2022年高考物理一轮考点跟踪练习40《交变电流的产生及描述》（含详解）

这是一份2022年高考物理一轮考点跟踪练习40《交变电流的产生及描述》（含详解），共8页。试卷主要包含了01 s时刻Φ的变化率达到最大，6 W，2 A，28 A，95×103 W等内容，欢迎下载使用。
2022年高考物理一轮考点跟踪练习40《交变电流的产生及描述》一         、单选题1.一边长为L的正方形单匝线框绕垂直于匀强磁场的固定轴转动，线框中产生的感应电动势e随时间t的变化情况如图所示。已知匀强磁场的磁感应强度为B，则结合图中所给信息可判定(　　)A.t1时刻穿过线框的磁通量为BL2B.t2时刻穿过线框的磁通量为零C.t3时刻穿过线框的磁通量变化率为零D.线框转动的角速度为 2.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ω匀速转动，能产生正弦交变电动势e=BSωsin ωt的图是(　　)  3.一电阻接在10 V直流电源上，电热功率为P；当它接到电压u=10sin ωt(V)上时功率为(　　)A.0.25P       B.0.5P        C.P        D.2P 4.一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式交流电源上，其消耗的电功率为.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 V       C．10 V          D．10 V  5.一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图甲所示，则下列说法中正确的是(　　)A．t=0时刻线圈平面与中性面垂直B．t=0.01 s时刻Φ的变化率达到最大C．t=0.02 s时刻感应电动势达到最大D．该线圈相应的感应电动势图象如图乙所示  6.如图甲所示电路，已知电阻R1=R2=R，和R1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，UAB>0)。由此可知(　　)A.在A、B之间所加的交变电压的周期为2 sB.在A、B之间所加的交变电压的瞬时值表达式为u=20sin 50πt(V)C.加在R1上电压的有效值为10 VD.加在R2上电压的有效值为5 V 7.如图甲所示，在匀强磁场中，两个匝数相同的正方形金属线圈分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势e随时间t变化的图像如图乙中曲线 a、b所示，则(　　)A.t=0时刻，两线圈均处于垂直于中性面的位置B.a、b对应的线圈转速之比为2∶3C.a、b对应的两线圈面积之比为1∶1D.若只改变两线圈的形状(匝数不变)，则两线圈电动势的有效值之比一定不变 8.如图所示为某小型交流发电机的示意图，其矩形线圈abcd的面积为S=0.03 m2，共有10匝，线圈总电阻为r=1 Ω，线圈处于磁感应强度大小为 T的匀强磁场中，可绕与磁场方向垂直的固定对称轴OO′转动，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路电阻R=9 Ω的连接。在外力作用下线圈以10π rad/s绕轴OO′匀速转动时，下列说法中正确的是(　　)A.电阻R的发热功率是3.6 WB.交流电流表的示数是0.6 AC.用该交流发电机给电磁打点计时器供电时，打点的时间间隔一定为0.02 sD.如果将电阻R换成标有“6 V　3 W”字样的小灯泡，小灯泡能正常工作 9.先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电，第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化(如图甲所示)；第二次灯泡两端的电压变化规律如图乙所示。若甲、乙图中的U0、T所表示的电压、周期值是相同的，则以下说法正确的是(　　)A.第一次，灯泡两端的电压有效值是B.第二次，灯泡两端的电压有效值是C.第一、第二次，灯泡的电功率之比是2∶9D.第一、第二次，灯泡的电功率之比是1∶5 10.如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B。电阻为R、半径为L、圆心角为45°的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O轴以角速度ω匀速转动(O轴位于磁场边界)。则线框内产生的感应电流的有效值为(　　)A.　      B.      C.       D.  二         、多选题11. (多选)如图所示，电路中的电阻的阻值为R=100 Ω，电流表为理想电流表，在a、b之间接入电压U=220sin 100πt(V)的交流电源，则(　　)A.电流表的示数为2.2 AB.t=0.01 s时，电流表的示数为零C.若产生该交流电的发电机的线框转速提高一倍，其他条件不变，则电流表的示数也增大一倍D.若将电阻换成200 Ω，则电源的输出功率变为原来的两倍 12. (多选)如图所示，矩形线圈abcd绕轴OO′匀速转动产生交流电，在图示位置开始计时，则下列说法正确的是(　　)A．t=0时穿过线圈的磁通量最大，产生的感应电流最大B．t=(T为周期)时感应电流沿abcda方向C．若转速增大为原来的2倍，则交变电流的频率是原来的2倍D．若转速增大为原来的2倍，则产生的电流有效值为原来的4倍   三         、计算题13.发电机转子是匝数n=100，边长L=20 cm的正方形线圈，其置于磁感应强度B=0.5 T的匀强磁场中，绕着垂直磁场方向的轴以ω=100π rad/s的角速度转动，当转到线圈平面与磁场方向垂直时开始计时。线圈的电阻r=1 Ω，外电路电阻R=99 Ω。试求：(1)写出交变电流瞬时值表达式；(2)外电阻上消耗的功率；(3)从计时开始，线圈转过过程中，通过外电阻的电荷量是多少？     14.如图所示，一个半径为r的半圆形线圈，以直径ab为轴匀速转动，转速为n，ab的左侧有垂直于纸面向里(与ab垂直)的匀强磁场，磁感应强度为B。M和N是两个集流环，负载电阻为R，线圈、电流表和连接导线的电阻不计，求：(1)感应电动势的最大值。(2)从图示位置起转过周期的时间内负载电阻R上产生的热量。(3)从图示位置起转过周期的时间内通过负载电阻R的电荷量。(4)求出电流表的示数。     
