2023届高考物理二轮专题冲刺训练：交变电流（答案）

2023高考物理专题冲刺训练--交变电流
一、正弦交变电流的产生及变化规律
1.下列图示的闭合线圈都在匀强磁场中绕虚线所示的固定转轴匀速转动时,不能产生正弦式交变电流的是（ ）
(2020·山西太原模拟)如图所示，一矩形线圈的面积为S，匝数为N，电阻为r，处于磁感应强度大小为B的水平匀强磁场中，绕垂直磁场的水平轴OO′以角速度ω匀速运动。线圈通过滑环与定值电阻R及理想电流表组成闭合回路。已知理想电压表的示数为U，从线圈平面与磁感线平行的位置开始计时，则 (　　)
A．R两端电压瞬时值的表达式为uR＝Usin ωt
B．理想电流表的示数为
C．从到的时间内，穿过线圈平面磁通量的变化量为零
D．若ω＝100π rad/s，通过R的电流每秒钟方向改变50次
(2022·辽宁丹东市一模)图甲为一台小型发电机的示意图，单匝线圈绕OO′轴转动，若从某位置开始计时，产生的电动势随时间的变化规律如图乙所示，已知发电机线圈内阻为r，外接灯泡的电阻为9r，下列说法正确的是(　　)
A．线圈是从垂直中性面位置开始计时的
B．电动势表达式为e＝6sin(50πt) V
C．电流方向每秒改变50次
D．理想电压表示数为5.4 V
4.（多选）如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的正弦交变电流图像，当只改变线圈的转速后,产生正弦交变电流的图象如图线b所示，下列说法正确的是（ ）
A．线圈先后两次转速之比为2: 3
B．通过线圈的磁通量最大值之比为3: 2
C．先后两次，交变电流的最大值之比为3: 2
D．先后两次，交变电流都是从中性面开始计时的
5. 矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动时,产生的感应电动势最大值为50V，那么该线圈由图示位置(线圈平面与磁场方向平行)转过30°，线圈中的感应电动势大小为（ ）
A．50V B．25V C．V D．.10V
一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生的电动势e＝200·sin 100πt(V)，那么(　　)
A．该交变电流的频率是100 Hz B．当t＝0时，线圈平面恰好与中性面垂直
C．当t＝ s时，e达到峰值 D．该交变电流的电动势的有效值为200 V
风速测速仪的简易装置如图甲所示，某段时间内线圈中感应电流的波形如图乙所示，下列说法正确的是(　　)
A．若风速变大，图乙中感应电流的周期变大
B．若风速变大，图乙中感应电流的峰值变大
C．图乙中感应电流最大时，风速最大
D．图乙中感应电流随时间变化的原因是风速在变
(多选)(2019·高考天津卷)单匝闭合矩形线框电阻为R，在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，穿过线框的磁通量Φ与时间t的关系图象如图所示．下列说法正确的是(　　 )
　
A．时刻线框平面与中性面垂直 B．线框的感应电动势有效值为
C．线框转一周外力所做的功为 D．从t＝0到t＝过程中线框的平均感应电动势为
交流发电机线圈电阻，用电器电阻, 闭合开关S,电压表示数为9 V，如图所示，则该交流发电机（ ）
A．产生的感应电动势的峰值为10V
B．产生的感应电动势的有效值为9V
C．线圈通过中性面时产生的感应电动势的瞬时值为
D．线圈自中性面转过的过程中平均感应电动势为
(2020·河南郑州三模)图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴OO′(OO′沿水平方向)匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与电阻R＝10 Ω连接，与电阻R并联的交流电压表为理想电压表，示数是10 V。图乙是矩形线圈中磁通量Φ随时间t变化的图象。则 (　　)
此交流发电机的电动势平均值为10 V
B．t＝0.02 s时R两端的电压瞬时值为零
C．R两端的电压u随时间t变化的规律是u＝10cos(100πt) V
D．当ab边速度方向向上时，它所受安培力的方向也向上
(多选) 为研究交变电流产生规律，某研究小组把长60 m的导线绕制成N＝100匝的矩形闭合线圈，如图所示。现把线圈放到磁感应强度大小为B＝0.1 T的匀强磁场中，线圈可以绕其对称轴OO′转动。现让线圈从图示位置开始(t＝0)以恒定的角速度ω＝10π rad/s转动。下列说法正确的有(　　)
A．t＝0时，线圈位于中性面位置
B．t＝0.05 s时，感应电流方向发生改变
C．当bc＝2ab时，感应电动势的表达式为e＝2πcos (10πt)V
D．当ab＝ad时，感应电动势的有效值最大
