2021年高考物理模擬題精練專題5.1,交變電流產(chǎn)生和描述（基礎(chǔ)篇）（解析版）

本文格式為Word版，下載可任意編輯第第頁2021年高考物理模擬題精練專題5.1,交變電流產(chǎn)生和描述（基礎(chǔ)篇）（解析版）2021年高考物理100考點最新模擬題千題精練（選修3-2）

第五部分

交變電流題專題5.1交變電流的產(chǎn)生和描述（基礎(chǔ)篇）

一．選擇題1.（2021北京海淀三模）如圖所示，（a）（b）（c）（d）過程是溝通發(fā)電機發(fā)電的示意圖，下列說法正確的是

（a）

（b）

（c）

（d）

A．當線圈轉(zhuǎn)到圖（a）位置時，線圈平面與磁感線垂直，磁通量變化率最大B．從圖（b）開頭計時，線圈中電流i隨時間t變化的關(guān)系是iImsintC．當線圈轉(zhuǎn)到圖（c）位置時，感應電流最小，且感應電流方向?qū)⒁D(zhuǎn)變D．當線圈轉(zhuǎn)到圖（d）位置時，感應電動勢最小，ab邊感應電流方向為ba【參考答案】C【名師解析】當線圈轉(zhuǎn)到圖（a）位置時，線圈平面與磁感線垂直，線圈中磁通量最大，磁通量變化率為零，選項A錯誤；圖（b）位置，線圈平面與磁感線平行，線圈中磁通量為零，磁通量變化率最大，產(chǎn)生的感應電動勢和感應電流最大，從圖（b）位置開頭計時，線圈中電流i隨時間t變化的關(guān)系是iImsin（t+/2），選項B錯誤；當線圈轉(zhuǎn)到圖（c）位置時，線圈平面與磁感線垂直，線圈中磁通量最大，磁通量變化率為零，感應電流最小為零，且感應電流方向?qū)⒁D(zhuǎn)變，選項C正確；當線圈轉(zhuǎn)到圖（d）位置時，線圈平面與磁感線平行，線圈中磁通量為零，磁通量變化率最大，產(chǎn)生的感應

電動勢和感應電流最大，選項D錯誤。

2.（2021江蘇模擬2）

如圖所示是某線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的正弦式溝通電壓的波形圖，由圖可確定(

)

A.該溝通電壓的頻率是50

HzB.t＝1s時，穿過線圈平面的磁通量變化率最大C.該溝通電壓的有效值是311VD.該電壓瞬時值的表達式為u＝220cos(t)V【參考答案】B

【名師解析】

由圖可知該溝通電壓的周期為2s，所以頻率為0.5Hz，A錯誤；t＝1s時，電壓最大，此時感應電動勢最大，依據(jù)法拉第電磁感應定律，磁通量的瞬時變化率最大，B正確；電壓的有效值U＝3112

V220V，C錯誤；由圖可知t＝0時刻，線圈是從最大值面(與中性面垂直的平面)開頭轉(zhuǎn)動的，故電壓的瞬時值表達式u＝Umcos2Tt＝311cos(t)V，D錯誤．3．(多選)(2021太原一模)圖1中，單匝矩形線圈abcd在勻強磁場中繞垂直磁場的軸轉(zhuǎn)動．轉(zhuǎn)變線圈的轉(zhuǎn)速，穿過該線圈的磁通量隨時間分別按圖2中圖線甲、乙的規(guī)律變化．設線圈的電阻為1.0，則(

)

A．圖線甲對應線圈在t＝0時產(chǎn)生的感應電動勢最大B．圖線甲、乙對應的線圈在t＝2.0s時，線圈平面均平行于磁感線C．圖線甲、乙對應的線圈轉(zhuǎn)速之比為5∶4D．圖線甲對應的線圈中交變電流的峰值為2.5A【參考答案】BC【名師解析】：在t＝0時，甲最大，則產(chǎn)生的感應電動勢最小，故A錯誤；由于在t＝0.2s10＝2.0s時，甲＝乙＝0，所以線圈平面均平行于磁感線，故B正確；由圖(b)可知甲、乙圖線對應的周期之比為

4∶5，而線圈的轉(zhuǎn)速n＝1T，所以圖線甲、乙對應的線圈轉(zhuǎn)速之比為5∶4，故C正確；甲圖線對應的線圈中溝通電壓的峰值Em＝BS＝m＝0.420.16

