新高考物理一轮复习考点分层训练13.1 交变电流的产生与描述（2份，原卷版+解析版）

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\l "_Tc207975201" 题组1：交变电流的产生 PAGEREF _Tc207975201 \h 1
\l "_Tc207975202" 题组2：交变电流的表达式 PAGEREF _Tc207975202 \h 2
\l "_Tc207975203" 题组3：交变电流的图像 PAGEREF _Tc207975203 \h 3
\l "_Tc207975204" 考点二 有效值的计算 PAGEREF _Tc207975204 \h 4
\l "_Tc207975205" 题组1：有效值的理解 PAGEREF _Tc207975205 \h 4
\l "_Tc207975206" 题组2：有效值的计算 PAGEREF _Tc207975206 \h 5
\l "_Tc207975207" 考点三 交流电的四值 PAGEREF _Tc207975207 \h 6
\l "_Tc207975208" 题组1：交流电的四值 PAGEREF _Tc207975208 \h 6
13.1 交变电流的产生与描述
考点一 交变电流的产生和描述
题组1：交变电流的产生
1. （单选）下列四幅图中，图1中的金属棒一端位于圆心O处，另一端绕圆心做圆周运动，金属棒与圆形金属轨道接触良好，并与一电阻组成闭合电路；图2中的矩形金属线圈绕OO'做匀速圆周运动；图3中的矩形金属线圈平面垂直于纸面，绕磁铁中心轴转动，线圈左右边始终垂直切割磁场；图4中的金属线圈绕过O点垂直纸面的轴在纸面内做匀速圆周运动。图1中圆形内部、图2及图4中虚线的左侧均存在垂直纸面向外的匀强磁场。四种回路中产生的电流不是交流电的是
A. 图1B. 图2C. 图3D. 图4
2. （单选）我国“南锟”号是世界上首台达到兆瓦级的漂浮式波浪能发电装置，它可以将波浪能转化为机械能，再通过发电机转化为电能，为南海各岛提供了强有力的电力保障。其使用的旋转磁极式发电机的简化装置如右图所示，矩形线圈abcd固定不动，磁铁绕OO'轴转动，abcd与OO'在同一平面内。下列判断正确的是( )
A. 兆瓦是能量的单位B. 磁铁匀速转动时线圈中电流保持不变
C. 图示时刻线圈中电流为零D. 图示时刻线圈中电流方向为dcba
3. （多选）电动汽车制动时可利用车轮转动将其动能转换成电能储存起来。车轮转动时带动磁极绕固定的线圈旋转，在线圈中产生电流。磁极匀速转动的某瞬间，磁场方向恰与线圈平面垂直，如图所示。将两磁极间的磁场视为匀强磁场，则磁极再转过90°时，线圈中( )
A. 电流最小
B. 电流最大
C. 电流方向由P指向Q
D. 电流方向由Q指向P
题组2：交变电流的表达式
4.如图所示，一小型发电机内有n=100匝矩形线圈，线圈面积S=0.10m2，线圈电阻可忽略不计。在外力作用下矩形线圈在B=0.10T匀强磁场中，以恒定的角速度ω=100π rad/s绕垂直于磁场方向的固定轴OO'逆时针转动，发电机线圈两端与R=100Ω的电阻构成闭合回路。(π取3)
(1)判断如图所示位置线圈中的电流方向；
(2)写出从中性面开始计时电动势的瞬时值表达式；
(3)线圈匀速转动10s，求电流通过电阻R产生的焦耳热。
5.如图所示为一交流发电机的原理示意图，装置中两磁极之间产生的磁场可近似为匀强磁场，发电机的矩形线圈abcd在磁场中可绕过bc边和ad边中点且垂直于磁场方向的水平轴OO׳匀速转动。为了便于观察，图中发电机的线圈只画了其中的1匝，用以说明线圈两端的连接情况。线圈在转动过程中可以通过滑环和电刷保持其两端与外电路的定值电阻R连接。已知矩形线圈ab边和cd边的长度L1=20cm，bc边和ad边的长度L2=30cm，匝数N=100匝，线圈转动的角速度ω=400rad/s，匀强磁场的磁感应强度B=0.1T。线圈的总电阻r=1Ω，外电路的定值电阻R=9Ω，其余电阻不计。电流表和电压表均为理想电表，图示位置线圈平面和磁场方向垂直。求：
(1)线圈从图示位置开始转过30°时的瞬时感应电动势e；
(2)电流表的示数I；
(3)线圈从图示位置转过180°的过程中流过电阻R的电荷量q。
题组3：交变电流的图像
6. （单选）如图甲所示，单匝矩形线框在匀强磁场B中，绕与磁场B垂直的轴OO'匀速转动。已知线框电阻为R，转动周期为T，穿过线框的磁通量Φ与时间t的关系图，如图乙所示。则下列说法错误的是( )
A. T2时刻，线框平面与中性面垂直
B. 感应电流的有效值为
