2022屆高考物理一輪復習課時作業(yè)三十七交變電流的產(chǎn)生和描述【含答案】

交變電流的產(chǎn)生和描述[雙基鞏固練]1．[中考真題試卷·武漢模擬]矩形線圈的匝數(shù)為50匝，在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動時，穿過線圈的磁通量隨時間的變化規(guī)律如圖所示，下列結論正確的是()A．在t＝0.1s和t＝0.3s時，電動勢最大B．在t＝0.2s和t＝0.4s時，電動勢最小C．電動勢的最大值是157VD．在t＝0.4s時，磁通量變化率為零2．(多選)勻強磁場中有一長方形導線框，分別以相同的角速度繞圖所示的固定轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，用Ia、Ib、Ic、Id表示四種情況下線框中電流的有效值，則()A．Ia＝IdB．Ia>IbC．Ib>IcD．Ic＝Id3．[中考真題試卷·陜西商洛期末]一交流電壓的瞬時值表達式為u＝200eq\r(2)sin50πt(V)，下列判斷正確的是()A．該交流電壓的頻率為50HzB．t＝0.01s時，該交流電壓的瞬時值為50eq\r(2)VC．直接用電壓表測該交流電壓，其示數(shù)為200eq\r(2)VD．若將該交流電壓加在阻值為2kΩ的電阻兩端，則電阻的發(fā)熱功率為20W4．[中考真題試卷·惠州市高三調(diào)研]某交流發(fā)電機給燈泡供電，產(chǎn)生交變電流的圖象如圖所示，下列說法中正確的是()A．交變電流的頻率為100HzB．交變電流的瞬時表達式為i＝5cos50πt(A)C．該交流電的電壓有效值為5eq\r(2)VD．在t＝5×10－3s時，穿過交流發(fā)電機線圈的磁通量最大5．[人教版選修3－2·P34·T5改編]如圖，勻強磁場中，一單匝矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，線框中產(chǎn)生的交變電動勢瞬時值隨時間變化的規(guī)律為e＝20eq\r(2)sin100πt(V)．下列說法正確的是()A．該線框轉(zhuǎn)動的頻率是100HzB．該線框產(chǎn)生的交變電動勢最大值是20VC．t＝0.005s時刻，線框平面與中性面重合D．t＝0.05s時刻，穿過線框的磁通量變化率為06．某臺家用柴油發(fā)電機正常工作時能夠產(chǎn)生與我國照明電網(wǎng)相同的交變電流．現(xiàn)在該發(fā)電機出現(xiàn)了故障，轉(zhuǎn)子勻速轉(zhuǎn)動時的轉(zhuǎn)速只能達到正常工作時的一半，則它產(chǎn)生的交變電動勢隨時間變化的圖象是圖中的()7．如圖所示，OO′是磁感應強度大小為B的勻強磁場的左邊界，也是一面積為S的n匝矩形金屬線框的對稱軸，若線框以角速度ω繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，并從圖示位置(線框與磁感線平行)開始計時，則()A．t＝eq\f(2π,ω)時，線框中的感應電流最小B．t＝eq\f(π,2ω)時，穿過線框的磁通量變化率最大C．線框中產(chǎn)生的交變電動勢的最大值為nBSωD．線框中產(chǎn)生的交變電動勢的有效值為eq\f(\r(2),4)nBSω8．[中考真題試卷·河南平頂山質(zhì)檢](多選)如圖所示，邊長為L的正三角形金屬線框處于勻強磁場中，開始時線框平面與磁場垂直，磁場的磁感應強度為B，讓線框以AB邊為軸以角速度ω在磁場中勻速轉(zhuǎn)過180°，則有()A．通過線框?qū)Ь€截面的電荷量為0B．線框中的感應電流方向先沿ACBA后沿ABCAC．線框中的平均感應電動勢為eq\f(\r(3)ωBL2,2π)D．