V＝5V．電流的峰值Im＝EmR＝5A，故D項錯誤．4．(2021珠海模擬)圖甲是小型溝通發(fā)電機的示意圖，兩磁極N、S間的磁場可視為水平方向的勻強磁場，A為溝通電流表，線圈繞垂直于磁場的水平軸OO沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，從圖示位置開頭計時，產(chǎn)生的交變電流隨時間變化的圖象如圖乙所示，以下推斷正確的是(

)

A．溝通電的頻率是100HzB．電流表的示數(shù)為20AC．0.02s時穿過線圈的磁通量最大D．0.01s時線圈平面與磁場方向平行【參考答案】D

【名師解析】由乙圖知周期T＝0.02s，則頻率f＝1T＝10.02

Hz＝50Hz，故A錯誤；電流表的示數(shù)為有效值I＝Im2＝1022A＝10A，故B錯誤；由乙圖知0.02s時線框中感應電流最大，說明線框與磁場平行，磁通量為零，故C錯誤；0.01s時線圈產(chǎn)生的感應電動勢最大，說明線框與磁場平行，磁通量為零，故D正確．5．(2021惠州六校聯(lián)盟)圖甲為風力發(fā)電的簡易模型．在風力作用下，風葉帶動與桿固連的永磁鐵轉(zhuǎn)動，磁鐵下方的線圈與電壓傳感器相連．在某一風速時，傳感器顯示如圖乙所示，以下正確的是(

)

A．磁鐵的轉(zhuǎn)速為2.5r/sB．線圈兩端電壓的有效值為6VC．交變電流的電壓表達式為u＝12sin10t(V)D．該交變電流可以直接加在擊穿電壓為10V的電容器上【參考答案】A

【名師解析】：電流的周期為T＝0.4s，故磁體的轉(zhuǎn)速為n＝1T＝2.5r/s，故A正確；通過乙圖可知電壓

的最大值為12V，故有效值U＝Um2＝62V，故B錯誤；周期T＝0.4s，故＝2T＝5rad/s，故電壓的表達式為u＝12sin5t(A)，故C錯誤；電容器的擊穿電壓為溝通電的最大值，而溝通電的最大值大于電容器的擊穿電壓，故不能，故D錯誤．

6.（6分）（2021廣西桂林、崇左二模）圖甲是小型溝通發(fā)電機的示意圖，線圈繞垂直于勻強磁場的水平軸OO沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，從圖示位置開頭計時，產(chǎn)生的交變電流隨時間變化的圖象如圖乙所示，以下推斷正確的是（

）

A．溝通電的頻率是100Hz

B．0.02s時線圈平面與磁場方向平行

C．0.02s時穿過線圈的磁通量最大

D．電流表的示數(shù)為20A【參考答案】B【命題意圖】本題考查交變電流的產(chǎn)生、對交變電流圖像的理解及其相關(guān)學問點。

【解題思路】依據(jù)圖乙，交變電流周期T＝0.02s，頻率f＝1/T＝Hz＝50Hz，選項A錯誤；0.02s時，電流最大，線圈平面與磁場方向平行，穿過線圈的磁通量為零，磁通量變化率最大，選項B正確，C錯誤；依據(jù)圖乙，Im＝10A，電流的有效值I＝＝A＝10A，選項D錯誤。

7.（2021北京市順義區(qū)高三其次次統(tǒng)練）如圖所示，邊長為L、匝數(shù)為N，電阻不計的正方形線圈abcd在磁感應強度為B的勻強磁場中以角速度繞轉(zhuǎn)軸OO勻速轉(zhuǎn)動，軸OO垂直于磁感線且位于線圈平面內(nèi)，在線圈外接一含有抱負變壓器的電路，變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1和n2，保持線圈以恒定角速度

轉(zhuǎn)動，下列推斷正確的是（

）

A．溝通電壓表V1的示數(shù)等于NBL2

B．變壓器的輸入功率與輸出功率之比為n1:n2

C．溝通電壓表V2的示數(shù)為副線圈兩端電壓的有效值D．在圖示位置時線圈中磁通量為零，感應電動勢最小【參考答案】C【名師解析】溝通電壓的最大值等于NBL2，電壓表V1示數(shù)為有效值22NBL，A錯誤；抱負變壓器的輸入與輸出功率之比為1:1，故B錯誤；溝通電壓表V2的示數(shù)為副線圈兩端電壓的有效值，選項C正確；在圖示位置時線圈平面與磁場平行，線圈中磁通量為零，感應電動勢最大，故D錯誤。