如图所示，虚线OO′的左边存在着方向垂直于纸面向里的匀强磁场，右边没有磁场。单匝矩形线圈abcd的对称轴恰与磁场右边界重合，线圈平面与磁场垂直。线圈沿图示方向绕OO′轴以角速度ω匀速转动(即ab边向纸外、cd边向纸里转动)，规定沿a→b→c→d→a方向为感应电流的正方向。从图示位置开始计时，下列四个图像中能正确表示线圈内感应电流i随时间t变化规律的是(　　)
二、交变电流有效值的求解
如图所示为一交流电电流随时间变化的图象，此交流电电流的有效值为(　　)
A．7 A B．5 A C．3.5 A D．3.5 A
(2022·湖北黄冈市模拟)如图是某一线圈通过的交流电的电流—时间关系图像(前半个周期为正弦波形的)，则一个周期内该电流的有效值为(　　)
A.I0 B.I0 C.I0 D.I0
(2020·辽宁沈阳质检)如图所示为一交流电压随时间变化的图象．每个周期内，前三分之一周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定．根据图中数据可得，此交流电压的有效值为(　　)
A．7.5 V B．8 V C．2 V D．3 V
如图所示,图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系.若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻，则经过1min的时间，两电阻消耗的电功之比:为（ ）
A.1: B.1:2
C.1:3 D.1:6
(2022·山东日照市模拟)如图所示的区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一扇形闭合导线框，电阻为R、半径为L、圆心角为60°，绕顶点O(位于磁场边界)在纸面内匀速转动，角速度为ω。线框串有一理想交流电流表(未画出)，则交流电流表的示数为(　　)
A. B. C. D.
一个匝数为100匝，电阻为0.5 Ω的闭合线圈处于某一磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，从某时刻起穿过线圈的磁通量按图所示规律变化。则线圈中产生交变电流的有效值为(　　)
A．5 A B．2 A C．6 A D．5 A
如图所示，在xOy直角坐标系中的第二象限有垂直坐标平面向里的匀强磁场，第四象限有垂直坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小均为B.直角扇形导线框半径为L、总电阻为R，在坐标平面内绕坐标原点O以角速度ω匀速转动．线框从图中所示位置开始转动一周的过程中，线框内感应电流的有效值是(　　)
A．I＝ B．I＝ C．I＝0 D．I＝
在如图甲所示电路中,D为理想二极管(正向电阻为零，反向电阻为无穷 大),,,. 在M、N间加上如图乙所示的交变电压时，理想电压表的示数大约为（ ）
A.3V B.3.5V C.4V D.5V
如图所示电路，电阻R1与电阻R2阻值相同，都为R，和R1并联的D为理想二极管(正向电阻可看作零，反向电阻可看作无穷大)，在A、B间加一正弦交流电u＝20sin 100πt(V)，则加在R2上的电压有效值为(　　)
A．10 V B．20 V C．5 V D．5 V
如图甲所示电路中，已知电阻R =R =R, 和R 并联的D是理想二极管(正向电阻可视为零,反向电阻为无穷大),在A、B之间加一个如图乙所示的交变电压(电压为正值时，>0). 由此可知（ ）
A．在AB之间所加的交变电压的周期为2 s
B．在A、B之间所加的交变电压的瞬时值表达式为t（V）
C．加在R 上电压的有效值为10 V
D．加在R 上电压的有效值为 V
某研究小组成员设计了一个如图10所示的电路，已知纯电阻R的阻值不随温度变化。与R并联的是一个理想的交流电压表，D是理想二极管(它的导电特点是正向电阻为零，反向电阻为无穷大)。在A、B间加一交流电压，瞬时值的表达式为u＝20sin 100πt(V)，则交流电压表示数为(　　)
A．10 V B．20 V C．15 V D．14.1 V
三、交变电流“四值”的理解和应用
(多选)如图所示是小型交流发电机的示意图，线圈绕垂直于磁场方向的水平轴沿逆时针方向以角速度匀速转动，线圈的匝数为n、电阻为r，外接电阻为R, A是理想交流电流表.线圈从图示位置(线圈平面平行于磁场方向)开始转过60°时的感应电流为I. 下列说法
A．电流表的示数为2I
B．转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为
C．线圈转动一周的过程中，电阻R产生的热量为
D．从图示位置开始转过的过程中，通过电阻R的电荷量为
