適用于新高考新教材備戰(zhàn)2025屆高考物理一輪總復(fù)習(xí)第13章交變電流傳感器第1講交變電流的產(chǎn)生及其描述

第十三章交變電流傳感器第1講交變電流的產(chǎn)生及其描述基礎(chǔ)對點練題組一交變電流的產(chǎn)生及其變化規(guī)律1.(2024浙江嘉興模擬)交流發(fā)電機(jī)發(fā)電過程的示意圖如圖所示,裝置中兩磁極之間產(chǎn)生的磁場可近似為勻強(qiáng)磁場,為了便于觀察,圖中只畫了一匝線圈,線圈的AB邊和CD邊分別連接在滑環(huán)上,線圈在勻速轉(zhuǎn)動過程中,下列說法正確的是()A.轉(zhuǎn)到圖甲位置時,通過線圈的磁通量為0,此位置為中性面B.轉(zhuǎn)到圖乙位置時,線圈中電流方向發(fā)生改變C.轉(zhuǎn)到圖丙位置時,CD邊切割磁感線,產(chǎn)生感應(yīng)電流方向為D→CD.轉(zhuǎn)到圖丁位置時,線圈中的磁通量最大,磁通量的變化率最大2.(2023湖南長沙二模)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方向為感應(yīng)電流的正方向。從圖示位置開始一個周期內(nèi)線圈感應(yīng)電流隨時間變化的圖像,正確的是()題組二描述交變電流的物理量3.(多選)如圖甲所示,標(biāo)有“220V40W”的電燈和標(biāo)有“20μF300V”的電容器并聯(lián)接到交流電源上,V為交流電壓表。交流電源的輸出電壓如圖乙所示,閉合開關(guān)S,下列判斷正確的是()A.t=T2時刻,VB.電燈恰正常發(fā)光C.電容器有可能被擊穿D.交流電壓表V的示數(shù)保持1102V不變4.(2021浙江卷)如圖所示,虛線是正弦式交變電流的圖像,實線是另一交變電流的圖像,它們的周期T和最大值Um相同,則實線所對應(yīng)的交變電流的有效值U滿足()A.U=Um2 BC.U>2Um25.如圖所示電路,電阻R1與電阻R2串聯(lián)接在交變電源上,且R1=R2=10Ω,正弦式交變電流的表達(dá)式為u=202sin100πtV,R1和理想二極管D(正向電阻為零,反向電阻為無窮大)并聯(lián),則R2的電功率為()A.10W B.15WC.25W D.30W綜合提升練6.(2022廣東卷)下圖是簡化的某種旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)原理圖。定子是僅匝數(shù)n不同的兩線圈,n1>n2,二者軸線在同一平面內(nèi)且相互垂直,兩線圈到其軸線交點O的距離相等,且均連接阻值為R的電阻,轉(zhuǎn)子是中心在O點的條形磁體,繞O點在該平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動時,兩線圈輸出正弦式交變電流。不計線圈電阻、自感及兩線圈間的相互影響,下列說法正確的是()A.兩線圈產(chǎn)生的電動勢的有效值相等B.兩線圈產(chǎn)生的交變電流頻率相等C.兩線圈產(chǎn)生的電動勢同時達(dá)到最大值D.兩電阻消耗的電功率相等7.(多選)(2024廣東東莞東華高級中學(xué)模擬)自行車車頭燈發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。轉(zhuǎn)動軸的一端裝有一對隨軸轉(zhuǎn)動的磁極,另一端裝有摩擦小輪。線圈繞在固定的U形鐵芯上,自行車車輪轉(zhuǎn)動時,通過摩擦小輪帶動磁極轉(zhuǎn)動,使線圈中產(chǎn)生正弦式交變電流,給車頭燈供電。已知自行車車輪的半徑為r,摩擦小輪的半徑為r0,線圈的匝數(shù)為n,橫截面積為S,總電阻為R0,磁極在線圈處產(chǎn)生的磁場可視為勻強(qiáng)磁場,其磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,車頭燈的電阻恒為R,當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動的角速度為ω時,假設(shè)摩擦小輪與車輪之間沒有相對滑動,下列說法正確的是()A.摩擦小輪的角速度ω0與車輪轉(zhuǎn)動的角速度ω大小相等B.車頭燈兩端的電壓為2C.車頭燈的電功率與自行車速度的二次方成正比D.線圈的匝數(shù)越多,穿過線圈的磁通量的變化率越小,則產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大8.