C. T4到34T过程中，线框中平均感应电动势为零
D. 线框转动一周，线框中产生的热量为2π2Φm2RT
7. （多选）如图甲所示为某款风力发电设备内部的发电模块原理图，扇叶带动线框在匀强磁场中转动，线框两端的输出电压如图乙所示。线框两端通过电刷与理想变压器相连，变压器副线圈接有规格为“220V，44W”的灯泡L，电流表为理想交流电表。闭合开关，灯泡L恰好正常工作，下列说法正确的是( )
A. 发电设备输出交流电的频率为1.5HzB. 变压器原、副线圈的匝数比为1: 20
C. 电流表的读数为0.2AD. 变压器原线圈中的电流为4A
考点二 有效值的计算
题组1：有效值的理解
1. （单选）闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，线圈中产生的感应电动势e随时间t变化的规律如图甲所示，同时把此线圈作为电源接入如图乙所示的电路中。则( )
A. e的瞬时表达式为e=220 2sin100πtV
B. t=0.005s时穿过闭合线圈的磁通量最大
C. 定值电阻R上的电流方向每秒钟改变50次
D. 理想电压表V的示数为220 2V
2. （单选）如图为交流发电机的示意图，N、S极间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，矩形线圈ABCD绕垂直于磁场的轴OO'沿逆时针方向匀速转动，发电机的电动势随时间的变化规律为e=20sin100πtV，外电路接有阻值R=10Ω的定值电阻，线圈电阻不计，下列说法正确的是( )
A. 电流变化的周期为0.01s
B. 电流表的示数为2A
C. 线圈经过图示位置，电流方向改变
D. 线圈在图示位置时，产生的电动势为20V
题组2：有效值的计算
3. （单选）如图甲所示，a、b为正弦式交变电流信号输入端，D为半导体二极管，R为定值电阻。信号输入后，电阻R两端的电压如图乙所示，则R两端电压的有效值为( )
A. 120 2VB. 120VC. 80 2VD. 80V
4. （单选）如图所示，是一个交变电流的电流强度i 随时间t 变化的规律。此交变电流的有效值是( )
A. 5 2AB. 5AC. 3.5 2AD. 3.5A
5. （单选）一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q方；若该电阻接到正弦交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q正，该电阻上电压的峰值均为u0，周期均为T，如图所示。则Q方∶Q正等于( )
A. 1∶ 2B. 2∶1C. 1∶2D. 2∶1
6. （单选）如图所示为周期为0.4s的交变电流，让该电流通过R=10Ω的电阻，则( )
A. 前0.4s内电阻的发热量为640JB. 前0.3s内电阻的发热量为300J
C. 电阻的电功率为1625WD. 电阻的电功率为1000W
考点三 交流电的四值
题组1：交流电的四值
1. （单选）如图所示，交流发电机中的线圈ABCD沿逆时针方向匀速转动，此时线圈平面与中性面垂直，下列说法正确的是( )
A. 在图示位置时，穿过线圈的磁通量最大
B. 在图示位置时，电流方向发生改变
C. 在图示位置时，AB边受安培力方向向上
D. 从图示位置转过90∘时，线圈中电动势最大
2. （多选）如图所示，发电机矩形线框面积为S，线框匝数为N，线框所处磁场可视为匀强磁场，磁感应强度大小为B，线框从图示位置开始绕轴OO'以恒定的角速度ω沿顺时针方向转动，线框输出端接有换向器(换向器的作用是当线框转过平衡位置时，会自动改变电路中电流方向，将交流电变为直流电)，通过电刷和外电路连接。定值电阻R1、R2的阻值均为R，两电阻间接有理想变压器，原、副线圈的匝数比为2：1，忽略线框以及导线电阻。下列说法正确的是( )
A. 图示位置线框产生的电动势为NBSω
B. R2两端电压的有效值为 2NBSω5
C. 发电机的输出功率为N2B2S2ω28R
D. 转动一圈过程，通过R1的电荷量为4NBS5R
3. （多选）某小型发电机的发电原理可简化为图甲所示，矩形线圈abcd共有N匝，总电阻为r，线圈处于匀强磁场中，通过理想交流电流表与阻值为R的电阻相连。某段时间线圈以角速度ω绕垂直磁场方向的轴OOˈ匀速转动，图乙是穿过线圈的磁通量Φ随时间t变化的图像，则( )
A. 图甲所示时刻，线圈中的电流方向为adcba
B. t1时刻，电流表的示数为0
C. 电阻R两端的电压有效值为NΦmω 2
D. t1到t2时间内，流过电阻R的电荷量为NΦmR+r