線框中感應電動勢的有效值為eq\f(\r(6)ωBL2,8)9．(多選)面積都為S且電阻相同的正方形線圈和圓形線圈，分別放在如圖所示的磁場中，圖甲中是磁感應強度為B0的勻強磁場，線圈在磁場中以周期T繞OO′軸做勻速轉(zhuǎn)動，圖乙中磁場變化規(guī)律為B＝B0coseq\f(2πt,T)，從圖示位置開始計時，則()A．兩線圈的磁通量變化規(guī)律相同B．兩線圈中感應電動勢達到最大值的時刻不同C．經(jīng)相同的時間t(t>T)，兩線圈產(chǎn)生的熱量相同D．從圖示位置時刻起，經(jīng)eq\f(T,4)時間，流過兩線圈橫截面的電荷量相同[綜合提升練]10．[中考真題試卷·武漢模擬]如圖所示，在磁極和圓柱狀鐵芯間形成的兩部分磁場區(qū)域的圓心角α均為eq\f(4,9)π，磁感應強度B均沿半徑方向，單匝矩形線圈abcd的寬ab＝L，長bc＝2L，線圈繞中軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動時對外電阻R供電，若線圈電阻為r，電流表內(nèi)阻不計，則下列說法正確的是()A．線圈轉(zhuǎn)動時將產(chǎn)生正弦式交流電B．從圖示位置開始轉(zhuǎn)過90°角時，電流方向?qū)l(fā)生改變C．線圈轉(zhuǎn)動過程中穿過線圈的磁通量的變化率不變D．電流表的示數(shù)為eq\f(4BL2ω,3R＋r)11．(多選)海洋中蘊藏著巨大的能量，利用海洋的波浪可以發(fā)電．在我國南海上有一浮桶式波浪發(fā)電燈塔，其原理示意圖如圖甲所示．浮桶內(nèi)的磁體通過支柱固定在暗礁上，浮桶內(nèi)置線圈隨波浪相對磁體沿豎直方向運動，且始終處于磁場中，該線圈與阻值R＝15Ω的燈泡相連，浮桶下部由內(nèi)、外兩密封圓筒構成，如圖乙所示，其內(nèi)為產(chǎn)生磁場的磁體，與浮桶內(nèi)側(cè)面的縫隙忽略不計；匝數(shù)N＝200的線圈所在處輻射磁場的磁感應強度B＝0.2T，線圈直徑D＝0.4m，電阻r＝1Ω.取重力加速度g＝10m/s2，π2≈10.若浮桶隨波浪上下運動的速度為v＝0.4πsin(πt)m/s.則()A．燈泡中電流i的瞬時表達式為i＝4sin(πt)AB．波浪發(fā)電產(chǎn)生電動勢e的瞬時表達式為e＝0.32sin(πt)VC．燈泡的電功率為120WD．燈泡兩端電壓的有效值為eq\f(15\r(2),2)V12．圖甲為興趣小組制作的無線充電裝置中受電線圈示意圖，已知線圈匝數(shù)n＝100匝、電阻r＝1Ω、橫截面積S＝1.5×10－3m2，外接電阻R＝7Ω.線圈處在平行于線圈軸線的磁場中，磁場的磁感應強度隨時間如圖乙變化，設水平向左為磁場的正方向，則()A．在t＝0.005s時通過電阻R的電流大小為零B．在t＝0.005s時通過電阻R的電流方向由a流向bC．在0～0.01s內(nèi)通過電阻R的電荷量q＝1.5×10－3CD．在0.02s～0.03s內(nèi)電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為Q＝1.8×10－3J13．甲圖所示的正弦交流電通過乙圖所示的數(shù)字觸發(fā)器后會輸出丙圖所示的數(shù)字信號，丙圖中數(shù)字信號對應兩種電壓狀態(tài)，分別為0和2.0V，觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換規(guī)則是：交流電壓數(shù)值小于eq\f(Um,2)時輸出為0，交流電壓數(shù)值大于eq\f(Um,2)時輸出為2.0V．以下說法正確的是()A．丙圖中的電壓有效值為2.0VB．丙圖中的電壓有效值約為1.6VC．