2024高考物理一輪復習第十一章微專題76交流電的產(chǎn)生與描述練習含解析教科版

PAGEPAGE1微專題76溝通電的產(chǎn)生與描述1．交變電流的產(chǎn)生往往與交變電流圖像結(jié)合出題，要能將交變電流的圖像與線圈的轉(zhuǎn)動過程一一對應(yīng)起來，分析電流、電動勢、磁通量的變更規(guī)律．2．溝通電有效值是依據(jù)熱效應(yīng)等效計算的．1．(多選)(2024·云南玉溪一中第五次調(diào)研)圖1甲為一臺小型發(fā)電機的構(gòu)造示意圖，內(nèi)阻r＝5.0Ω，外電路電阻R＝95Ω，電路中其余電阻不計．發(fā)電機內(nèi)的矩形線圈在勻強磁場中以恒定的角速度ω繞垂直于磁場方向的固定軸轉(zhuǎn)動，線圈匝數(shù)n＝100.轉(zhuǎn)動過程中穿過每匝線圈的磁通量Φ隨時間t按正弦規(guī)律變更，如圖乙所示，(π＝3.14，eq\r(2)＝1.4)則()圖1A．該小型發(fā)電機的電動勢的最大值為200VB．t＝3.14×10－2s時，磁通量的變更率為2Wb/sC．t＝3.14×10－2s時，串聯(lián)在外電路中的溝通電流表的讀數(shù)為2AD．t＝3.14×10－2s時，串聯(lián)在外電路中的溝通電流表的讀數(shù)為1.4A2．(2024·安徽宣城市調(diào)研)圖2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(yīng)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＝10Ω連接，與電阻R并聯(lián)的溝通電壓表為志向電壓表，示數(shù)是10V．圖乙是矩形線圈中磁通量隨時間t變更的圖像．線圈內(nèi)阻不計，則()圖2A．此溝通發(fā)電機的電動勢平均值為10eq\r(2)VB．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變更的規(guī)律是u＝10eq\r(2)cos(100πt)VD．當ab邊速度方向向上時，它所受安培力的方向也向上3．(多選)(2024·安徽皖江名校聯(lián)盟摸底大聯(lián)考)如圖3所示為溝通發(fā)電的簡易圖，n匝矩形線圈的面積為S，整個裝置處在磁感應(yīng)強度為B的豎直向下勻強磁場中，已知線圈的電阻值為r，通過電刷與定值電阻R相連接，與定值電阻并聯(lián)一志向的溝通電壓表，現(xiàn)矩形線圈繞中心軸線OO′以恒定的角速度ω勻速轉(zhuǎn)動．t＝0時刻線圈處在中性面．下列說法正確的是()圖3A．t＝0時刻流過定值電阻的電流方向向左B．線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的瞬時表達式為e＝nBSω·sinωt(V)C．線圈轉(zhuǎn)動的過程中，電壓表的讀數(shù)為nBSωeq\f(R,R＋r)D．從t＝0時刻起，線圈轉(zhuǎn)過60°時流過定值電阻的瞬時電流為eq\f(\r(3)nBSω,2R＋r)4．(多選)(2024·江蘇揚州市一模)電阻為1Ω的矩形線圈繞垂直于磁場方向的軸在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，線圈的電動勢隨時間變更的圖像如圖4所示．現(xiàn)把線圈的電動勢加在電阻為9Ω的電熱絲上，則下列說法正確的是()圖4A．線圈轉(zhuǎn)動的角速度為31.4rad/sB．假如線圈轉(zhuǎn)速提高一倍，則電流發(fā)生變更C．電熱絲兩端的電壓U＝100eq\r(2)VD．電熱絲的發(fā)熱功率P＝1800W5．(多選)如圖5甲所示，將阻值為R＝5Ω的電阻接到內(nèi)阻不計的正弦交變電源上，電流隨時間變更的規(guī)律如圖乙所示，志向溝通電流表串聯(lián)在電路中測量電流的大小．對此，下列說法正確的是()圖5A．電阻R兩端電壓變更規(guī)律的函數(shù)表達式為u＝2.5sin(200πt)VB．電阻R消耗的電功率為1.25WC．如圖丙所示，若此交變電流由一矩形線框在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生，當線圈的轉(zhuǎn)速提升一倍時，電流表的示數(shù)為1AD．這一交變電流與圖丁所示電流比較，其有效值之比為1∶eq\r(2)6．(多選)(2024·湖北黃岡中學模擬)如圖6甲所示是一種振動發(fā)電裝置的示意圖，半徑為r＝0.1m、匝數(shù)n＝20的線圈位于輻向分布的磁場中，磁場的磁感線均沿半徑方向勻稱分布(其右視圖如圖乙所示)，線圈所在位置的磁感應(yīng)強度的大小均為B＝eq\f(0.20,π)T，線圈電阻為R1＝0.5Ω，它的引出線接有R2＝9.5Ω的小電珠L，外力推動線圈框架的P端，使線圈沿軸線做往復運動，線圈運動速度v隨時間t變更的規(guī)律如圖丙所示(摩擦等損耗不計)，則()圖6A．小電珠中電流的峰值為0.16AB．小電珠中電流的有效值為0.16AC．電壓表的示數(shù)約為1.5VD．t＝0.1s時外力的大小為0.128N7．(多選)(2024·湖南十二校聯(lián)考)如圖7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(yīng)強度為B，若線圈從圖示位置起先，以角速度ω繞OO′軸勻速轉(zhuǎn)動，則以下推斷正確的是()圖7A．圖示位置線圈中的感應(yīng)電動勢最大為Em＝BL2ωB．從圖示位置起先計時，閉合電路中感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式為e＝eq\f(1,2)BL2ωsinωtC．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＝eq\f(2BL2,R＋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＝eq\f(πB2ωL4R,4R＋r2)