(多选)如图所示矩形线圈面积为S,匝数为N,线圈电阻为r,在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴以角速度匀速转动，外电路电阻为R.在线圈由图示位置转过90°的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．磁通量的变化量大小
B．电压表的示数为
C．电阻R产生的焦耳热
D．通过电阻R的电荷量
手摇式发电机是我们教学中常用的演示工具，如图甲所示，可以简化为图乙。一个小型旋转电枢式交流发电机的矩形线圈面积为S，匝数为n，线圈总电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中以矩形线圈中轴线为轴、以角速度ω匀速转动，产生的交流电通过M、N与外电路连接，如图乙所示，外电路电灯电阻为R，电压表为理想交流电表。在线圈由平行于磁场方向位置转过90°的过程中，下面说法正确的是(　　)
A．电压表V的示数为
B．通过灯泡的电荷量为
C．电灯中产生的焦耳热为
D．从线圈平行于磁场方向位置开始计时，通过线圈中感应电流的瞬时值表达式为i＝sin ωt A
（多选）如图所示，面积为S的单匝闭合线框在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，以恒定的角速度ω绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，下列说法中正确的是(　　)
A．穿过线框磁通量为BS的时刻，线框中的感应电动势为零
B．穿过线框的磁通量为零时磁通量的变化率也最小
C．线框转动一周的过程中，感应电动势的有效值为ωBS
D．线框由图示位置转动四分之一周过程中，感应电动势的平均值为
5.（多选）如图甲所示，标有“220 V　40 W”的灯泡和标有“20 μF　360 V”的电容器并联到交流电源上，V为理想交流电压表，交流电源的输出电压如图乙中正弦曲线所示，闭合开关S.下列判断正确的是(　　)
A．电容器会被击穿 B．交流电源的输出电压的有效值为220 V
C．t＝时刻，V的示数为零 D．t＝时刻，通过灯泡的电流为零
6.一个U形金属线框在匀强磁场中绕OO′轴以相同的角速度匀速转动，通过导线给同一电阻R供电，如图甲、乙所示．其中甲图中OO′轴右侧有磁场，乙图中整个空间均有磁场，两磁场磁感应强度相同．则甲、乙两图中交流电流表的示数之比为(　　)
A．1∶　　　　　B．1∶2 C．1∶4 D．1∶1
（多选）如图所示，虚线OO′左侧有垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，凸形线框abcdefgh以虚线OO′为轴以角速度ω匀速转动，abch为边长为L的正方形，defg为边长为L的正方形，线框的总电阻为R，从图示位置开始计时，则(　　)
A．在t＝0时刻，线框中的感应电流最大
B．在转过90°的过程中，线框中感应电流的瞬时值i随时间t变化的规律为i＝
C．线框感应电流的最大值为Imax＝
D．线框转过60°时的瞬时电动势为
如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个匝数为N的矩形线圈abcd，线圈面积为S，ab边与磁场垂直，ab边始终与金属滑环K相连，cd边始终与金属滑环L相连．现使矩形线圈以恒定角速度ω，从图示位置绕过ad、bc中点的轴匀速转动．下列说法中正确的是(　　 )
A．将交流电流表串联到电路中，其示数随时间按余弦规律变化
B．线圈转动的角速度越大，通过电阻R的电流越小
C．线圈平面与磁场平行时，瞬时感应电动势最大且Em＝NBSω
D．线圈平面每转过半圈，穿过线圈平面的磁通量变化量为零
一交流发电机与电阻、电感线圈(电阻不计)、电压表及开关组成如图10甲所示电路，交流发电机的线圈abcd(电阻不能忽略)在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动。图乙是开关S断开的情况下，电阻R两端的电压u随时间t变化的图象。下列说法正确的是(　　)
A．t＝1×10－2 s时，电压表的读数为零
B．t＝1×10－2 s时，线圈abcd中的磁通量变化率最大
C．电阻R两端电压的表达式为u＝50sin(100πt) V
D．开关闭合前后，电压表的示数相同
答案
一、
C 2.B 3.D 4.CD 5.C 6.C 7.B 8.BC 9.D 10.C 11.BCD 12.B
二、
1.B 2.B 3.C 4.C 5.D 6.B 7.D 8.B 9.C 10.D 11.D
三、
1.BCD 2.CD 3.C 4.AD 5.BD 6.A 7.BC 8.C 9.C

2023届高考物理二轮专题冲刺训练：交变电流（答案）