2014高考物理一轮练习10.1交变电流的产生和描述(精)

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1、2(II11I11bI().第十章交变电流传感器第 1 讲 交变电流的产生和描述活页规范训练知能拓展对接高竜时间：60 分钟I备考基训I1.（单选）风力发电机为一种新能源产品，功率为 200 W 到 15 kW，广泛应用于分散住户若风力发电机的矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，当线圈通过中 性面时，下列说法正确的是().A 穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势最大B. 穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应电动势最大C. 穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势等于零D. 穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应电动势等于零解析 当线圈通过中性面时，感应电动势为零，但此时穿过线圈的磁通量最大；当线圈

2、平面转到与磁感线平行时，穿过线圈的磁通量为零，但此时感应电动势最大.答案 C2.（2013 福建泉州模拟）（单选）如图所示，面积均为 S 的单匝线圈绕其对称轴或中心轴在匀强磁场 B 中以角速度3匀速转动，能产生正弦交变电动势e=D解析 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴（轴在线圈所在平面内）匀速转动，产生的正弦交变电动势为 e= BSsinw t由这一原理可判断，A 图中感应电动势为 e= BSsinw tB 图中的转动轴不在线圈所在平面内；C、D 图转动轴与磁场方向平行，而不是垂直.答案 A3.（2013 福建质检）（单选）有一不动的矩形线圈 abed,处于范围足够大的可转动的匀强磁场中.

3、如图10-1-12 所示，该匀强磁场由一对磁极 N、S 产生，磁极以 00为轴匀速转动.在 t= 0 时刻，磁场10-1-12的方向与线圈平行，磁极 N 离开纸面向外转动.规定 afbfdfa 方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流 I 随时间 t 变化的图线是().解析 根据运动的相对性，可以将磁极看成不动，则相当于线圈的 ab 边向纸Bn面里运动，根据楞次定律可判断出，线圈中电流方向为afbfcfdfa，为正方向；起始时刻，线圈与磁场平行，感应电流为最大值，故C 选项正确.答案 C4.（单选）一小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势随时间的变化关系如图 1

4、0-1-13 所示.矩形线圈与阻值为 10Q的电阻构成闭合电路，若不计线圈电阻，下列说法中正确的是图 10-1-13A. ti时刻通过线圈的磁通量为零B. t2时刻感应电流方向发生变化C. t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D. 交变电流的有效值为 2 A解析 在 ti时刻电动势为零，通过线圈的磁通量最大，A 错误；t2时刻感应电动势最大，线圈与中性面垂直，电流方向不变，B 错误；电动势与磁通量的变化率成正比；t3时刻电动势为零，因而通过线圈的磁通量变化率也为零，C 错误；电动势的有效值是 10.2 V，由全电路欧姆定律可得电流的有效值 是 2 A，D正确.答案 D5. （多选）如图

5、10-1-14 所示，在匀强磁场中有一个矩形单匝线圈 abed, ab 边与 磁场垂直，MN 边始终与金属滑环 K 相连，PQ 边始终与金属滑环 L 相连.金 属滑环L、电流表 A、定值电阻 R、金属滑环 K 通过导线串联.使矩形线圈 以恒定角速度绕过 be、ad 中点的轴旋转.下列说法中不正确的是乃启丈（）.().a Ml：P d图 10-1-14A. 线圈转动的角速度越大，电流表 A 的示数越大B. 线圈平面与磁场平行时，流经定值电阻 R 的电流最大C. 线圈平面与磁场垂直时，流经定值电阻 R 的电流最大D.电流表 A 的示数随时间按余弦规律变化解析 令矩形单匝线圈 abed 的电阻为 r

6、，根据法拉第电磁感应定律和交变电BSw流的有效值定义得，交变电流的最大值为 lm= 乔，电流表显示的是有效值BSw1 = 一 2R+r，所以，线圈转动的角速度越大，电流表 A 的示数越大，A 对,D 错；线圈平面与磁场平行时，此时产生的感应电动势最大，故流经定值电阻 R 的电流最大，B 对，C 错.答案 CD6. （单选）小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁 场中匀速转动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图 10-1-15 所示.此线圈与一 个 R= 10Q的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻.下列说法中正确的是（）.A .交变电流的周期为 0.125 sB. 交变电流的频率为 8

7、 HzC. 交变电流的有效值为.2 AD. 交变电流的最大值为 4 A解析 由 et 图象可知，交变电流的周期为 0.25 s,故频率为 4 Hz,选项 A、B 错误.根据欧姆定律可知交变电流的最大值为2A，故有效值为 2 A，选项 C 正确，D 错误.答案 C7.（多选）如图 10-1-16 所示，闭合的矩形导体线圈 abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴 00匀速转动，沿着 OO方向观察，线圈沿逆时针a10-1-16方向转动.已知匀强磁场的磁感应强度为 B，线圈匝数为 n，ab 边的边长为 li, ad 边的边长为 b,线圈的电阻为 R,转动的角速度为 ， 则当线圈转至图示位置时()A

8、 .线圈中感应电流的方向为 abcdaB. 线圈中的感应电动势为 2n BI23C. 穿过线圈磁通量随时间的变化率最大22, ,2n B I1I23D.线圈 ad 边所受安培力的大小为 R解析当线圈转到图示的位置时，线圈的磁通量即将向右增加，由楞次定律结合安培定则可知，线圈中感应电流的方向为adcba,故 A 错误；当转到图示的位置时产生的电动势最大，由法拉第电磁感应定律可得，穿过线圈的磁li通量的变化率最大.此时电动势的大小为：e= 2nBl22= nBlib，B 错误，Ce n BI1I23正确；线圈此时的感应电流大小为：1 = R=R ，所以 ad 边所受的安培力2影,2n B I1I2