答案精析1．ABD[從Φ－t圖線可以看出，Φmax＝1.0×10－2Wb，T＝3.14×10－2s，ω＝eq\f(2π,T)，感應(yīng)電動勢的最大值Emax＝nωΦmax＝100×eq\f(2π,3.14×10－2)×1×10－2V＝200V，故A正確；t＝3.14×10－2s時，磁通量Φ的變更率最大，最大值為eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(Emax,n)＝eq\f(200,100)Wb/s＝2Wb/s，故B正確；電路中電流有效值I＝eq\f(\f(Emax,\r(2)),R＋r)＝eq\f(200,100\r(2))A＝eq\r(2)A，則串聯(lián)在外電路中的溝通電流表的讀數(shù)為eq\r(2)A，故C錯誤，D正確．]2．C[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＝10Ω，電壓表示數(shù)為10V，說明eq\f(Em,\r(2))＝10V，即電動勢最大值為Em＝10eq\r(2)V，所以平均值肯定比Em＝10eq\r(2)V小，選項A錯．t＝0.02s時，磁通量的變更率最大，故產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大，R兩端的電壓瞬時值最大，故B錯誤；由題圖乙知T＝0.02s，W＝eq\f(2π,T)＝100πrad/s，在t＝0時刻，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大，故滿意余弦函數(shù)關(guān)系，即U＝10eq\r(2)cos(100πt)V，C正確；依據(jù)楞次定律，感應(yīng)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．]3．BD[t＝0時刻線圈與磁場方向垂直，即線圈的速度與磁場方向平行，因此t＝0時感應(yīng)電動勢為零，感應(yīng)電流為零，A錯誤；從中性面起先計時，感應(yīng)電動勢隨時間按正弦規(guī)律變更，且最大感應(yīng)電動勢Em＝nBSω，所以感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式為e＝nBSωsinωt(V)，B正確；線圈轉(zhuǎn)動的過程中，最大感應(yīng)電動勢Em＝nBSω，則產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的有效值E＝eq\f(\r(2),2)nBSω，因此電壓表的示數(shù)為U＝eq\f(\r(2)R,2R＋r)nBSω，C錯誤；線圈從t＝0起先轉(zhuǎn)過60°時，瞬間電流為i＝eq\f(e,R＋r)＝eq\f(nBSωsin\f(π,3),R＋r)＝eq\f(\r(3)nBSω,2R＋r)，D正確．]4．BD[從題圖中可知T＝0.02s，ω＝eq\f(2π,T)＝314rad/s，故選項A錯誤；其他條件不變，假如線圈轉(zhuǎn)速提高一倍，角速度ω變?yōu)樵瓉淼膬杀?，則電動勢最大值Em＝NBSω變?yōu)樵瓉淼膬杀叮妷旱挠行е底優(yōu)樵瓉淼膬杀?，依?jù)歐姆定律可知電流發(fā)生變更，故選項B正確；該溝通電壓的最大值為200V，所以有效值為100eq\r(2)V，U＝eq\f(9,9＋1)×100eq\r(2)V＝90eq\r(2)V，故選項C錯誤；依據(jù)P＝eq\f(U2,R)得P＝eq\f(90\r(2)2,9)W＝1800W，故選項D正確．]5．AD[題圖乙所示電流的最大值為Im＝0.5A，周期為T＝0.01s，其角速度為ω＝eq\f(2π,T)＝200πrad/s，由歐姆定律得Um＝ImR＝2.5V．所以電阻R兩端電壓的表達式為u＝2.5sin(200πt)V，選項A正確．該電流的有效值為I＝eq\f(Im,\r(2))，電阻R消耗的電功率為P＝I2R，解得P＝0.625W，B選項錯誤．電流表的示數(shù)為有效值，若該交變電流由題圖丙所示矩形線框在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生，當轉(zhuǎn)速提升一倍時，電動勢的最大值Em＝nBSω變?yōu)樵瓉淼?倍，電路中電流的有效值也是原來的2倍，為2×eq\f(0.5,\r(2))A≠1A，選項C錯誤．題圖乙中的正弦交變電流的有效值為eq\f(0.5,\r(2))A，題圖丁所示的交變電流雖然方向發(fā)生變更，但大小恒為0.5A，選項D正確．]6．AD[由題意及法拉第電磁感應(yīng)定律知道，線圈在磁場中做往復運動，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小符合正弦曲線變更規(guī)律，線圈中的感應(yīng)電動勢的峰值為Em＝nBlv＝nB·2πrvm，故小電珠中電流的峰值為Im＝eq\f(Em,R1＋R2)＝eq\f(20×\f(0.20,π)×2π×0.1×2,9.5＋0.5)A＝0.16A，選項A正確，B錯誤；電壓表示數(shù)為U＝eq\f(Im,\r(2))·R2≈1.07V，選項C錯誤；當t＝0.1s也就是eq\f(T,4)時，外力的大小為F＝nB·2πrIm＝0.128N，選項D正確．]7．BD[題圖位置線圈中的感應(yīng)電動勢最小，為零，A錯誤；若線圈從題圖位置起先轉(zhuǎn)動，閉合電路中感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式e＝eq\f(1,2)BL2ωsinωt，B正確；線