（江蘇專版）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)跟蹤檢測(cè)（三十四）交變電流的產(chǎn)生及描述（含解析）

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1、課時(shí)跟蹤檢測(cè)（三十四） 交變電流的產(chǎn)生及描述 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：交變電流的產(chǎn)生和描述 1．如圖，各圖面積均為S的線圈均繞其對(duì)稱軸或中心軸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，能產(chǎn)生正弦交變電動(dòng)勢(shì)e＝BSωsin ωt的圖是(　　) 解析：選A　由題意可知，只有A、C圖在切割磁感線，導(dǎo)致磁通量在變化，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，A中從中性面開始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為e＝BSωsin ωt，C中從峰值面開始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為e＝BSωcos ωt，故A正確。 2.[多選]一單匝閉合線框從如圖所示位置開始，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，線框中的最大磁通量為Φm，最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為Em，

2、下列說法正確的是(　　) A．轉(zhuǎn)動(dòng)90°時(shí)磁通量為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也為零 B．當(dāng)磁通量為零時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 C．當(dāng)磁通量等于0.5Φm時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為0.5Em D．角速度的大小為ω＝ 解析：選BD　線框從題圖位置開始轉(zhuǎn)過90°時(shí)，正好處于中性面，磁通量最大，磁通量的變化率為零，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，A錯(cuò)誤。題圖線框與中性面垂直，磁通量為零，但磁通量的變化率最大，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，B正確。線框平面和中性面夾角為θ時(shí)穿過線框的磁通量為Φ＝Φmcos θ，所以當(dāng)磁通量為0.5Φm時(shí)，得θ＝60°，根據(jù)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式e＝Emsin θ，此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為Em，則C錯(cuò)誤。因?yàn)殡妱?dòng)勢(shì)

3、峰值Em＝BSω，最大磁通量Φm＝BS，則ω＝，D正確。 3.[多選]矩形線圈的匝數(shù)為50匝，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，穿過線圈的磁通量隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖所示，下列說法正確的是(　　) A．在t＝0.2 s和t＝0.4 s時(shí)線圈位于中性面 B．在t＝0.1 s和t＝0.3 s時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 C．1 s內(nèi)感應(yīng)電流方向改變5次 D．電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式為e＝50πcos (5πt) V 解析：選CD　在t＝0.2 s和t＝0.4 s時(shí)線圈中磁通量為零，處于與中性面垂直的位置，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；在t＝0.1 s和t＝0.3 s時(shí)線圈中磁通量最大，處于中性面位置，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

4、為零，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；磁通量變化的周期即交流電的周期，由題圖得交流電的周期T＝0.4 s，交流電的頻率f＝＝2.5 Hz，一個(gè)周期內(nèi)交流電的電流方向改變2次，則1 s 內(nèi)感應(yīng)電流方向改變5次，故C項(xiàng)正確；磁通量變化的周期為T＝0.4 s，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω＝＝ rad/s＝5π rad/s，由題圖得線圈磁通量的最大值Φm＝0.2 Wb，線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值Em＝NBSω＝NΦmω＝50×0.2×5π V＝50π V，起始時(shí)，線圈中磁通量為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，則電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式e＝Emcos ωt＝50πcos (5πt) V，故D項(xiàng)正確。 4.一交流發(fā)電機(jī)模型如圖1所示，用示波器觀察到它

5、產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)波形如圖2所示，則(　　) A．該感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值為5 V B．該發(fā)電機(jī)線圈的轉(zhuǎn)速為25 r/s C．t＝ s時(shí)，穿過發(fā)電機(jī)線圈的磁通量最大 D．t＝ s時(shí)，穿過發(fā)電機(jī)線圈的磁通量變化率最大 解析：選D　由題圖2可知，交流電的最大值為Em＝5 V，故有效值為E＝＝ V，故A錯(cuò)誤；交流電的周期T＝0.02 s，故轉(zhuǎn)速n＝＝50 r/s，故B錯(cuò)誤；交流電的角速度ω＝2πn＝100π rad/s，產(chǎn)生的交流電的瞬時(shí)值e＝5sin(100πt)V，當(dāng)t＝ s時(shí)，交流電的瞬時(shí)值e＝5sin 100π× V＝5 V，此時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，磁通量變化率最大，發(fā)電機(jī)線圈平面跟磁

6、感線平行，磁通量為零，故C錯(cuò)誤，D正確。 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：有效值的理解與計(jì)算 5．關(guān)于圖甲、乙、丙、丁，下列說法正確的是(　　) A．圖甲中電流的峰值為2 A，有效值為 A，周期為5 s B．圖乙中電流的峰值為5 A，有效值為2.5 A C．圖丙中電流的峰值為2 A，有效值為 A D．圖丁中電流的最大值為4 A，有效值為 A，周期為2 s 解析：選B　題圖甲是正弦式交變電流圖線，峰值(最大值)為2 A，有效值是峰值的，即 A，周期為4 s，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤；題圖乙電流大小改變但方向不變，所以不是交變電流，計(jì)算有效值時(shí)因?yàn)闊嵝?yīng)與電流方向無關(guān)，所以仍是峰值的，即2.5 A，所以選項(xiàng)B正