9、3的大小为：F = nBII2,代入 I 可得：F = R ，D 正确.答案 CD8 (单选)如图 10-1-17 甲所示，矩形线圈 abcd 在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生的交流电如图乙所示，设沿 abcda 方向为电流正方向，贝 U().甲6图 10-1-17A. 乙图中 Oa 时间段对应甲图中 A 至 B 图的过程B. 乙图中 c 时刻对应甲图中的 C 图C.若乙图中 d 等于 0.02 s,贝 U 1 s 内电流的方向改变了 50 次D若乙图中 b 等于 0.02 s,则交流电的频率为 50 Hz解析 由交变电流的产生原理可知，甲图中的A、C 两图中线圈所在的平面1为中性面，

10、线圈在中性面时电流为零，再经过 4 个周期电流达到最大值，再由 楞次定律判断出电流的方向，因此图甲中 A 至 B 图的过程电流为正且从零逐 渐增大到最大值，A 对；甲图中的 C 图对应的电流为零，B 错；每经过中性 面一次线圈中的电流方向就要改变一次，所以一个周期内电流方向要改变两 次,因此在乙图中对应 Od 段等于交变电流的一个周期，若已知 d 等于 0.02 s, 则频率为 50 Hz,1 s 内电流的方向将改变 100 次，C 错；若乙图中 b 等于 0.02 s,则交流电的频率应该为25 Hz, D 错.答案 AI考能提升I9.（单选）一台发电机的结构示意图如图 10-1-18 所示，

11、其中 N、S 是永久磁铁的两个磁极，它们的表面呈半圆柱面形状. M 是圆柱形铁芯，铁芯外套有一矩 形线圈， 线圈绕铁芯 M 中心的固定转轴匀速转动.磁极与铁芯之间的缝隙中 形成方向沿半径的辐向磁场.若从图示位置开始计时电动势为正值，下列图 象中能正确反映线圈中感应电动势 e 随时间 t 变化规律的是().10-1-18N解析 由于发电机内部相对两磁极为表面呈半圆柱面形状，磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径的辐向磁场，所以距转轴距离相等的各点磁感应强度大小相等，根据法拉第电磁感应定律可知回路中产生大小恒定的感应电动势，故选项 A、B 错误；当线圈转到竖直位置时，回路中感应电动势方向相反，所以选

12、项 C 错误、D 正确.答案 D10.（2012北京卷，15）（单选）一个小型电热器若接在输出电压为10 V 的直流电源上，消耗电功率为 P;若把它接在某个正弦交流电源上，其消耗的电功率P为 2如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为（）.A.5 V B. 5 2 V C. 10 V D. 10.2 V解析 设电热器电阻为 R，正弦交流电源的电压有效值为 U效，接 10 V 直流U2102P U效电源时，P= R = R；接交流电源时，2 = R；联立得 U效=5,2 V，故最大值 Um= *f2U效=10 V， C 选项正确.答案 C11.（单选）一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出

13、电压u= 311sin 314tV 的交流电源上（其内电阻可忽略不计），均正常工作.用电流表分别测得通过电饭煲的电流是 5.0 A,通过洗衣机电动机的电流是 0.50 A,则下列说法中正确的是（）.A.电饭煲的电阻为 44 莒洗衣机电动机线圈的电阻为 440QB.电饭煲消耗的电功率为 1 555 W,洗衣机电动机消耗的电功率为 155.5 WC.1 min 内电饭煲消耗的电能为 6.6X104J，洗衣机电动机消耗的电能为36.6X103JD.电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的10 倍U 220解析 电饭煲可看做纯电阻用电器，其电阻为 R= I = 5.0Q= 44 雪洗衣机220是非纯电阻

14、用电器，电动机线圈的电阻RM0.5440 埼 A 错误；电饭煲消耗的电功率为 P= Ul = 220X5.0 W= 1 100 W，洗衣机电动机消耗的电功率为 P = Ul = 220 x0.5 W=110 W,B 错；1 min 内电饭煲消耗的电能为 W=Pt= 1 100X1X60 J= 6.6X104J,洗衣机电动机消耗的电能为 W=Pt3=110X1X60 J= 6.6X10 J, C 正确；洗衣机是非纯电阻用电器，其电动机发热功率无法计算，D 错误.答案 C12. (2012 江苏卷，13)某兴趣小组设计了一种发电装置，如图10-1-19 所示.在4磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区

15、域的圆心角a均为 9n磁场均沿半径方向匝数为 N 的矩形线圈 abed 的边长 ab= cd = l、bc= ad= 2l.线圈以角速度3绕中心轴匀速转动，be 和 ad 边同时进入磁场.在磁场中，两条边所经 过处的磁感应强度大小均为 B,方向始终与两边的运动方向垂直.线圈的总(1) 线圈切割磁感线时，感应电动势的大小Em；(2) 线圈切割磁感线时，be 边所受安培力的大小 F;(3) 外接电阻上电流的有效值 I.丄解析(1)bc、ad 边的运动速度 v =吃，感应电动势 Em= 4NBlv2解得 Em= 2NBI2。Em4N2B2|3W电流|m= r + R，安培力F=2NB|m|，解得 F =4(3) 一个周期内，通电时间 t = 9TR 上消耗的电能 W=Rt 且 W=|2RT,解得 I22 324N2B2|%4NBI23答案(1)2NBI2co r + R37+R4NBI%3 r + R.