【物理】2020届一轮复习第十章第1讲　交变电流的产生及其描述作业（江苏专用）

【物理】2020届一轮复习第十章第1讲　交变电流的产生及其描述作业（江苏专用）

第1讲　交变电流的产生及其描述 一、单项选择题 ‎1.(2018无锡期末)如图,单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO'匀速转动(按俯视沿逆时针的方向),某时刻磁感线与线圈平面所成锐角为30°,从此时开始计时,流过边ab的电流随时间变化的图线是(以abcda为电流正向)(　　)‎ 答案　D　线圈从图示位置开始转动时,磁通量增加,从左向右看,磁场方向向里,根据楞次定律,产生的感应磁场方向向外,则此时电流沿adcba方向,为负方向,线圈逐渐向中性面靠近,磁通量变化率不断减小,即感应电流不断减小,D正确。‎ ‎2.一矩形线圈在匀强磁场中转动,产生交变电流的电动势为e=220‎2‎ sin 100πt(V),对于这个交变电流的说法正确的是(　　)‎ A.此交变电流的频率为100 Hz,周期为0.01 s B.此交变电流电动势的有效值为220 V C.耐压为220 V的电容器能够在该交变电路中使用 D.t=0时,线圈平面与中性面垂直,此时磁通量为零 答案　B　由电动势瞬时值表达式可知,此交变电流的频率为50 Hz,周期为0.02 s,电动势的有效值为220 V,最大值为220‎2‎ V,耐压为220 V的电容器不能使用,故A、C选项错误,B选项正确;当t=0时,电动势的瞬时值为零,说明t=0时线圈处于中性面位置,通过线圈的磁通量最大,故D选项错误。‎ ‎3.某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动,产生的交变电流的图像如图所示,由图中信息可以判断(　　)‎ A.在A、C时刻线圈处于中性面位置 B.在B、D时刻穿过线圈的磁通量为零 C.从A~D线圈转过的角度为2π D.若从O~D历时0.02 s,则在1 s内交变电流的方向改变了100次 答案　D　由题中交变电流的图像可知,在A、C时刻产生的感应电流最大,对应的感应电动势最大,线圈平面与中性面垂直,选项A错误;在B、D时刻感应电流为零,对应的感应电动势为零,即磁通量的变化率为零,此时磁通量最大,选项B错误;从A~D,经历的时间为‎3‎‎4‎周期,线圈转过的角度为‎3‎‎2‎π,选项C错误;若从O~D历时0.02 s,则交变电流的周期为0.02 s,而一个周期内电流的方向改变两次,所以1 s内交变电流的方向改变了100次,选项D正确。‎ ‎4.(2017东台模拟)电感对交变电流有阻碍作用,下列说法正确的是(　　)‎ A.线圈的自感系数越大,感抗一定越大 B.交流的频率越小,感抗一定越小 C.高频扼流圈可以用来“通直流,阻高频”‎ D.低频扼流圈可以用来“通交流,阻直流”‎ 答案　C　‎ ‎5.甲、乙图分别表示两种电压的波形,其中甲图所示的电压按正弦规律变化。下列说法正确的是(　　)‎ A.甲图表示交流电,乙图表示直流电 B.甲图电压的有效值为220 V,乙图电压的有效值小于220 V C.乙图电压的瞬时值表达式为u=220‎2‎ sin 100πt(V)‎ D.甲图电压经过匝数比为1∶10的变压器变压后,频率变为原来的10倍 答案　B　由于两图中表示的电流方向都随时间做周期性变化,因此都为交流电,A项错误;图甲电压的有效值为220 V,由于对应相同时刻,图甲电压大于或等于图乙电压,根据有效值的定义可知,图甲有效值要比图乙有效值大,故B项正确;图乙电压随时间不是按正弦规律变化,C项错误;理想变压器变压后,改变的是电压,而频率不发生变化,D项错误。‎ 二、多项选择题 ‎6.(2018常州一模)在图甲所示电路中,流过二极管D的电流iD如图乙所示,该电流可以看成是一个恒定电流和一个交变电流的叠加,流过电感和电容的电流分别为iL、iC。下列关于iL、iC随时间t变化的图像中,可能正确的是(　　)‎ 答案　BC　电容通交流,隔直流,电感通直流通低频,阻高频,故B、C项可能正确。‎ ‎7.(2018江苏四市一模)如图甲所示为风力发电的简易模型图,在风力的作用下,风叶带动与其固定在一起的永磁铁转动,转速与风速成正比。某一风速时,线圈中产生的正弦式电流如图乙所示,则(　　)‎ A.电流的表达式i=0.6 sin 10πt(A)‎ B.磁铁的转速为10 r/s C.风速加倍时电流的表达式i'=1.2 sin 10πt(A)‎ D.风速加倍时线圈中电流的有效值为‎3‎‎2‎‎5‎ A 答案　AD　通过图乙可知Im=0.6 A,T=0.2 s,ω=‎2πT=10π rad/s,故电流的表达式为i=0.6 sin 10πt(A),A项正确;磁体的转速为n=‎1‎T=5 r/s,B项错误;风速加倍时,根据Em=nBSω可知感应电动势加倍,形成的电流加倍,故电流表达式变为i'=1.2 sin 20πt(A),C错误;风速加倍时,Im=1.2 A,有效值I=Im‎2‎=‎3‎‎2‎‎5‎ A,D项正确。