課時(shí)跟蹤檢測(四十三)　交變電流的產(chǎn)生與描述

課時(shí)跟蹤檢測(四十三)交變電流的產(chǎn)生與描述1．(2022·浙江1月選考)如圖所示，甲圖是一種手搖發(fā)電機(jī)及用細(xì)短鐵絲顯示的磁場分布情況，搖動手柄可使對稱固定在轉(zhuǎn)軸上的矩形線圈轉(zhuǎn)動；乙圖是另一種手搖發(fā)電機(jī)及磁場分布情況，皮帶輪帶動固定在轉(zhuǎn)軸兩側(cè)的兩個線圈轉(zhuǎn)動。下列說法正確的是()A．甲圖中線圈轉(zhuǎn)動區(qū)域磁場可視為勻強(qiáng)磁場B．乙圖中線圈轉(zhuǎn)動區(qū)域磁場可視為勻強(qiáng)磁場C．甲圖中線圈轉(zhuǎn)動時(shí)產(chǎn)生的電流是正弦交流電D．乙圖線圈勻速轉(zhuǎn)動時(shí)產(chǎn)生的電流是正弦交流電解析：選A甲圖中細(xì)短鐵絲顯示的磁場分布均勻，則線圈轉(zhuǎn)動區(qū)域磁場可視為勻強(qiáng)磁場，A正確；乙圖中細(xì)短鐵絲顯示的磁場分布不均勻，則線圈轉(zhuǎn)動區(qū)域磁場不能看成勻強(qiáng)磁場，B錯誤；根據(jù)發(fā)電機(jī)原理可知甲圖中線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直磁場的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動時(shí)才能產(chǎn)生正弦交流電，因不一定勻速轉(zhuǎn)動，故C錯誤；乙圖中是非勻強(qiáng)磁場，則線圈勻速轉(zhuǎn)動時(shí)不能產(chǎn)生正弦交流電，D錯誤。2．(2021·天津等級考)如圖所示，閉合開關(guān)后，R＝5Ω的電阻兩端的交流電壓為u＝50eq\r(2)sin10πtV，電壓表和電流表均為理想交流電表，則()A．該交流電周期為0.02sB．電壓表的讀數(shù)為100VC．電流表的讀數(shù)為10AD．電阻的電功率為1kW解析：選C該交流電的周期T＝eq\f(2π,ω)＝0.2s，A錯誤；電壓表的讀數(shù)為交流電的有效值，即U＝50V，B錯誤；電流表的讀數(shù)為I＝eq\f(U,R)＝10A，C正確；電阻的電功率為P＝IU＝500W，D錯誤。3．(2023·達(dá)州五校聯(lián)考)如圖甲所示，為一種調(diào)光臺燈電路示意圖，它通過雙向可控硅電子器件實(shí)現(xiàn)了無級調(diào)節(jié)亮度。給該臺燈接220V的正弦式交流電后加在燈管兩端的電壓如圖乙所示，則此時(shí)交流電壓表的示數(shù)為()A．220VB．110VC.eq\f(220,\r(2))VD.eq\f(110,\r(2))V解析：選B設(shè)電壓的有效值為U，根據(jù)有效值定義有eq\f(\f(220,\r(2))2,R)·eq\f(T,2)＝eq\f(U2,R)T，解得U＝110V，則B正確。4.(2023·咸陽模擬)矩形線圈繞垂直于勻強(qiáng)磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動。若軸線右側(cè)沒有磁場(磁場具有理想邊界)，如圖所示。設(shè)abcda方向?yàn)楦袘?yīng)電流的正方向。從圖示位置開始一個周期內(nèi)線圈中感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的圖像正確的是()解析：選A從題圖示位置開始，在0～eq\f(T,4)時(shí)間內(nèi)，穿過線圈的磁通量減小，原磁場方向向里，由楞次定律“增反減同”可知，感應(yīng)電流的磁場方向向里，由安培定則可知，產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向?yàn)閍bcda，即與電流規(guī)定的正方向相同，且產(chǎn)生的感應(yīng)電流的大小隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，有i＝eq\f(BSω,R)sinωt，在eq\f(T,4)～eq\f(T,2)時(shí)間內(nèi)，穿過線圈的磁通量增大，原磁場方向向里，由楞次定律“增反減同”可知，感應(yīng)電流的磁場方向向外，因線圈的位置也發(fā)生了變化，所以產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向還是abcda，即與電流規(guī)定的正方向相同，結(jié)合題中選項(xiàng)可知，A正確，B、C、D錯誤。5.一個匝數(shù)為100匝，電阻為0.5Ω的閉合線圈處于某一磁場中，磁場方向垂直于線圈平面。從某時(shí)刻起穿過線圈的磁通量隨時(shí)間按如圖所示規(guī)律變化，已知0～1s內(nèi)線圈內(nèi)的磁通量按正弦規(guī)律變化到最大值，π2≈10。則線圈中產(chǎn)生的交變電流的有效值為()A.eq\r(\f(125,6))AB．2eq\r(6)AC．6AD．5A解析：選A0～1s內(nèi)線圈內(nèi)的磁通量按正弦規(guī)律變化到最大值，則感應(yīng)電動勢的最大值Em＝NωΦm，由題圖知ω＝eq\f(2π,T)＝eq\f(π,2)rad/s，可得Em＝eq\f(π,2)V，這段時(shí)間內(nèi)交變電流的有效值I1＝eq\f(Em,\r(2)R)＝eq\f(π,\r(2))A；1～1.2s內(nèi)感應(yīng)電動勢E2＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝5V，這段時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電流的有效值為I2＝eq\f(E2,R)＝10A，由電流有效值的定義有I12Rt1＋I(xiàn)22Rt2＝I2R(t1＋t2)，解得線圈中產(chǎn)生的交變電流的有效值為I＝eq\r(\f(125,6))A，選項(xiàng)A正確。