7、確；題圖丙是圖甲減半的脈沖電流，有效值不可能為峰值的，所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤；題圖丁是交變電流圖線，周期為2 s，根據(jù)有效值定義則有42×R×＋32×R×＝I2RT，解得電流有效值I＝2.5 A，所以選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 6．一含有理想變壓器的電路如圖甲所示，圖中理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為2∶1，電阻R1和R2的阻值分別為3 Ω和1 Ω，電流表、電壓表都是理想交流電表，a、b輸入端輸入的電流如圖乙所示，下列說法正確的是(　　) A．電流表的示數(shù)為 A B．電壓表的示數(shù)為 V C．0～0.04 s內(nèi)，電阻R1產(chǎn)生的焦耳熱為0.08 J D．0.03 s時(shí)，通過電阻R1的瞬時(shí)電流為0 解析：選

8、D　設(shè)電流表的示數(shù)為I1，則I12RT＝2R·＋()2R·，求得I1＝ A，A錯(cuò)誤；原線圈中電流只有交流部分電流才能輸出到副線圈中，故副線圈中電流交流部分的電流最大值為2 A，設(shè)副線圈交流電的有效值為I2，則I22RT＝2R·，求得I2＝ A，因此電壓表的示數(shù)為U＝I2R2＝ V，B錯(cuò)誤；在0～0.04 s內(nèi)，電阻R1產(chǎn)生的焦耳熱為Q＝I22R1t＝()2×3×0.04 J＝0.24 J，C錯(cuò)誤；由題圖可知，在0.03 s的前后，原線圈中的電流不變化，則副線圈中沒有感應(yīng)電流，所以通過電阻R1的瞬時(shí)電流為0，D正確。 7．[多選]如圖甲所示為一交變電壓隨時(shí)間變化的圖像，每個(gè)周期內(nèi)，前二分之一周

9、期電壓恒定，后二分之一周期電壓按正弦規(guī)律變化。若將此交流電連接成如圖乙所示的電路，電阻R阻值為100 Ω，則(　　) A．理想電壓表讀數(shù)為100 V B．理想電流表讀數(shù)為0.75 A C．電阻R消耗的電功率為56 W D．電阻R在100秒內(nèi)產(chǎn)生的熱量為5 625 J 解析：選BD　根據(jù)電流的熱效應(yīng)，一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量：Q＝T＝＋，解得U＝75 V，A錯(cuò)誤；電流表讀數(shù)I＝＝0.75 A，B正確；電阻R消耗的電功率P＝I2R＝56.25 W，C錯(cuò)誤；在100秒內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q＝Pt＝5 625 J，D正確。 8．如圖甲、乙、丙所示是三個(gè)具有相同I0和周期T的交變電流，分別通過三個(gè)相

10、同的電阻。下列說法正確的是(　　) A．在相同時(shí)間內(nèi)三個(gè)電阻發(fā)熱量相等 B．在相同時(shí)間內(nèi)，甲是丙發(fā)熱量的2倍 C．在相同時(shí)間內(nèi)，甲是乙發(fā)熱量的 D．在相同時(shí)間內(nèi)，乙發(fā)熱量最大，甲次之，丙的發(fā)熱量最小 解析：選C　甲的有效值為：I＝，由Q＝I2Rt可知一個(gè)周期內(nèi)甲的發(fā)熱量為：Q1＝I02RT；乙前后半個(gè)周期電流大小相等，故其發(fā)熱量為：Q2＝I02RT；丙只有前半個(gè)周期有電流，故其發(fā)熱量為：Q3＝I02R×T＝I02RT。故可知在相同時(shí)間內(nèi)，甲、丙發(fā)熱量相等，是乙發(fā)熱量的，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：交變電流“四值”的理解和應(yīng)用 9．[多選](2018·淮安八校聯(lián)考)如

11、圖所示，甲為一臺(tái)小型交流發(fā)電機(jī)構(gòu)造示意圖，線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間按余弦規(guī)律變化，其圖像如圖乙所示，電機(jī)線圈內(nèi)阻為2 Ω，匝數(shù)為1 000匝，外接燈泡的電阻為18 Ω，則(　　) A．在2.0×10－2 s時(shí)刻，電流表的示數(shù)為0.3 A B．發(fā)電機(jī)的輸出功率為3.24 W C．在1 s內(nèi)，回路中電流方向改變25次 D．在4.0×10－2 s時(shí)刻，穿過線圈的磁通量變化率為 Wb/s 解析：選AD　線圈相當(dāng)于電源，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為E＝＝ V＝6 V，內(nèi)阻r＝2 Ω，電表顯示的是有效值，根據(jù)閉合回路歐姆定律可得電路中的電流為I＝＝ A＝0.3 A，A正確；發(fā)電機(jī)的輸出功率為P輸