‎ ‎8.如图,M为半圆形导线框,圆心为OM,N是圆心角为直角的扇形导线框,圆心为ON,两导线框在同一竖直面(纸面)内,两圆弧半径相等;过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场,磁场方向垂直于纸面。现使线框M、N在t=0时从图示位置开始,分别绕垂直于纸面且过OM和ON的轴,以相同的周期T逆时针匀速转动,则(　　)‎ A.两导线框中均会产生正弦交流电 B.两导线框中感应电流的周期都等于T C.在t=T‎8‎时,两导线框中产生的感应电动势相等 D.两导线框的电阻相等时,两导线框中感应电流的有效值也相等 答案　BC　两导线框进入磁场过程中,匀速转动切割磁感线产生感应电动势的大小不变,选项A错误;导线框的转动周期为T,则感应电流的周期也为T,选项B正确;在t=T‎8‎时,两导线框切割磁感线的有效长度相同,两导线框中产生的感应电动势相等,选项C正确;在一个周期内,M导线框中一直有感应电流,N导线框中只有一半时间有感应电流,所以两导线框的电阻相等时,感应电流的有效值不相等,选项D错误。‎ ‎9.(2018淮安八校联考)如图所示,甲为一台小型交流发电机构造示意图,线圈逆时针转动,产生的电动势随时间按余弦规律变化,其图像如图乙所示,电机线圈内阻为2 Ω,匝数为1000匝,外接灯泡的电阻为18 Ω,则(　　)‎ A.在t=2.0×10-2 s时,电流表的示数为0.3 A B.发电机的输出功率为3.24 W C.在1 s内,回路中电流方向改变25次 D.在t=4.0×10-2 s时刻,穿过线圈的磁通量变化率为‎3‎‎2‎‎500‎ Wb/s 答案　AD　线圈相当于电源,产生的电动势为E=em‎2‎=‎6‎‎2‎‎2‎ V=6 V,内阻r=2 Ω,电表显示的是有效值,根据闭合电路欧姆定律可得电路中的电流为I=ER+r=‎6‎‎18+2‎ A=0.3 A,A正确;发电机的输出功率为P输出=EI-I2r=6×0.3 W-0.32×2 W=1.62 W,B错误;从图乙中可知交流电周期为T=4×10-2 s,故在1 s内,回路中电流方向改变n=‎1‎T×2=‎1‎‎4×1‎‎0‎‎-2‎×2=50次,C错误;在t=4.0×10-2 s时刻,感应电动势最大,磁通量变化率最大,根据Em=nΔΦΔt可得ΔΦΔt=Emn=‎3‎‎2‎‎500‎ Wb/s,D正确。‎ 三、非选择题 ‎10.(2018南京、盐城一模)旋转磁极式发电机通过磁极的旋转使不动的线圈切割磁感线而产生感应电流,其原理示意图可简化为:如图所示,固定不动的单匝矩形线圈abcd的电阻为r,外电阻为R,磁场绕转轴OO'匀速转动,角速度为ω。图中的电压表为理想电表,示数为U。求:‎ ‎　　(1)发电机线圈内阻消耗的功率;‎ ‎(2)从图示位置开始计时,t=0时,通过外电阻R的电流及方向;‎ ‎(3)从图示位置开始计时,t=T‎4‎时,穿过矩形线圈abcd的磁通量。‎ 答案　(1)UR‎2‎r　(2)‎2‎UR　方向自左向右 ‎(3)‎‎2‎U(R+r)‎Rω 解析　(1)根据热功率公式可知,Pr=UR‎2‎r;‎ ‎(2)旋转磁极式发电机产生正弦式交变电流,根据正弦式交变电流的最大值与有效值的关系可知,Um=‎2‎U,所以电流I=‎2‎UR,根据“楞次定律”可知,电流方向为自左向右;‎ ‎(3)从图示位置开始计时经过T‎4‎,线圈处在中性面位置,所以有Em=BSω,磁通量Φ=BS,由以上各式可解得Φ=‎2‎U(R+r)‎ωR。‎ ‎11.(2018南京、盐城二模)如图甲所示,正方形闭合线圈abcd边长为10 cm,总电阻为2.0 Ω,匝数为100匝,放在垂直于纸面向里的匀强磁场中,磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示。求:‎ ‎(1)在0~2 s内线圈中感应电动势的大小;‎ ‎(2)在t=1.0 s时线圈的ad边所受安培力的大小和方向;‎ ‎(3)线圈中感应电流的有效值。‎ 答案　(1)1 V　(2)5.0 N　方向向右　(3)‎2‎‎2‎ A 解析　(1)设在0~2 s内线圈中感应电动势的大小为E1=nΔΦΔt=nSΔB‎1‎Δt‎1‎=1 V ‎(2)在t=1.0 s时,I1=E‎1‎R=0.5 A,由图可知,B1=1 T,则F=nB1I1L=5.0 N 根据楞次定律,流过ad边的电流方向由a到d,由左手定则可知,ad边所受安培力的方向向右。‎ ‎(3)在0~2 s内I1=0.5 A 在2~3 s内,线圈中感应电动势的大小为E2,E2=nΔΦΔt=nSΔB‎2‎Δt‎2‎=2 V,I2=E‎2‎R=1 A 设线圈中感应电流的有效值为I,则I‎1‎‎2‎Rt1+I‎2‎‎2‎Rt2=I2Rt,解得I=‎2‎‎2‎ A