8.(2021河北省衡水金卷模擬一)如圖所示，線圈ABCD匝數(shù)n＝10，面積S＝0.4m2，邊界MN(與線圈的AB邊重合)右側(cè)存在磁感應強度B＝2

T的勻強磁場，若線圈從圖示位置開頭繞AB邊以＝10rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動.則以下說法正確的是(

)

A.線圈產(chǎn)生的是正弦溝通電B.線圈在轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生的最大感應電動勢為80VC.線圈轉(zhuǎn)動160

s時瞬時感應電動勢為403VD.線圈產(chǎn)生的感應電動勢的有效值為40V【參考答案】

BD【名師解析】

線圈在有界勻強磁場中將產(chǎn)生正弦半波脈動電流，故A錯誤；電動勢最大值Em＝nBS＝80V，故B正確；線圈轉(zhuǎn)動160

s、轉(zhuǎn)過角度6，瞬時感應電動勢為e＝Emsin6＝40V，故C錯誤；在一個周期時間內(nèi)，只有半個周期產(chǎn)生感應電動勢，依據(jù)有效值的定義有(Em2R)2RT2＝(ER)2RT，可得電動勢有效值E＝Em2

＝40V，故D正確.9．(2021.省宣城市其次次調(diào)研)圖甲為小型旋轉(zhuǎn)電樞式溝通發(fā)電機的原理圖，其矩形線圈在磁感應強度為B的勻強磁場中，繞垂直于磁場方向的固定軸OO(OO沿水平方向)勻速轉(zhuǎn)動，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)和電刷與電阻R＝10連接，與電阻R并聯(lián)的溝通電壓表為抱負電壓表，示數(shù)是10V.圖乙是矩形線圈中磁通量隨時間t變化的圖象.線圈內(nèi)阻不計，則(

)

A.此溝通發(fā)電機的電動勢平均值為102VB.t＝0.02s時R兩端的電壓瞬時值為零C.R兩端的電壓u隨時間t變化的規(guī)律是u＝102cos(100t)VD.當ab邊速度方向向上時，它所受安培力的方向也向上【參考答案】

C【名師解析】

矩形線圈繞垂直于磁場的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生正弦溝通電，外電阻R＝10，電壓表示數(shù)為10V，說明Em2＝10V，即電動勢最大值為Em＝102V，所以平均值肯定比Em＝102V小，選項A錯.依據(jù)題圖乙知t＝0時磁通量等于0，可推斷t＝0時電動勢最大，所以電動勢隨時間變化的規(guī)律為u＝Emcost＝102cos(100t)V，選項C對.將t＝0.02s代入電動勢瞬時值表達式，得U＝102V，選項B錯.依據(jù)楞次定律，感應電流總是阻礙線圈的轉(zhuǎn)動，所以當ab邊速度方向向上時，它所受安培力的方向向下，選項D錯.10．(多選)(2021河北省張家口市上學期期末)如圖所示，處在垂直紙面對外、磁感應強度大小為B的勻強磁場中的矩形線框MNPQ，以恒定的角速度繞對角線NQ轉(zhuǎn)動.已知MN長為l1，NP長為l2，線框電阻為R.t＝0時刻線框平面與紙面重合，下列說法正確的是(

)

A.矩形線框產(chǎn)生的感應電動勢有效值為22Bl1l2B.矩形線框轉(zhuǎn)過時的電流強度為零C.矩形線框轉(zhuǎn)動一周，通過線框任意橫截面的電荷量為Bl1l2RD.矩形線框轉(zhuǎn)過過程中產(chǎn)生的熱量為B2l12l222R【參考答案】

ABD

【名師解析】

產(chǎn)生正弦式交變電流，最大值為Em＝Bl1l2，所以有效值為：E＝2Bl1l22，故A正確；轉(zhuǎn)過時，線圈平面與磁場垂直，磁通量最大，感應電動勢為零，電流為零，故B正確；線框轉(zhuǎn)過一周通過橫截面的電荷量為零，故C錯誤；依據(jù)焦耳定律可得轉(zhuǎn)過過程中產(chǎn)生的熱量為：Q＝I2Rt＝E2R＝B2l21l222R，故D正確.11.(多選)如圖所示，邊長為L的正方形單匝線圈abcd，電阻為r，外電路的電阻為R，ab的中點和cd的中點的連線OO恰好位于勻強磁場的邊界線上，磁場的磁感應強度為B，若線圈從圖示位置開頭，以角速度繞OO軸勻速轉(zhuǎn)動，則以下推斷正確的是(