(多選)(2023湖南卷)某同學(xué)自制了一個手搖交流發(fā)電機(jī),如圖所示。大輪與小輪通過皮帶傳動(皮帶不打滑),半徑之比為4∶1,小輪與線圈固定在同一轉(zhuǎn)軸上。線圈是由漆包線繞制而成的邊長為L的正方形,共n匝,總阻值為R。磁體間磁場可視為磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場。大輪以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動,帶動小輪及線圈繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)軸與磁場方向垂直。線圈通過導(dǎo)線、滑環(huán)和電刷連接一個阻值恒為R的燈泡。假設(shè)發(fā)電時燈泡能發(fā)光且工作在額定電壓以內(nèi),下列說法正確的是()A.線圈轉(zhuǎn)動的角速度為4ωB.燈泡兩端電壓有效值為32nBL2ωC.若用總長為原來兩倍的相同漆包線重新繞制成邊長仍為L的多匝正方形線圈,則燈泡兩端電壓有效值為4D.若僅將小輪半徑變?yōu)樵瓉淼膬杀?則燈泡變得更亮參考答案第十三章交變電流傳感器第1講交變電流的產(chǎn)生及其描述1.B解析轉(zhuǎn)到圖甲位置時,磁場與線圈平行,線圈的磁通量為0,中性面為磁通量最大位置,因此圖甲不是中性面位置,A錯誤;轉(zhuǎn)到圖乙位置時,即線圈為中性面位置,此時線圈中電流方向發(fā)生改變,B正確;轉(zhuǎn)到圖丙位置時,由右手定則可得,CD邊感應(yīng)電流方向為C→D,C錯誤;轉(zhuǎn)到圖丁位置時,線圈中的磁通量最大,磁通量變化率為零,D錯誤。2.A解析從題圖示位置開始,在0~T4時間內(nèi),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,產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向為abcda,即與電流規(guī)定的正方向相同,且產(chǎn)生的感應(yīng)電流的大小隨時間按正弦規(guī)律變化,有i=BSωRsinωt;在T4~T2時間內(nèi),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)合題中選項可知,A正確3.BC解析交流電壓表V的示數(shù)應(yīng)是電壓的有效值220V,A、D錯誤;電壓的有效值恰等于電燈的額定電壓,電燈正常發(fā)光,B正確;電壓的峰值2202V≈311V,大于電容器的耐壓值,故電容器有可能被擊穿,C正確。4.D解析因虛線是正弦式交變電流的圖像,則該交變電流的有效值為U有效值=Um2=2Um2,由圖可知,在任意時刻,實線所代表的交變電流的瞬時值都不大于虛線表示的正弦式交變電流的瞬時值,則實線所代表的交變電流的有效值小于虛線表示的正弦式交變電流的有效值,5.C解析由題圖可知,當(dāng)電流從A流入時,R1被短路,則此時R2上電壓有效值U2=Um2=20V,當(dāng)電流從B流入時,R1、R2串聯(lián),則R2兩端電壓有效值U2'=U22=10V,設(shè)在一個周期內(nèi)R2兩端的電壓有效值為U,則U2'2R2·T2+U6.B解析根據(jù)E=nBωS,因n1>n2,故兩線圈內(nèi)電動勢的最大值不相等,電動勢的有效值不相等,兩電阻消耗的電功率不相等,選項A、D錯誤。條形磁體轉(zhuǎn)動的周期即為線圈內(nèi)交變電流的周期,故兩線圈內(nèi)交變電流的頻率相等,選項B正確。題圖所示位置,匝數(shù)為n1的線圈磁通量最大,感應(yīng)電動勢最小;匝數(shù)為n2的線圈磁通量最小,感應(yīng)電動勢最大,選項C錯誤。7.BC解析因為摩擦小輪與車輪之間沒有相對滑動,所以它們的線速度相等,即ωr=ω0r0,所以摩擦小輪的角速度ω0=ωrr0,車頭燈發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動勢最大值為E=nBSω0,所以車頭燈兩端的電壓為U=RR+R0·E2=2nBSωrR2r0(R0+R),故A錯誤,B正確;車頭燈兩端的電壓U與車輪轉(zhuǎn)動的角速度ω成正比,而車輪行進(jìn)的速度v=ωr,所以車頭燈兩端的電壓U與自行車速度v8.AC解析當(dāng)大輪以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動時,因為兩輪線速度大小相等,所以小輪的角速度為4ω,即線圈轉(zhuǎn)動的角速