(课标通用版)2022版高考物理总复习第十一章01第1讲交变电流的产生和描述精练(含解析).pdf

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〔课标通用版〕2022版高考物理
总复****第十一章01第1讲交变
电流的产生和描述精练〔含解
析〕:.
第1讲交变电流的产生和描述
A组根底过关

e=200√2·sin100πt(V),那么()

=0时,线圈平面恰好与中性面垂直
1
=s时,e到达峰值
200
√2V
答案C由交变电流的电动势瞬时值表达式
e=nBSω·sinωt可知,该交变电流的频率
100π
f==Hz=50Hz,选项A错误;在t=0时,电动势瞬时
2π2π
值为0,线圈平面恰好位于中性面处,选项B错误;当
1
t=s时,e到达峰值E=200√2V,选项C正确;该交变电
m
200
流的电动势的有效值E=m=200V,选项D错误。
√2
2.(2022陕西榆林期末)矩形线圈的匝数为50匝,在匀
强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时,穿过线圈的磁
2:.
通量随时间的变化规律如下图,以下结论正确的选项是
()
==,感应电动势最大
==,感应电动势改变方向

=,磁通量变化率最大,其值为100πWb/s
答案C在t==,穿过线圈的磁通量
最大,此时感应电动势为零,电动势改变方向,选项A、B
错误;感应电动势的最大值是
2π2π
E=NBSω=NΦ·=50××V=50πV,选项C正确;
mm

在t=,穿过线圈的磁通量为零,但是磁通量变化
率最大,其值为
Δ2π2π
=BSω=Φ·=×Wb/s=πWb/s,选项D错误。
m

、R与交流电源按照图甲所示方式连
12
接,R=10Ω,R=20Ω。合上开关S后,通过电阻R的正
122
3:.
弦式交变电流i随时间t变化的情况如图乙所示。那么
()

1

1
√2A
2
√2V
2
答案B首先从i-t图像中找出交变电流的最大
值,I=√2A,由正弦式交变电流最大值与有效值的关
m
系I=√2I,可知有效值I=,由于R与R串联,所以
m12
通过R、,选项A、C错;R两
121
端电压有效值为U=IR=6V,选项B对;R两端电压最大
112
值为U=IR=√2×20V=12√2V,选项D错。
2mm2
4.(多项选择)如图1所示,在匀强磁场中,一矩形金属
线圈两次分别以不同的转速,绕与磁感线垂直的轴匀速
转动,产生的交变电动势图像如图2中曲线a、b所示,
那么()
4:.
=0时刻线圈平面均与中性面重合
、b对应的线圈转速之比为2∶3


答案AC由题图2知t=0时两次转动产生的瞬时电动
势都等于零,故A正确。由图2知两次转动所产生的交
变电动势的周期之比T∶T=2∶3,再由周期与转速的
ab
1
关系n=得n∶n=3∶2,故B错误。因T=4×10-2s,故
aba
12π
f==25Hz,C正确。因E=15V,而E=NBSω=,
amam
故E=E=10V,E=m=5√2V,D错误。
mbmab√2
、
磁场中,磁场方向垂直于线圈平面,从某时刻起穿过线
圈的磁通量按如下图规律变化,那么线圈中产生的交变
电流的有效值为()
5:.
√√
答案B0~1s内线圈中产生的感应电动势
Δ
E=n1=100×=1V,1~
1
Δ
1

电动势E=n2=100×V=5V,在一个周期内产生的
2

2
22
热量Q=Q+Q=1t+2t=12J,根据交变电流有效值的定
1212
义得电流有效值I==2√5A,故B正确,A、C、
√
(+)
12
D错误。
6.(多项选择)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体转动,
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,那么()
甲
6:.
乙
=(A)

'=(A)
3√2

5
答案AD由题图乙可知
2π
I=,T=,ω==10πrad/s,故电流的表达式为
m
i=(A),A正确;永磁体的转速为
1
n==5r/s,B错误;风速加倍时转速加倍,根据
E=NBSω=NBS·2πn可知感应电动势加倍,形成的电流
m
加倍,故电流表达式变为i'=(A),C错误;
3√2
风速加倍时,I=,有效值I=m=A,D正确。
m
√25
,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)。那么线框内产生的感应电流的有效
值为()
7:.
2ω√2B2ω√2B2ω2ω
.
2244
答案D扇形闭合导线框切割磁感线的有效长度始终
是半径L,平均速度v=,导线框进磁场和出磁场时有
2
感应电流产生,由法拉第电磁感应定律和有效值的定义
2ω22ω
有:E=,×=I2RT,可得I=,故D正确,A、B、
244
C错误。
8.(2022江西八校联考)将硬导线中间一段折成半圆形,
使其半径为R,让它在磁感应强度为B、方向如下图的匀
强磁场中绕轴MN匀速转动。导线在a、b两处通过电刷
与外电路连接,外电路接有额定功率为P、电阻为r的
小灯泡并正常发光。电路中除灯泡外,其余局部的电阻
不计,那么以下说法中正确的选项是()
√2

π22B
8:.
√

π22B
°过程中,通过小灯
π2B
泡的电荷量为
°过程中,通过小灯
泡的电荷量为零
答案A转动的半圆形硬导线切割磁感线,产生感应
电动势直接给灯泡供电,因灯泡此时正常发光,那么其
功率为P,电阻为r,设半圆形硬导线的转速为n,那么感
12
·π·2π2
应电动势的有效值E=2,由公式P=得
有2
√
√2
2
=P·r,可求得n=,那么A对、B错;半圆形硬
有π22B
导线从图示位置转90°的过程中,通过灯泡的电荷量
12
·π2
ΔπB
q==2=,那么C、D错。
2
,
正弦交流电的每一个二分之一周期中,前面四分之一周
期被截去,那么现在电灯上电压的有效值为()
9:.

