物理大一轮复习课时规范训练第章第节交变电流的产生及描述

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精课时规范训练[基础巩固题组]1．(多选)关于中性面，下列说法正确的是（)A．线圈在转动中经中性面位置时,穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零B．线圈在转动中经中性面位置时，穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大C．线圈每经过一次中性面,感应电流的方向就改变一次D．线圈每转动一周经过中性面一次，所以线圈每转动一周，感应电流的方向就改变一次解析:选AC。中性面是线圈平面与磁感线垂直的位置，线圈经过该位置时,穿过线圈的磁通量最大，各边都不切割磁感线，不产生感应电动势，所以磁通量的变化率为零，A项正确，B项错误；线圈每经过一次中性面，感应电流的方向改变一次，但线圈每转一周时要经过中性面两次，所以每转一周，感应电流方向就改变两次,C项正确,D项错误．2．某小型旋转电枢式发电机所产生的交流电电动势为110V、频率为60Hz，要使它产生的电动势变为220V、频率变为50Hz,需要调整线圈的转速n、匝数N或磁感应强度的大小B。下列调整合适的是（）A．使n变为原来的1.2倍，B变为原来的2倍，N变为原来的1。2倍B．使n变为原来的eq\f(5,6),B变为原来的eq\f(5，6），N变为原来的2倍C．使n变为原来的eq\f（5,6），N变为原来的2倍，B不变D．使n变为原来的eq\f（5，6）,N变为原来的2。4倍，B不变解析：选D。因为发电机产生的交流电电动势110V指的是有效值，故其最大值为Em1＝110eq\r（2）V,调整后为Em2＝220eq\r（2）V,即eq\f(Em1,Em2)＝eq\f(1，2），根据Em＝NBSω和ω＝2πn，可知，选项A中,Em2＝1.2N×2B×S×1。2×2πn＝2。88Em1,故选项A错误；B、C、D三个选项中的调整使频率均变为原来的eq\f(5，6）,即50Hz,只有D项中的调整可使最大感应电动势增大到原来的2倍，故选项B、C错误，D正确．3．一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图甲所示，则下列说法正确的是(）A．t＝0时刻，线圈平面与中性面垂直B．t＝0.01s时刻，Φ的变化率最大C．t＝0。02s时刻，交流电动势达到最大D．该线圈产生的交流电动势的图象如图乙所示解析：选B。由Φ－t图知,t＝0时,Φ最大，即线圈处于中性面位置，此时e＝0,故A、D两项错误；由图知T＝0。04s，在t＝0。01s时，Φ＝0,eq\f(ΔΦ，Δt)最大，e最大，则B项正确；在t＝0。02s时，Φ最大,eq\f（ΔΦ，Δt）＝0，e＝0，则C项错误．4．（多选)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t＝0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＝eq\f（T，8）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：选BC。两导线框匀速转动切割磁感线产生感应电动势的大小不变，选项A错误；导线框的转动周期为T，则感应电流的周期也为T，选项B正确；在t＝eq\f（T，8）时，切割磁感线的有效长度相同，两导线框中产生的感应电动势相等，选项C正确;M导线框中一直有感应电流，N导线框中只有一半时间内有感应电流，所以两导线框的电阻相等时，感应电流的有效值不相等，选项D错误．5．(多选)图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,○A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象如图乙所示．以下判断正确的是()A．电流表的示数为10AB．线圈转动的角速度为50πrad/sC．0。01s时线圈平面与磁场方向平行D．0。02s时电阻R中电流的方向自右向左解析：选AC.由题图乙知Im＝10eq\r（2）A，I＝eq\f（Im,\r(2）)＝10A，A正确．T＝2×10－2s，ω＝eq\f（2π,T）＝100πrad/s，B错误．t＝0.01s时，i＝Im，此时线圈平面与磁场方向平行，C正确．由右手定则判定0。02s时电阻R中电流方向自左向右，D错误．6．A、B是两个完全相同的电热器，A通以图甲所示的方波交变电流，B通以图乙所示的正弦交变电流，则两电热器的电功率之比PA∶PB等于()A．5∶4 B．3∶2C。eq\r（2）∶1 D．2∶1解析：选A。对甲有PA＝eq\f（I\o\al(2,0）R·\f(T，2)＋\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1（\f（I0，2）)）2R·\f(T,2）,T）＝eq\f（5，8）Ieq\o\al（2，0)R，对乙有PB＝eq\b\lc\(\rc\）（\a\vs4\al\co1（\f(I0，\r（2)））)2R＝eq\f（1，2）Ieq\o\al(2，0）R，则PA∶PB＝5∶4，A正确,B、C、D错误．7．如图所示为一正弦交流发电机和交流电路模型．图中电流表的示数为1A,电阻R的阻值为2Ω,线圈转动角速度ω＝100πrad/s.则从图示位置开始计时，电阻R两端交变电压的瞬时值表达式为（)A．u＝2sin100πt（V）B．u＝2cos100πt(V)C．u＝2eq\r（2）sin100πt(V)D．