交流电瞬时值表达式为eBScos t，由q可得该导线框产生的交流电瞬时值表达式为eqRcos t，C项错误；题述过程中U有效qR/，时间t，Qt，D正确答案：D图101154如图10115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

5、恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度B1 T，若线圈从图示位置开始，以角速度2 rad/s绕OO轴匀速转动，则以下判断中正确的是()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e0.8 sin 2tC从t0时刻到t时刻，电阻R上产生的热量为Q3.2×104 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项错；当线圈平面与磁场平行时磁通量变化最快，A正确；QRI2Rt2Rt1.6×103 J，C错；qn0.02 C，D正确答案：AD图101165在磁感应强度为B

6、的匀强磁场中，一个面积为S的矩形线圈匀速转动时所产生的交流电电压随时间变化的波形如图10116所示，线圈与一阻值R9 的电阻串联在一起，线圈的电阻为1 .则()A通过电阻R的电流瞬时值表达式为i10sin 200t(A)B电阻R两端的电压有效值为90 VC1 s内电阻R上产生的热量为450 JD图中t1×102 s时，线圈位于中性面解析：通过电阻R的电流最大值为Im10 A，线圈转动的角速度 rad/s100 rad/s，故电流的瞬时值表达式为i10sin 100t(A)，A项错误；电阻R两端的电压有效值为U有效R×9 V45 V，B项错误；1 s内电阻R上产生的热量Qt4

7、50 J，C项正确；t1.0×102 s时感应电动势为零，此时穿过线圈的磁通量最大，线圈位于中性面，D项正确答案：CD图101171如图10117甲所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO以恒定的角速度转动，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈中产生的交变电流按照图乙所示的余弦规律变化，在t时刻()A线圈中的电流最大 B穿过线圈的磁通量为零C线圈所受的安培力为零 D穿过线圈磁通量的变化率最大解析：注意线圈转动过程中通过两个特殊位置(平行于磁感线和垂直于磁感线)时的特点；磁通量、磁通量的变化、磁通量的变化率不同；t，线圈转过90°，本题应选C项答案：C2

8、一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，周期为T.从中性面开始计时，当tT时，感应电动势的瞬时值为2 V，则此交变电动势的有效值为()A2 V B2 V C. V D. V解析：根据交流电电动势的瞬时值表达式eEmsin t，当t时，Em4 V，则E有Em.答案：A图101183如图10118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，则()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

9、有效值为nBL2cos t线框中电流的频率为A B C D答案：A图101194如图10119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，下列说法中正确的是()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，若从中性面开始计时，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

10、，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项正确；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：BD5.图10120如图10120所示，面积为S、匝数为N、电阻为r的线圈固定在图示位置，线圈与阻值为R的电阻构成闭合电路，理想交流电压表并联在电阻R的两端；U形磁铁以线圈的中心轴线OO为轴以角速度匀速转动，已知U形磁铁两极间的磁场为匀强磁场，磁感应强度为B，取磁铁转动到图示位置的时刻t0.则()A在t0时刻，线圈处于中性面，流过电阻R的电流为0B1 s内流过电阻R的电流方

11、向改变次C线圈匝数减少为原来的一半，磁铁转动角速度增大到原来2倍，电压表读数不变D在电阻R的两端再并联一只阻值为R的电阻后，电压表的读数不变解析：在t0时刻，线圈中的磁通量最小，线圈处于垂直于中性面的位置，感应电动势最大，流过电阻R的电流为最大值，A错；由于一个周期内电流的方向改变两次，1 s内流过电阻R的电流方向改变的次数为n2f，B正确；线圈产生的感应电动势的最大值EmNBS，线圈匝数减少为原来的一半，磁铁转动角速度增大到原来2倍，Em不变，由于产生的交变电流为正弦交变电流，因此其有效值为E也不变，因匝数减半，内阻也减半，外电阻不变所以路端电压增加，即电压读数变大，所以C不正确当并联一个电

12、阻R后，外电阻内电阻不变，所以路端电压减小，即电压读数减小，所以D错答案：B图101216某交流发电机给灯泡供电，产生正弦式交变电流的图象如图10121所示，下列说法中正确的是()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若发电机线圈电阻为0.4 ，则其产生的热功率为5 W解析：由图象知，交流电的周期为0.02 s，故频率为50 Hz，A项错；转动的角速度100，故电流瞬时表达式为i5cos 100t(A)，B错；t0.01 s时，电流最大，此时线圈磁通量应为0，C错；交流电电流的有效值I A，故PI2

13、R2×0.4 W5 W，故D正确答案：D图101227如图10122所示，在两平行金属板中央有一个静止的电子(不计重力)，当两板间加上交变电压后，能使电子有可能做往返运动的电压是()解析：对A图象可知，电子先做加速度减小的加速运动，T时刻速度最大，由T到T做加速度增加的减速运动，T时刻速度为零从T到T电子反向做加速度减小的加速运动，T时刻速度最大，由T到T做加速度增大的减速运动，T时刻速度为零，回到原位置，即电子能做往复运动同样的方法可得B、C也对答案：ABC甲乙图101238正弦交变电源与电阻R、交流电压表、交流电流表按照图10123甲所示的方式连接，R200 .图乙是交变电源输出

14、电压u随时间t变化的图象则()A交流电压表的读数是311 VB交流电流表的读数是1.1 ACR两端电压随时间变化的规律是uR311cos t VDR两端电压随时间变化的规律是uR311cos 100t V解析：由图乙可知，电源输出电压峰值为311 V，有效值为220 V，所以电压表示数为有效值220 V，电流表读数为电流的有效值I1.1 A，A错，B对，由图乙可知T2×102 s，100，所以R两端电压随时间变化的规律为UR311cos 100t V，C错，D对答案：BD图101249(2009·重庆，18)某实物投影机有10个相同的强光灯L1L10(24 V、200 W)

15、和10个相同的指示灯X1X10(220 V、2 W)，将其连接在220 V交流电源上，电路如图10124.若工作一段时间后L2灯丝烧断，则()AX1的功率减小，L1的功率增大BX1的功率增大，L1的功率增大CX2的功率增大，其他指示灯的功率减小DX2的功率减小，其他指示灯的功率增大解析：L2灯丝烧断，则电路中的总电阻变大，由欧姆定律知，总电流减小，则除L2支路外，其他支路两端的电压减小，强光灯和指示灯的功率都要减小其他支路电压减小，则L2两端电压升高，其功率增大答案：C图1012510(2009·天津，9)如图10125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

16、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_.线框从中性面开始转过的过程中，通过导线横截面的电荷量q_.解析：由题意可知EmaxBS，则回路中电流的有效值为I；当线圈从中性面转过时，由E，I及qIt可求得q.答案：图1012611如图10126所示，一台模型发电机的电枢是矩形导线框abcd，其ab和cd边长l10.4 m，ad和bc边长l20.2 m，匝数n100匝，它在磁感应强度B0.2 T的匀强磁场中绕通过线框对称中心线且垂直于磁场方向的轴OO匀速转动，当开关S断开时，电压表的示数为10 V，开关S闭合时，外电路上标有“10

17、V、10 W”的灯泡恰好正常发光，求：(1)导线框abcd在磁场中转动的角速度？(2)S闭合后，当导线框从图示位置转过60°时的过程中通过灯泡的电荷量？解析：(1)E10 VEm20 VnBS rad/s12.5 rad/s.(2)S闭合后UL10 V，PL10 W，I1 A，所以R总10 ，qn100×100× C C.答案：(1)12.5 rad/s(2) C图1012712如图10127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(其右视图如图10127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变化的规律如图10127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