2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時作業(yè)29 交變電流的產(chǎn)生及描述（含解析）一、單項選擇題1一交流電壓為u100sin100t V，由此表達(dá)式可知()A用電壓表測該電壓其示數(shù)為50 VB該交流電壓的周期為0.02 sC將該電壓加在“100 V100 W”的燈泡兩端，燈泡的實際功率小于100 WDt1/400 s時，該交流電壓的瞬時值為50 V解析：電壓有效值為100 V，故用電壓表測該電壓其示數(shù)為100 V，A項錯誤；100 rad/s，則周期T0.02 s，B項正確；該電壓加在“100 V100 W”的燈泡兩端，燈泡恰好正常工作，C項錯；t1/400 s代入瞬時值表達(dá)式得電壓的瞬時值為100 V，D項錯答案：B2.如圖，實驗室一臺手搖交流發(fā)電機(jī)，內(nèi)阻r1.0 ，外接R9.0 的電阻閉合開關(guān)S，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子以某一轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生的電動勢e10sin10t V，則()A該交變電流的頻率為10 HzB該電動勢的有效值為10 VC外接電阻R所消耗的電功率為10 WD電路中理想交流電流表的示數(shù)為1.0 A解析：由交變電流電動勢的表達(dá)式e10sin10t VEmsint可知，該交變電流的頻率為fHz5 Hz，A錯誤該交變電流電動勢的有效值EVV10 V，B錯誤電流的有效值IA1.0 A，外接電阻R所消耗的電功率PRI2R1.02×9.0 W9 W，故C錯誤，D正確答案：D3.如圖所示為小型旋轉(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)磁場中繞垂直于磁場方向的固定軸OO以角速度勻速轉(zhuǎn)動，線圈的面積為S、匝數(shù)為n、線圈總電阻為r，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)和電刷與電阻R連接，與電阻R并聯(lián)的交流電壓表為理想電表在t0時刻，線圈平面與磁場方向平行，則下列說法正確的是()A交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動勢的最大值EmBSB交流電壓表的示數(shù)為C線圈從t0時刻開始轉(zhuǎn)過90°的過程中，通過電阻的電荷量為D線圈從t0時刻開始轉(zhuǎn)過90°的過程中，電阻產(chǎn)生的熱量為解析：交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電動勢的最大值EmnBS，A錯誤；因為交流電壓表是測量電阻R兩端的電壓有效值，所以交流電壓表的示數(shù)為，B正確；線圈從t0時刻開始轉(zhuǎn)過90°的過程中，通過電阻的電荷量是按平均值求解，即利用q，C錯誤；線圈從t0時刻開始轉(zhuǎn)過90°的過程中，電阻產(chǎn)生的熱量按有效值計算，即Q2R××，D錯誤答案：B4.如圖所示，閉合金屬線框曲線部分恰好是半個周期的正弦曲線，直線部分長度為0.4 m，線框的電阻為1 ，若線框從虛線位置開始以2 m/s的速度勻速進(jìn)入足夠大的勻強(qiáng)磁場(線框直線部分始終與磁場右邊界垂直)，這個過程中線框釋放出的焦耳熱為0.4 J，線框中電流隨時間變化的關(guān)系式為()Ai2sin10t A Bisin10t ACi2sin5t A Disin5t A解析：設(shè)該正弦式交流電的電流有效值為I，由題意可得QI2Rt，其中t0.2 s，解得I A，所以該正弦式交流電的最大值為ImI2 A，金屬線框從圖示的位置到完全進(jìn)入磁場為半個周期，故T20.4 s，5 rad/s，所以正弦式交流電的表達(dá)式為i2sin5t(A)，C正確答案：C5電阻R1、R2與交流電源按照如圖甲所示方式連接，R110 ，R220 .合上開關(guān)S后，通過電阻R2的正弦式交變電流i隨時間t變化的情況如圖乙所示，則()A通過R1的電流有效值是 ABR1兩端的電壓有效值是6 VC通過R2的電流的最大值是 ADR2兩端的電壓最大值是6 V解析：由圖可知通過R2的電流的最大值，為0.6 A，由I，可知通過R2的電流有效值為0.6 A，由于R1與R2串聯(lián)，所以通過R1的電流的有效值為0.6 A，A、C錯誤；R1兩端電壓的有效值為U1IR16 V，B正確；R2兩端電壓的最大值為Um2ImR20.6×20 V12 V，D錯誤答案：B二、多項選擇題6.如圖所示，在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動的矩形線圈的周期為T，轉(zhuǎn)軸O1O2垂直于磁場方向，線圈電阻為2 .從線圈平面與磁場方向平行時開始計時，線圈轉(zhuǎn)過60°時的感應(yīng)電流為1 A那么()A線圈消耗的電功率為4 WB線圈中感應(yīng)電流的有效值為2 AC任意時刻線圈中的感應(yīng)電動勢為e4cos tD任意時刻穿過線圈的磁通量為sin t解析：從線圈平面平行于磁感線開始計時，交變電流的感應(yīng)電動勢的表達(dá)式為eEmcos t，則感應(yīng)電流icos t，由題給條件有1 A× A，解得Em4 V，則Im2 A，I A，線圈消耗的電功率PI2R4 W，A正確，B錯誤；e4cos t4cos t，C正確；由EmBSm得m，故任意時刻sin t，D錯誤答案：AC7如圖所示，圖甲和圖乙分別表示正弦脈沖波和方波式的交變電流與時間的變化關(guān)系若使這兩種電流分別通過兩個完全相同的電阻，經(jīng)過1 min的時間，則()A圖甲所示交變電流的有效值為 AB圖乙所示交變電流的有效值為 AC兩電阻消耗的電功之比為13D兩電阻消耗的電功之比為31解析：設(shè)題圖甲、乙所示交變電流的有效值分別為I1、I2，則2×R×2×10202×R×2×102IR×6×102，解得I1 A，而I21 A，A正確，B錯誤；由WI2Rt得W1W2II13，C正確，D錯誤答案：AC8.