)

A.圖示位置線圈中的感應電動勢最大為Em＝BL2B.從圖示位置開頭計時，閉合電路中感應電動勢的瞬時值表達式為e＝12BL2sintC.線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過180的過程中，流過電阻R的電荷量為q＝2BL2R＋r

D.線圈轉(zhuǎn)動一周的過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q＝B2L4R4R＋r2

【參考答案】

BD【名師解析】

題圖位置線圈中的感應電動勢最小，為零，A錯誤.若線圈從題圖位置開頭轉(zhuǎn)動，閉合電路中感應電動勢的瞬時值表達式e＝12BL2sint，B正確.線圈從題圖位置轉(zhuǎn)過180的過程中，流過電阻R的電荷量為q＝It＝R總＝BL2R＋r，C錯誤.Em＝12BL2，線圈轉(zhuǎn)動一周的過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q＝Em2R＋r2R2＝B2L4R4R＋r2，D正確.12．(2021山東師大附中模擬)如圖所示，一溝通發(fā)電機的矩形線圈匝數(shù)為n＝10，其電阻r＝2，面積S＝0.2m2，在磁感應強度B＝2

T的勻強磁場中，若線圈從中性面位置開頭繞垂直于磁場方向的對稱軸OO以＝10rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動，向R＝18的電阻供電。則以下說法中正確的是(

)

A．該線圈產(chǎn)生的是余弦式交變電流B．線圈在轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生的最大感應電動勢為40VC．線圈開頭轉(zhuǎn)動160

s時流過電阻R的瞬時電流大小為22AD．電阻R上消耗的電功率為9W【參考答案】D

【名師解析】若線圈從中性面開頭運動，則穿過線圈的磁通量根據(jù)余弦規(guī)律變化，由法拉第電磁感應定律可知，其產(chǎn)生的感應電動勢(感應電流)將根據(jù)正弦規(guī)律變化，選項A錯誤；由于OO為線圈的對稱軸，所以線圈產(chǎn)生的感應電動勢的最大值應為Em＝12nBS＝20V，選項B錯誤；線圈在轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生的感應電動勢的瞬時值表達式為e＝20sin10t(V)，所以其感應電流的瞬時值表達式為i＝sin10t(A)，故當t＝160

s時，流經(jīng)電阻R的瞬時電流大小為i＝sin10160

A＝12

A，選項C錯誤；流經(jīng)R的電流的有效值為I＝22A，所以電阻R上消耗的電功率為P＝I2R＝9W，選項D正確。

13．小型溝通發(fā)電機的矩形金屬線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應電動勢與時間的關(guān)系是正弦函數(shù)．將發(fā)電機與一個標有"6V、6W'的小燈泡連接形成閉合回路，不計電路的其他電阻．當線圈的轉(zhuǎn)速為n＝5r/s時，小燈泡恰好正常發(fā)光，則電路中電流的瞬時值表達式為(

)A．i＝sin5t(A)

B．i＝sin10t(A)C．i＝1.41sin5t(A)

D．i＝1.41sin10t(A)【參考答案】D

【名師解析】由于小燈泡正常發(fā)光，所以電路中電流的有效值為I＝PU＝1A，則電流的最大值為Im＝2A1.41A．由于轉(zhuǎn)速n＝5r/s，且＝2n，所以＝10rad/s，故電路中電流的瞬時值表達式為i＝1.41sin10t(A)，選項D正確．14、(多選)如圖所示的正方形線框abcd邊長為L，每個邊的電阻均為r，在磁感應強度為B的勻強磁場中繞cd軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動，c、d兩點與外電路相連，外電路電阻也為r。電流表和電壓表內(nèi)阻的影響忽視不計。則下列說法中正確的是

A．S斷開時，電壓表讀數(shù)為22BL2

B．S斷開時，電壓表讀數(shù)為28BL2

C．S閉合時，電流表讀數(shù)為210rBL2

D．S閉合時，線框從圖示位置轉(zhuǎn)過/2過程中流過電流表的電量為BL2/7r【參考答案】BD【名師解析】

在正方形線框abcd中，ab邊相當于電源，其電動勢的有效值E＝BL22，當S斷開時，等效電路圖如圖甲所示，電壓表的示數(shù)UV1＝E4rr＝28BL2，B正確，A錯誤；當S閉合時，等效電路圖如圖乙所示，流過ab的電流的有效值為I＝E3r＋r2，因此電流表的示數(shù)為I2＝E7r＝2BL214r，