2022版高考物理一轮复习演练：专题11 第1讲 交变电流的产生和描述

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知识巩固练
1．我们生活中所使用的电流一般以交变电流居多，关于交变电流，下列说法正确的是( )
A．交流电器设备上所标的电压和电流值是交变电流的峰值
B．用交流电流表和电压表测定的示数值是交变电流的最大值
C．给定的交变电流数值，在没有特别说明的情况下是指有效值
D．保险丝的额定电流、电容器的耐压值是交变电流的有效值
【答案】C
2．(2021年湖北名校联考)中国国际小家电展览会上，有些国家的家用电器的额定电压和我国是不同的，例如美国家用电器不能直接接到220 V的照明电路上，可以接到交变电压是u＝110eq \r(2)sin(120πt)V的电源上使用，交变电压是由矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的，下列说法正确的是( )
A．用电压表测该电压其示数为110eq \r(2) V
B．电流方向每秒改变60次
C．该交流电的频率为60 Hz，当t＝0.1 s时u＝110eq \r(2) V
D．将该电压加在110 Ω的电阻两端，则该电阻消耗的电功率为110 W
【答案】D 【解析】由表达式可知，该交流电的频率为f＝60 Hz，电压最大值为Em＝110eq \r(2) V，电压表测量的是有效值为U＝eq \f(Em,\r(2))＝110 V，故A错误；一个周期内电流改变2次，故1 s内改变的次数为60×2＝120次，故B错误；当t＝0.1 s时，u＝110eq \r(2) sin(120π×0.1) V＝0，故C错误；电阻消耗的功率为P＝eq \f(U2,R)＝110 W，故D正确．
3．(2021届济南模拟)手摇式发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动时，其磁通量随时间按如图所示的正弦规律变化．当线圈的转速变为原来的一半时，下列说法正确的是( )
A．交流电压的变化周期变为原来的一半
B．穿过线圈的磁通量的最大值变为原来的一半
C．交流电压的最大值变为原来的一半
D．交流电压的有效值变为原来的 eq \r(2) 倍
【答案】C 【解析】根据T＝eq \f(1,n)可知，当线圈的转速变为原来的一半时，周期变为原来的2倍，A错误；穿过线圈的磁通量的最大值为Φm＝BS，与转速无关，B错误；当线圈的转速变为原来的一半时，角速度变为原来的一半，根据Em＝nBSω可知，交流电压的最大值变为原来的一半，C正确；根据E＝eq \f(Em,\r(2))可知，交流电压的有效值变为原来的一半，D错误．
4．间距为 eq \r(2) m的无限长光滑金属导轨水平放置，导轨中间分布有磁感应强度为1 T的匀强磁场，磁场边界为正弦曲线，一长为2eq \r(2) m的光滑导体棒以1 m/s的速度匀速向右滑动，如图所示，导轨电阻不计，导体棒电阻为20 Ω，定值电阻阻值为10 Ω，则下列分析正确的是( )
A．电流表示数为eq \f(1,30) A
B．电压表的示数是0.5 V
C．导体棒运动到图示虚线位置时的瞬时电流从C到D
D．导体棒上消耗的热功率为0.2 W
【答案】B 【解析】当导体棒切割磁感线时，产生的感应电动势E＝BLv，由于有效切割长度按正弦规律变化，且当磁场反向时，感应电流反向，故这个过程产生正弦式交变电流，导体棒有效切割长度最长等于eq \r(2) m，交流电动势的最大值是Em＝BLv＝1×eq \r(2)×1 V＝eq \r(2) V，有效值E＝eq \f(Em,\r(2))＝1 V，由于导体棒接入电路的有效长度为总长度的一半，所以接入电路的电阻为10 Ω，定值电阻阻值也为10 Ω，则电压表的示数U＝eq \f(1,2)E＝0.5 V，B正确；电流表的示数I＝eq \f(1,10＋10) A＝0.05 A，A错误；导体棒运动到图示虚线位置时，磁感应强度等于0，瞬时电流等于0，C错误；导体棒上消耗的热功率Pr＝I2r＝0.052×10 W＝0.025 W，D错误．
5．(多选)如图所示，形状或转轴位置不同、但面积均为S的单匝线圈处在同一个磁感应强度为B的匀强磁场中，以相同的角速度ω匀速转动，从图示的位置开始计时，则下列说法正确的是( )
A．感应电动势与时间的关系图像均为正弦图像
B．感应电动势与时间的关系图像均为余弦图像
C．感应电动势峰值、瞬时值都不同
D．感应电动势峰值、瞬时值都相同
【答案】AD
综合提升练
6．(2021年黄冈模拟)(多选)如图所示，电阻为r的矩形线圈面积为S，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以角速度ω匀速转动．匀强磁场的磁感应强度为B，t＝0时刻线圈平面与磁场垂直，各电表均为理想电表，则( )
A．滑片P下滑时，电压表的示数变大
B．图示位置线圈中的感应电动势最大
C．线圈从图示位置转过180°的过程中，电阻R上产生的焦耳热为eq \f(πB2S2ωR,2R＋r2)
D．1 s内流过R的电流方向改变eq \f(ω,π)次
【答案】ACD 【解析】P下滑时外阻变大，电流变小，内电压变小，外电压变大，则电压表的示数变大，故A正确；图示位置为中性面，电动势为0，故B错误；电动势最大值Em＝BSω，则由图示位置转过180°电阻R上产生的焦耳热Q＝eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(Em,\r(2)R＋r)))2R·eq \f(π,ω)＝eq \f(πB2S2ωR,2R＋r2)，故C正确；1 s所完成的周期数是eq \f(1,T)＝eq \f(ω,2π)，每个周期电流方向改变2次，1 s内流过R的电流方向改变eq \f(ω,π)次，故D正确．
7．(2021届中山七校联考)(多选)如图所示，竖直长导线通有恒定电流，一矩形线圈abcd可绕其竖直对称轴O1O2转动．当线圈绕轴以角速度ω沿逆时针(沿轴线从上往下看)方向匀速转动，从图示位置开始计时，下列说法正确的是( )
A．t＝0时，线圈产生的感应电动势最大
B．0～eq \f(π,2ω)时间内，线圈中感应电流方向为abcda
C．t＝eq \f(π,2ω)时，线圈的磁通量为零，感应电动势也为零
D．线圈每转动一周电流方向改变两次
【答案】BD 【解析】通电导线在其周围产生磁场，在其右侧产生的磁场垂直于纸面向外，离导线越远，磁场越弱，在t＝0时刻，ab边和cd边转动时，速度方向与磁场平行，故不切割磁感线不产生感应电动势，故A错误；在0～eq \f(π,2ω)时间内，穿过线圈的磁通量减小，根据楞次定律可知，线圈中感应电流方向为abcda，故B正确；t＝eq \f(π,2ω)时，线圈的磁通量为零，ab边和cd边转动时，磁通量的变化率不为零，故感应电动势不为零，故C错误；线圈每转动一周电流方向改变两次，故D正确．