如圖所示，交流發(fā)電機(jī)的矩形線圈邊長abcd0.4 m，adbc0.2 m，線圈匝數(shù)N100，電阻r1 ，線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.2 T的勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸以100 rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動，外接電阻R9 ，以圖示時刻開始計時，則()A電動勢瞬時值為160sin100t VBt0時線圈中磁通量變化率最大Ct s時線圈中感應(yīng)電動勢最大D交變電流的有效值是8 A解析：圖示時刻線圈平面垂直于中性面，電動勢的瞬時值eNBScos t100×0.2×(0.4×0.2)×100·cos100t V160cos100t V，A錯誤；圖示時刻即t0時，0，但最大，B正確；t s時，eEm，C正確；交變電流的有效值是8，A，D正確答案：BCD三、非選擇題9如圖甲所示，為一臺小型發(fā)電機(jī)的示意圖，單匝線圈逆時針轉(zhuǎn)動若從中性面開始計時，產(chǎn)生的電動勢隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示已知發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻為1.0 ，外接燈泡的電阻為9.0 .(1)寫出流經(jīng)燈泡的瞬時電流的表達(dá)式；(2)求轉(zhuǎn)動過程中穿過線圈的最大磁通量；(3)線圈勻速轉(zhuǎn)動一周的過程中，求外力所做的功解析：(1)由圖乙得eEmsint6sin100t V則電流ie/(Rr)sin100t A.(2)線圈產(chǎn)生的交變電動勢的最大值：EmBS由圖乙可知電動勢的最大值Em6 V線圈轉(zhuǎn)動的角速度：100 rad/s轉(zhuǎn)動過程中穿過線圈的最大磁通量BSEm/2.7×102 Wb.(3)線圈產(chǎn)生的交變電動勢的有效值EEm/6 V線圈產(chǎn)生的電功率：PEI線圈勻速轉(zhuǎn)動一周的過程中產(chǎn)生的電能E電PTT根據(jù)功能關(guān)系，外力所做的功WE電T7.2×102 J.答案：(1)isin100t A(2)2.7×102 Wb(3)7.2×102 J10如圖所示，一固定的矩形導(dǎo)體線圈水平放置，線圈的兩端接一只小燈泡，在線圈所在空間內(nèi)存在著與線圈平面垂直的均勻分布的磁場已知線圈的匝數(shù)n100匝，總電阻r1.0 ，所圍成矩形的面積S0.040 m2，小燈泡的電阻R9.0 ，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間按如圖乙所示的規(guī)律變化，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢瞬時值的表達(dá)式為enB0Scost，其中B0為磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值，T為磁場變化的周期，不計燈絲電阻隨溫度的變化求：(1)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的最大值；(2)小燈泡消耗的電功率；(3)在磁感應(yīng)強(qiáng)度變化的0時間內(nèi)，通過小燈泡的電荷量解析：(1)由enB0Scost可知最大值EmnB0S·8 V(2)電路中電流的最大值Im AI AP燈I2R2.88 W(3)n·Sq·t由得：qn4×103 C答案：(1)8 V(2)2.88 W(3)4×103 C11如圖甲所示，長、寬分別為L1、L2的矩形金屬線框位于豎直平面內(nèi)，其匝數(shù)為n，總電阻為r，可繞其豎直中心軸O1O2轉(zhuǎn)動線框的兩個末端分別與兩個彼此絕緣的銅環(huán)C、D(集流環(huán))焊接在一起，并通過電刷和定值電阻R相連線框所在空間有水平向右均勻分布的磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示，其中B0、B1和t1均為已知在0t1的時間內(nèi)，線框保持靜止，且線框平面和磁場垂直；t1時刻后線框在外力的驅(qū)動下開始繞其豎直中心軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動求：(1)0t1時間內(nèi)通過電阻R的電流大??；(2)線框勻速轉(zhuǎn)動后，在轉(zhuǎn)動一周的過程中電流通過電阻R產(chǎn)生的熱量；(3)線框勻速轉(zhuǎn)動后，從圖甲所示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中，通過電阻R的電荷量解析：(1)0t1時間內(nèi)，線框中的感應(yīng)電動勢En根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，通過電阻R的電流I(2)線框產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的最大值EmnB1L1L2感應(yīng)電動勢的有效值EnB1L1L2通過電阻R的電流的有效值I線框轉(zhuǎn)動一周所需的時間t此過程中，電阻R產(chǎn)生的熱量QI2RtR2(3)線框從圖甲所示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中，平均感應(yīng)電動勢n平均感應(yīng)電流通過電阻R的電荷量qt答案：(1)(2)R2(3)