u＝2eq\r(2)cos100πt(V)解析：选D。图示位置为线圈平面与中性面垂直的位置，因此线圈产生的电流的瞬时值表达式为i＝Imcosωt＝eq\r（2)cos100πt（A)，则电阻R两端的瞬时电压为u＝iR＝2eq\r(2）cos100πt（V)，D项正确．8．（多选)100匝的线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电动势为e＝100eq\r(2)sineq\b\lc\(\rc\)（\a\vs4\al\co1(100πt＋\f（π，3)））V，下列说法正确的是（)A．交变电动势有效值为100VB．交变电动势有效值为100eq\r（2）VC．穿过线圈的最大磁通量为eq\f(\r（2)，π）WbD．穿过线圈的最大磁通量为eq\f(\r（2）,100π)Wb解析：选AD。由交流电的表达式可知，该交变电压的最大电动势为100eq\r（2）V，故电动势的有效值为100V，选项A正确；角速度ω＝100π，而Em＝nBSω＝nΦmω,所以Φm＝eq\f(Em，nω）＝eq\f（\r（2),100π)Wb,选项D正确．［综合应用题组]9．如图所示，正方形单匝线框abcd的边长为L，每边电阻均为r，线框在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω绕cd轴从图示位置开始匀速转动，转轴与磁感线垂直．一理想电压表用电刷接在线框的c、d两点上,下列说法中正确的是（）A．电压表读数为eq\f（\r（2），2)BωL2B．电压表读数为eq\f（\r（2），8)BωL2C．从图示位置开始计时，流过线框电流的瞬时值表达式为i＝eq\f(BωL2，4r）sinωtD．线框从图示位置转过eq\f(π，2）的过程中，流过cd边的电荷量为q＝eq\f（BL2，r)解析：选B。线框在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势的最大值为Em＝BL2ω，对应有效值为E＝eq\f(\r（2），2)Em＝eq\f(\r（2），2)BL2ω，电压表读数为eq\f（E,4）＝eq\f(\r（2），8)BL2ω,B正确，A错误；图示位置线框磁通量为零,产生的感应电动势为最大值，则感应电流瞬时表达式为i＝eq\f(BωL2,4r）cosωt，C错误；线框从题图所示位置处转过eq\f（π，2)的过程中，流过cd的电荷量为q＝eq\f(ΔΦ,R)＝eq\f（BL2,4r），D错误．10．图甲是一台小型发电机的构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势e随时间t变化的正弦规律图象如图乙所示．发电机线圈的内阻不计,外接灯泡的电阻为12Ω。则(）A．在t＝0。01s时刻，穿过线圈的磁通量为零B．电压表的示数为6eq\r（2)VC．灯泡消耗的电功率为3WD．若其他条件不变,仅将线圈的转速提高一倍，则线圈电动势的表达式e＝12eq\r(2)sin100πt(V)解析：选C.在t＝0.01s的时刻,电动势为0，则线圈位于中性面，穿过线圈的磁通量最大，选项A错误；电动势的最大值为Em＝6eq\r（2)V，电压表测量的为有效值，故示数为eq\f（6\r（2),\r(2))V＝6V，选项B错误；灯泡消耗的电功率P＝eq\f(E2，R)＝eq\f（62,12）W＝3W，选项C正确；周期为0.02s,则瞬时电动势的表达式为e＝Emsineq\b\lc\（\rc\)(\a\vs4\al\co1（\f（2π,T)t)）＝6eq\r(2)sin100πt(V)，转速提高一倍后，最大值变成12eq\r（2）V，ω＝2πn,故角速度变为原来的2倍，表达式应为e＝12eq\r(2)sin200πt(V)，选项D错误．11．如图是某学习小组在空旷的场地上做“摇绳发电实验”的示意图．他们将一铜芯线像甩跳绳一样匀速摇动，铜芯线的两端分别通过细铜线与灵敏交流电流计相连．摇绳的两位同学的连线与所在处的地磁场(可视为匀强磁场）垂直．摇动时，铜芯线所围成半圆周的面积S＝2m2,转动角速度ω＝10eq\r(2)rad/s，用电流计测得电路中电流I＝40μA，电路总电阻R＝10Ω,g取10m/s2,eq\f(π,\r(2））＝2。25。(1）求该处地磁场的磁感应强度B；（2)从铜芯线所在平面与该处地磁场平行开始计时,求其转过四分之一周的过程中，通过电流计的电荷量q;(3)求铜芯线转动一周的过程中，电路产生的焦耳热Q。解析：(1）铜芯线中产生的是正弦交流电，则Im＝eq\r（2)I，Em＝ImR，Em＝BSω，解得B＝2×10－5T。（2)从铜芯线与地面平行开始至铜芯线转动四分之一周的过程中，E＝ΔΦ/t，E＝IR，q＝It，解得q＝4×10－6C。（3）铜芯线转动一周，电路中产生的焦耳热Q＝I2RT,解得Q＝7。2×10－9J.答案：（1)2×10－5T(2）4×10－6C（3）7.2×10－9J12．如图所示，交变电流发电机的矩形框ab＝dc＝0.40m,bc＝ad＝0。20m，共有50匝线圈,其电阻r＝1.0Ω，在磁感应强度B＝0。20T的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的对称轴OO′以eq\f（100，π）r/s的转速匀速转动，向R＝9.0Ω的电阻供电，求：（1）发电机产生的电动势的最大值；（2)交变电流电压表和电流表的示数；（3）此发电机的功率．解析：(1)线圈面积S＝ab·ad＝0.4×0.2m2＝0.08m2线圈旋转角速度ω＝2πn＝eq\f(100×2π，π)rad/s＝200rad/sEm＝NBωS＝50×0。2×200×0。08V＝160V(2）电压表示数(即路端电压示数)U＝eq