6．(多選)如圖甲所示，abcd是匝數(shù)為50匝、邊長為20cm、總電阻為1.0Ω的正方形閉合導(dǎo)線圈，放在與線圈平面垂直向里的磁場中。磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t發(fā)生周期性變化，變化關(guān)系如圖乙所示。不考慮線圈各邊電流之間的相互作用，以下說法中正確的是()A．在t＝1.0s時(shí)，導(dǎo)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小為4.0AB．在t＝2.5s時(shí)，導(dǎo)線圈ab邊受到的磁場對它的安培力方向垂直ab邊指向?qū)Ь€圈外側(cè)C．導(dǎo)線圈中產(chǎn)生的是直流電D．在一個周期內(nèi)，導(dǎo)線圈內(nèi)電流的有效值為2eq\r(2)A解析：選BD在t＝1.0s時(shí)，導(dǎo)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小為I1＝neq\f(ΔBS,ΔtR)＝2A，故A錯誤；在2～3s時(shí)間內(nèi)，穿過導(dǎo)線圈abcd的磁通量減少，根據(jù)楞次定律和安培定則可知，感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向，由左手定則可判斷出，導(dǎo)線圈ab邊受到的磁場對它的安培力方向垂直ab邊指向?qū)Ь€圈外側(cè)，故B正確；根據(jù)楞次定律可知，0～2s時(shí)間內(nèi)和2～3s時(shí)間內(nèi)的感應(yīng)電流方向相反，故C錯誤；2～3s時(shí)間內(nèi)的電流大小為I2＝neq\f(ΔB′S,Δt′R)＝4A，由I2RT＝I12Req\f(2T,3)＋I(xiàn)22Req\f(T,3)，解得導(dǎo)線圈內(nèi)電流的有效值為I＝2eq\r(2)A，故D正確。7.(2023·達(dá)州模擬)(多選)如圖所示，矩形單匝線圈abcd，線圈放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中，繞OO′軸勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動的周期為T，ab的中點(diǎn)和cd的中點(diǎn)的連線OO′恰好位于勻強(qiáng)磁場的邊界線上，轉(zhuǎn)軸OO′垂直于磁場方向，線圈的阻值為R，與線圈相連的電阻的阻值也為R，從圖示位置開始計(jì)時(shí)，線圈轉(zhuǎn)過30°時(shí)線圈中的瞬時(shí)感應(yīng)電流為I。以下判斷正確的是()A．線圈的面積為eq\f(4IRT,πB)B．線圈消耗的電功率為4I2RC．t時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電動勢的瞬時(shí)值e＝2eq\r(2)IRsineq\f(2π,T)tD．t時(shí)刻穿過線圈的磁通量的瞬時(shí)值Φ＝eq\f(2IRT,π)coseq\f(2π,T)t解析：選AD設(shè)ab邊長為l1，bc邊長為l2，線圈轉(zhuǎn)動過程中bc邊或ad邊切割磁感線，這兩個邊的切割剛好交替進(jìn)行，從圖示位置開始計(jì)時(shí)，bc邊切割磁感線的速度為v＝eq\f(1,2)ωl1sinωt＝eq\f(π,T)l1sineq\f(2π,T)t，其產(chǎn)生的瞬時(shí)電動勢為e＝Bl2v＝eq\f(πBl1l2,T)sineq\f(2π,T)t＝eq\f(πBS,T)·sineq\f(2π,T)t，則線圈轉(zhuǎn)動30°時(shí)的瞬時(shí)電動勢為E＝eq\f(πBS,2T)，電路的總電阻為2R，產(chǎn)生的瞬間電流為I＝eq\f(E,2R)＝eq\f(πBS,4RT)，解得線圈的面積S＝eq\f(4IRT,πB)，A正確；線圈中感應(yīng)電動勢的最大值Em＝eq\f(πBS,T)＝4IR，有效值E＝eq\f(Em,\r(2))＝2eq\r(2)IR，線圈消耗的電功率P＝eq\f(E,2R)2R＝2I2R，B錯誤；t時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電動勢的瞬時(shí)值e＝eq\f(πBS,T)sinωt＝4IRsineq\f(2π,T)t，穿過線圈的磁通量的瞬時(shí)值Φ＝eq\f(1,2)BScosωt＝eq\f(2IRT,π)coseq\f(2π,T)t，C錯誤，D正確。8.(多選)如圖所示，邊長為L的正三角形金屬線框處于勻強(qiáng)磁場中，開始時(shí)線框平面與磁場垂直，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)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°的過程中，則()A．穿過線框?qū)Ь€截面的電荷量為0B．線框中的感應(yīng)電流方向先沿ACBA后沿ABCAC．線框中的平均電動勢為eq\f(\r(3)ωBL2,2π)D．線框中感應(yīng)電動勢的有效值為eq\f(\r(6)BL2ω,8)解析：選CD根據(jù)楞次定律可知，線框中的電流一直沿ACBA，說明穿過線框?qū)Ь€截面的電荷量不為0，A、B項(xiàng)錯誤；線