12、出＝EI－I2r＝6×0.3 W－0.32×2 W＝1.62 W，B錯(cuò)誤；從圖乙中可知交流電周期為T＝4×10－2 s，故在1 s內(nèi)，回路中電流方向改變n＝×2＝×2＝50次，C錯(cuò)誤；在4.0×10－2 s時(shí)刻，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，磁通量變化率最大，根據(jù)E＝n可得＝＝ Wb/s，D正確。 10.如圖為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)的原理圖，其矩形線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝×10－2T，線圈的面積S＝0.02 m2，匝數(shù)N＝400匝，線圈總電阻r＝2 Ω，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)和電刷與電阻R＝8 Ω連接，與電阻R并聯(lián)的交流電壓表為理想電表，線

13、圈的轉(zhuǎn)速n＝ r/s。在t＝0時(shí)刻，線圈平面與磁場(chǎng)方向平行，則下列說法正確的是(　　) A．交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間的變化關(guān)系是e＝8sin(100t)V B．交流電壓表的示數(shù)為8 V C．從t＝0時(shí)刻開始線圈平面轉(zhuǎn)過30°的過程中，通過電阻的電荷量約為5.66×10－3 C D．電阻R上的熱功率為6.4 W 解析：選C　線圈的轉(zhuǎn)速n＝ r/s，所以ω＝2πn＝100 rad/s，最大值為：Em＝NBSω＝8 V，則瞬時(shí)值為e＝8cos(100t)V，故A錯(cuò)誤；交流電壓表顯示的是路端電壓有效值，示數(shù)為＝6.4 V，故B錯(cuò)誤；從t＝0時(shí)刻開始轉(zhuǎn)過30°的過程中，通過電阻的電荷量為：q

14、＝＝ C≈5.66×10－3C，故C正確；電阻R上的熱功率為：P＝I2R＝2R＝5.12 W，故D錯(cuò)誤。 考點(diǎn)綜合訓(xùn)練 11．無線充電技術(shù)的發(fā)展給用戶帶來了極大的方便，可應(yīng)用于手機(jī)、電腦、智能穿戴、智能家居、醫(yī)療設(shè)備、電動(dòng)汽車等充電。如圖甲所示為手機(jī)無線充電工作原理的示意圖，由送電線圈和受電線圈組成。已知受電線圈的匝數(shù)為n＝50匝，電阻r＝1.0 Ω，在它的c、d兩端接一阻值R＝9.0 Ω的電阻。設(shè)在受電線圈內(nèi)存在與線圈平面垂直的磁場(chǎng)，其磁通量隨時(shí)間變化規(guī)律如圖乙所示，可在受電線圈中產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)最大值為20 V的正弦交流電，設(shè)磁場(chǎng)豎直向上為正。求： (1)在t＝π×10－3s時(shí)，受電線

15、圈中產(chǎn)生電流的大小，c、d兩端哪端電勢(shì)高？ (2)在一個(gè)周期內(nèi)，電阻R上產(chǎn)生的熱量； (3)從t1到t2時(shí)間內(nèi)，通過電阻R的電荷量。 解析：(1)由題圖乙知t＝π×10－3 s時(shí)受電線圈中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)最大為Em＝20 V 線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流的大小為It＝Im＝＝2.0 A 由楞次定律可以得到此時(shí)c端電勢(shì)高。 (2)通過電阻電流的有效值為I＝＝ A 電阻在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q＝I2RT＝5.7×10－2 J。 (3)線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值＝n 通過電阻電流的平均值為＝ 通過電阻的電荷量q＝·Δt 由題圖乙知，在～的時(shí)間內(nèi)，ΔΦ＝4×10－4 Wb 解得q＝n＝2×10

16、－3 C。 答案：(1)2.0 A　c端電勢(shì)高　(2)5.7×10－2 J　 (3)2×10－3 C 12．(2018·蘇錫常鎮(zhèn)一模)一個(gè)圓形線圈，共有n＝10匝，其總電阻r＝4.0 Ω，線圈與阻值R0＝16 Ω的外電阻連成閉合回路，如圖甲所示。線圈內(nèi)部存在著一個(gè)邊長(zhǎng)l＝0.20 m的正方形區(qū)域，其中有分布均勻但強(qiáng)弱隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)，圖乙顯示了一個(gè)周期內(nèi)磁場(chǎng)的變化情況，周期T＝1.0×10－2 s，磁場(chǎng)方向以垂直線圈平面向外為正方向。求： (1)t＝T時(shí)刻，電阻R0上的電流大小和方向； (2)0～時(shí)間內(nèi)，流過電阻R0的電量； (3)一個(gè)周期內(nèi)電阻R0的發(fā)熱量。 解析：(1)0 ～內(nèi)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小E1＝n＝，可得E1＝8 V 電流大小I1＝，可得I1＝0.4 A 電流方向b到a。 (2)同(1)可得～內(nèi)，感應(yīng)電流大小I2＝0.2 A 流過電路的電量q＝I1＋I(xiàn)2 得q＝1.5×10－3 C。 (3)Q＝I12R0＋I(xiàn)22R0 得Q＝1.6×10－2 J。 答案：(1)0.4 A，電流方向b到a　(2)1.5×10－3 C (3)1.6×10－2 J 8