0.2022年高考物理一轮考点跟踪练习40《交变电流的产生及描述》（含详解）答案解析  一         、单选题1.答案为：D；解析：t1时刻，感应电动势最大，穿过线框的磁通量应为零，A错误；t2时刻，穿过线框的磁通量最大为Φm=BL2，B错误；t3时刻，感应电动势最大，则磁通量变化率也最大，C错误；交变电流的最大值为Em=BL2ω，则ω=，D正确。 2.答案为：A；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=BSωsin ωt，由这一原理可判断，A图中感应电动势为e=BSωsin ωt；B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．  3.答案为：B；解析：电阻接在10 V直流电源上，电热功率为P，则P=；当它接到电压u=10sin ωt(V)上时功率为P′==0.5P，故B正确。 4.答案为：C；解析：根据P=，对直流电有P=，对正弦式交流电有=，所以正弦式交流电的有效值为U′== V，故交流电源输出电压的最大值Um′= U′=10 V，故选项C正确，选项A、B、D错误．  5.答案为：B；解析：由Φt图知，在t=0时，Φ最大，即线圈处于中性面位置，此时e=0，故A、D两项错误；由图知T=0.04 s，在t=0.01 s时，Φ=0，最大，e最大，则B项正确；在t=0.02 s时，Φ最大，=0，e=0，则C项错误．  6.答案为：D；解析：由图像可得交流电的周期T=0.02 s，故A错误；电压最大值为Um=20 V，交变电压的瞬时值表达式为u=Umsin ωt=20sint=20sin 100πt(V)，故B错误；因为是交流电所以应该分两种情况考虑：当A点电位高于B点电位时二极管导通即R1被短路，R2电压为电源电压 V=20 V；当B点电位高于A点电位时二极管截止，R1、R2串联分压，即对R1有T=·，解得U1=5 V，对R2有：T=·＋·，解得U2=5 V，故C错误D正确。 7.答案为：C；解析：t=0时刻，两线圈感应电动势均为零，故两线圈均处于中性面的位置，选项A错误；由图线可知，两线圈的周期之比Ta∶Tb=2∶3；故根据n=可知a、b对应的线圈转速之比为3∶2，选项B错误；根据Em=NBωS，==；==；则==，选项C正确；若只改变两线圈的形状(匝数不变)，则两线圈的面积要变化，故感应电动势的最大值要变化，电动势的有效值之比可能变化，选项D错误。 8.答案为：B；解析：感应电动势最大值：Em=nBωS=10××10π×0.03 V=6 V，电动势有效值：E==6 V；电路中的电流：I== A=0.6 A，则交流电流表的示数是0.6 A，选项B正确；电阻R的发热功率是PR=I2R=3.24 W，选项A错误；交流电的周期：T== s=0.2 s，则用该交流发电机给电磁打点计时器供电时，打点的时间间隔一定为0.2 s，选项C错误；如果将电阻R换成标有“6 V　3 W”字样的小灯泡，灯泡的电阻RL== Ω=12 Ω，灯泡两端的电压UL=RL=×12 V=5.54 V，故小灯泡不能正常工作，选项D错误。 9.答案为：D；解析：第一次，灯泡两端电压的有效值为U1=，功率P1==。第二次，设灯泡两端电压的有效值为U2，则·＋·=T，解得U2= U0，功率P2==，则P1∶P2=1∶5，故A、B、C错误，D正确。 10.答案为：D；解析：线框的转动周期为T，而线框转动一周只有的时间内有感应电流，此时感应电流的大小为：I==，根据电流的热效应有：2R·=I有2RT，解得I有=，故D正确。  二         、多选题11.答案为：AC；解析：根据U=220sin 100 πt(V)可知，电压的最大值为Um=220 V，有效值为U==220 V，电流的有效值为I== A=2.2 A，电流表测量电流的有效值，即电流表的示数为2.2 A，故A正确；因为电流表显示的是有效值，不随时间变化，所以t=0.01 s时，电流表的示数为2.2 A，故B错误；若产生该交流电的发电机的线框转速提高一倍，其他条件不变，由Em=nBSω知，电动势的最大值增大一倍，由闭合电路欧姆定律知，电路中电流增大一倍，则电流表的示数也增大一倍，故C正确；若将电阻换成200 Ω，由P=可知，U不变，电源的输出功率变为原来的一半，故D错误。 12.答案为：BC；解析：图示时刻，ab、cd边切割磁感线的有效速率为零，产生的感应电动势为零，感应电流为零，A错误；根据线圈的转动方向，确定时线圈的位置，用右手定则可以确定线圈中的感应电流沿abcda方向，B正确；根据转速和频率的定义ω=2πf可知C正确；根据Em=nBSω，E=，I=可知电流有效值变为原来的2倍，D错误．   三         、计算题13.解：(1)电动势的最大值：Em=nBωL2=628 V根据闭合电路欧姆定律得Im==6.28 A故交变电流瞬时值表达式：i=6.28sin 100πt(A)。(2)电流的有效值I=Im由P=I2R得外电阻上的消耗功率： P=（Im）2R=1.95×103 W。(3)从计时开始到线圈转过过程中，平均感应电动势由E=n得=n=n·平均电流：==通过外电阻的电荷量：q=·Δt==1×10－2 C。 14.解：(1)线圈绕轴转动时，在电路中产生如图所示的交变电流。 此交变电流的最大值为Em=BSω=B2πn=π2Bnr2。(2)在转过周期的时间内，线圈一直切割磁感线，则产生的热量Q=。(3)在转过周期的时间内，电动势的平均值=通过R的电荷量q=Δt=Δt==。(4)根据电流的热效应，在一个周期内：Q=I2RT=·  故电流表的示数为I=.