丙圖中的電壓有效值約為1.4VD．丙圖中的電壓有效值約為1.3V課時作業(yè)(三十七)1．解析：由Φ-t圖象可知Φmax＝BS＝0.2Wb，T＝0.4s，又因為N＝50，所以Emax＝NBSω＝NΦmax·eq\f(2π,T)＝157V，C正確；t＝0.1s和0.3s時，Φ最大，e＝0，變向；t＝0.2s和0.4s時，Φ＝0，e＝Emax最大，故A、B錯誤，根據(jù)線圈在磁場中轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生感應電動勢的特點知當t＝0.4s時，eq\f(ΔΦ,Δt)最大，eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(Emax,N)＝eq\f(157,50)Wb/s＝3.14Wb/s，D錯誤．答案：C2．解析：對正弦交流電而言，最大值Em＝NBSω，而有效值E＝eq\f(Em,\r(2），I＝E/R.得線框中電流的有效值：I＝eq\f(NBSω,\r(2)R).線框中電流的有效值只與N、B、S、ω、R有關，與固定轉(zhuǎn)軸所處的具體位置無關．選A、D.答案：AD3．解析：本題考查交變電流的相關物理量的計算問題．由交流電壓的瞬時值表達式可知ω＝50πrad/s，由ω＝2πf可得該交流電壓的頻率為f＝25Hz，選項A錯誤；在t＝0.01s時，該交流電壓的瞬時值為200eq\r(2)V，選項B錯誤；直接用電壓表測量交流電壓，測量的結果為有效值，示數(shù)為U＝200V，選項C錯誤；若將該交流電壓加在阻值為2kΩ的電阻兩端，由P＝eq\f(U2,R)可知發(fā)熱功率為20W，選項D正確．答案：D4．解析：根據(jù)圖象知交流電的周期為0.02s，因此交流電的頻率為50Hz，A錯誤；由ω＝eq\f(2π,T)＝100πrad/s，交變電流的最大值為5A可得，交變電流的瞬時值表達式為i＝5cos100πt(A)，B錯誤；因為電阻未知，故電壓不能確定，C錯誤；t＝5×10－3s時，交變電流的瞬時值為零，磁通量最大，D正確．答案：D5．解析：根據(jù)題述線框中產(chǎn)生的交變電動勢瞬時值隨時間變化的規(guī)律為e＝20eq\r(2)sin100πt(V)，可知2πf＝100π，解得該線框轉(zhuǎn)動的頻率f＝50Hz，選項A錯誤；該線框產(chǎn)生的交變電動勢最大值是20eq\r(2)V，有效值為20V，選項B錯誤；t＝0.005s時刻，線框中產(chǎn)生的交變電動勢瞬時值為e1＝20eq\r(2)sin0.5π(V)＝20eq\r(2)V，此時線框平面與中性面垂直，選項C錯誤；t＝0.05s時刻，線框中產(chǎn)生的交變電動勢瞬時值為e2＝20eq\r(2)sin5π(V)＝0，可知此時穿過線框的磁通量變化率為0，線框平面與中性面重合，選項D正確．答案：D6．解析：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為正常時的一半，根據(jù)ω＝2πn＝eq\f(2π,T)知，周期變?yōu)檎r的2倍，根據(jù)Em＝NBSω知，最大值變?yōu)檎r的一半，結合我國電網(wǎng)交變電流的實際情況可知，B正確．答案：B7．解析：當t＝eq\f(2π,ω)時，即ωt＝2π時線框中的感應電流最大，A錯誤；當t＝eq\f(π,2ω)時，即ωt＝eq\f(π,2)時，線框處于中性面位置，感應電流為零，此時磁通量的變化率最小，B錯誤；線框中產(chǎn)生的交變電動勢的最大值為Em＝nB·eq\f(S,2)·ω＝eq\f(1,2)nBSω，C錯誤；線框中產(chǎn)生的交變電動勢的有效值為E＝eq\f(Em,\r(2）＝eq\f(\r(2),4)nBSω，D正確．答案：D8．