m2
√32
答案D设电灯的阻值为R,正弦式交流电压的有效
值与峰值的关系是U=m,由于一个周期内半个周期有
√2
交流电压,一个周期内交流电产生的热量为
22
Q=t=m·,设交流电压的有效值为U,由电流热效
0
22
22
应得Q=m·=0·T,所以该交流电压的有效值U=m。
0
222
选项D正确。
10.(多项选择)(2022贵州贵阳适应性考试)有一种自
行车,它有能向自行车车头灯泡供电的小型发电机,其
原理示意图如图甲所示;图中N、S是一对固定的磁极,
磁极间有一固定在绝缘转轴上的矩形线圈,转轴的一端
有一个与自行车后轮边缘接触的摩擦轮。如图乙所示,
当后轮转动时,因摩擦而带动摩擦轮转动,从而使线圈
在磁场中转动而产生电流给车头灯泡供电。关于此装置,
以下说法正确的选项是()

10:.

,就可以知道后轮转一周的
时间里摩擦轮转动的圈数
,穿过线圈的磁通量的变化率越大
答案AC自行车匀速行驶时,摩擦轮匀速转动,从而
带动线圈在磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动,产生
交流电,故A正确;行驶速度会影响感应电动势的大小,
所以影响灯泡的亮度,故B错误;摩擦轮和后轮具有相
同的线速度,如果知道了半径关系,就能知道角速度关
系,也就能知道转速关系,故C正确;线圈匝数不影响穿
过线圈的磁通量的变化率的大小,故D错误。
11.(多项选择)(2022黑龙江大庆检测)如下图,N匝矩
形导线框在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴OO'匀速
转动,导线框面积为S,导线框的电阻、电感均不计,外
电路接有电阻R、理想电流表A和二极管D。电流表的
示数为I。二极管D具有单向导电性,即正向电阻为零,
反向电阻无穷大。以下说法正确的选项是()
11:.
2

4

,导线框中的磁通量最大,瞬
时电动势为零
,导线框中的磁通量最大,瞬
时电动势最大
答案AC导线框产生的最大感应电动势E=NBSω;根
m
据二极管的特点可知,在一个周期内有半个周期回路中
有电流,根据交流电电流的热效应可知
2
2
()R·=I2RT,解得ω=,故A正确,B错误;
√2R2
导线框转到题图示位置时,导线框位于中性面处,导线
框中的磁通量最大,瞬时电动势为零,故C正确,D错误。
12.(多项选择)如下图,某电路上接有保险丝、交流电压
表、“220V900W〞的电饭锅及“220V200W〞的抽
油烟机。现接入u=311sin100πt(V)的交流电,以下说
法正确的选项是()
12:.



,保险丝的额定电流不能小于
5A
答案BD由u=311sin100πt(V)知,电压最大值
100π
U=311V,有效值为U=m=220V,f=Hz=50Hz,1s内电
m√2
2π
流方向改变100次,应选项A错误,B正确;电饭锅的电
900W
功率为抽油烟机电功率的=,但抽油烟机不是
200W
纯电阻元件,其热功率小于200W,应选项C错误;电路正
1100
常工作时的总功率P=1100W,此时电流I==A=5A,应
220
选项D正确。
B组能力提升
,闭合金属线框曲线局部恰好是半个周期的
正弦曲线,,线框的电阻为1Ω,假
设线框从虚线位置开始以2m/s的速度匀速进入足够大
的匀强磁场(线框直线局部始终与磁场右边界垂直),这
13:.
,线框中电流随
时间变化的关系式为()
=2sin10πt(A)=√2sin10πt(A)
=2sin5πt(A)=√2sin5πt(A)
答案C由题可知,闭合金属线框的曲线局部是半个
周期的正弦曲线,那么其有效切割长度l做正弦规律变
化,根据E=Blv可知线框中产生半个周期的正弦式交流
电,如下图:
设该电流的有效值为I,由题意可得Q=I2Rt,又
t==,解得I=√2A,所以该正弦式交流电的最大值
为I=√2I=2A;金属线框从图示位置到完全进入磁场为
m
2π
半个周期,故T=2=,ω==5πrad/s,所以电流的
表达式为i=2sin5πt(A),C正确。
14:.
=120√2sinωt(V)、频率为50Hz的交变电流,
把它加在激发电压和熄灭电压均为u=60√2V的霓虹灯
0
的两端。
(1)求在一个小时内,霓虹灯发光时间有多长?
(2)试分析为什么人眼不能感到这种忽明忽暗的现
1
象。(已知人眼的视觉暂留时间约为s)
16
答案(1)2400s(2)见解析
解析(1)如下图,画出一个周期内交变电流的u-t图
1
像,其中阴影局部(前个周期内)对应的时间t表示霓
1
4
虹灯不能发光的时间,根据对称性,一个周期内霓虹灯
不能发光的时间为4t
1
当u=u=60√2V时
0
1
由u=120√2sinωt(V)、f=50Hz,求得t=s
1
600
再由对称性知一个周期内能发光的时间
15:.
111
t=T-4t=s-4×s=s
1
5060075
那么一个小时内霓虹灯发光的时间
36001
t=×s=2400s
总

(2)很明显霓虹灯在工作过程中是忽明忽暗的,而
1
熄灭的时间只有s(如图中t~t那段时间),由于人的
23
300
1
眼睛具有视觉暂留现象,而这个视觉暂留时间约为s
16
1
远大于s,因此经过灯光刺激的人眼不会因为短暂的
300
熄灭而有所感觉。
16