解析：由楞次定律可知，線框轉(zhuǎn)過180°的過程中，感應電流方向始終沿ACBA，通過線框?qū)Ь€截面的電荷量不為零，故A、B錯誤；由法拉第電磁感應定律可知，平均感應電動勢eq\o(E,\s\up6(－）＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(2BS,\f(π,ω）＝eq\f(2B×\f(1,2)L×Lsin60°,\f(π,ω）＝eq\f(\r(3)ωBL2,2π)，故C正確；感應電動勢峰值Em＝BSω＝B×eq\f(1,2)L×Lsin60°×ω＝eq\f(\r(3)ωBL2,4)，線框勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生正弦式交變電流，電動勢的有效值E＝eq\f(Em,\r(2）＝eq\f(\r(6)ωBL2,8)，故D正確．答案：CD9．解析：圖甲中通過線圈的磁通量變化規(guī)律為Φ甲＝B0Scoseq\f(2π,T)t，圖乙中通過線圈的磁通量變化規(guī)律為Φ乙＝B0Scoseq\f(2π,T)t.由于兩線圈的磁通量變化規(guī)律相同，則兩線圈中感應電動勢的變化規(guī)律相同，達到最大值的時刻也相同，有效值E也相同．又因兩線圈電阻相同，所以Q＝eq\f(E2,R)t也相同．經(jīng)過eq\f(T,4)時間，流過兩線圈橫截面的電荷量q＝eq\f(ΔΦ,R)也相同，故A、C、D三項正確．答案：ACD10．解析：bc、ad邊的運動速度為：v＝ωeq\f(L,2)，感應電動勢為：Em＝4BLv，解得：Em＝2BL2ω，根據(jù)歐姆定律得電流為：Im＝eq\f(Em,R＋r)，bc邊向左切割時，感應電流方向為c→b，bc邊向右切割時，感應電流方向為b→c，線圈切割磁感線時穿過線圈的磁通量變化率不變且不為零，線圈在磁場外不切割磁感線時磁通量變化率為零，線圈連續(xù)轉(zhuǎn)動，流過電阻R的電流方向周期性變化，屬于交流電，電流的大小不變，故產(chǎn)生的不是正弦式交流電，一個周期內(nèi)，通電時間為：t＝eq\f(4,9)T，R上產(chǎn)生的焦耳熱為：Q＝Ieq\o\al(2,m)Rt，且有：Q＝I2RT，解得線圈上電流的有效值為：I＝eq\f(4BL2ω,3R＋r)，故D正確，A、B、C錯誤．答案：D11．解析：線圈在磁場中切割磁感線產(chǎn)生的電動勢為Emax＝NBlvmax，其中l(wèi)＝πD，聯(lián)立得Emax＝πNBDvmax＝π×200×0.2×0.4×0.4πV＝64V；則波浪發(fā)電產(chǎn)生電動勢e的瞬時表達式e＝Emaxsinπt＝64sin(πt)V；根據(jù)閉合電路歐姆定律有I＝eq\f(E,R＋r)，得i＝eq\f(e,R＋r)＝4sin(πt)A，故A正確，B錯誤．通過燈泡電流的有效值為I＝eq\f(4,\r(2）A，則燈泡的電功率為P＝I2R＝eq\f(16,2)×15W＝120W，故C正確．燈泡兩端電壓的有效值為U＝IR＝eq\f(4,\r(2）×15V＝30eq\r(2)V，故D錯誤．答案：AC12．解析：本題考查電磁感應中的功能關系和能量問題．由圖乙可知，線圈中磁場的磁感應強度按照余弦函數(shù)規(guī)律變化，周期為T＝0.02s，ω＝eq\f(2π,T)＝100πrad/s，由Φ＝BS可知線圈中磁通量按照余弦規(guī)律變化，根據(jù)法拉第電磁感應定律可知產(chǎn)生的感應電動勢和感應電流按照正弦規(guī)律變化，在t＝0.005s時感應電動勢和感應電流最大，選項A錯誤；由楞次定律可判斷出在t＝0.005s時通過電阻R的電流方向為由b流向a，選項B錯誤；在0～0.01s內(nèi)，線圈內(nèi)磁通量變化ΔΦ＝2B