2022版高考物理一轮复习训练：第11章 第1讲 交变电流的产生和描述

第十一章　第1讲

知识巩固练习

1．(2021年上饶名校模拟)手摇发电机产生的正弦交流电经变压器给灯泡L供电，其电路如图所示．当线圈以角速度ω匀速转动时，电压表示数为U，灯泡正常发光．已知发电机线圈的电阻为r，灯泡正常发光时的电阻为R，其他电阻可忽略，变压器原线圈与副线圈的匝数比为k，变压器可视为理想变压器．则(　　)

A．灯泡的额定电压为

B．灯泡的额定功率为

C．发电机线圈中产生的电动势最大值为U

D．从中性面开始计时，原线圈输入电压的瞬时值表达式为u＝Ucos ωt

【答案】A

【解析】电压表测量的是原线圈的电压有效值，因为此时灯泡正常发光，则灯泡的额定电压等于此时副线圈的电压，由＝k得灯泡的额定电压UL＝，A正确．灯泡的额定功率PL＝＝，B错误．副线圈的电流IL＝＝，原、副线圈的电流之比＝，故原线圈的电流I1＝.因此发电机线圈中产生的电动势的有效值E＝U＋I1r，最大值Em＝E＝U，C错误．输入电压最大值为U，则从中性面开始计时，原线圈输入电压的瞬时值表达式为u＝Usin(ωt)．D错误．

2．(2021年榆林质检)图甲为小型交流发电机的示意图．在匀强磁场中，矩形金属线圈绕与磁场方向垂直的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的规律为图乙中的正弦曲线．已知发电机线圈的内阻为5 Ω，外接灯泡的电阻为95 Ω，其他电阻不计，则(　　)

　A．t＝0.005 s时穿过线圈的磁通量最大

B．1 s内线圈中的电流方向改变50次

C．灯泡两端的电压为19 V

D．0～0.01 s内通过灯泡的电量为零

【答案】C

【解析】由图乙可知t＝0.005 s时感应电动势最大，处于与中性面垂直位置上，穿过线圈的磁通量为零，A错误；由图乙可知周期T＝0.02 s，线框每转一周电流方向改变两次，每秒电流方向改变100次，B错误；由图乙可知交流电电动势的最大值Em＝20 V，有效值E＝＝20 V，根据闭合电路的分压特点得灯泡两端的电压为U＝E＝19 V，C正确；根据q＝得0～0.01 s时间内通过灯泡的电量q＝，而Em＝nBSω，ω＝，得q≈1.8×10－3 C，D错误．

3．(2021届武汉名校月考)如图所示，导轨OPQS的电阻忽略不计，OM是有一定电阻可绕O转动的金属杆，M可在PQS上自由滑动．空间存在与导轨平面垂直的匀强磁场，磁感应强度的大小为B．先让OM从OQ位置以角速度ω1沿逆时针方向匀速转到OS位置(过程Ⅰ)；再将OM固定在OS位置，使整个装置以OQ为轴，以角速度ω2匀速转动90°(过程Ⅱ)．要使过程Ⅰ、Ⅱ回路中产生的热量相同，应等于(　　)

A．　　　 B．　　　

C．　　　 D．

【答案】A

【解析】令OM棒长为L，从OQ位置以角速度ω1沿逆时针方向匀速转到OS位置的过程中产生的感应电动势E1＝BL2ω1，回路中产生的热量Q1＝t1＝·，将OM固定在OS位置，使整个装置以OQ为轴，以角速度ω2匀速转动90°的过程中，产生的感应电动势最大值Em＝NBSω＝BL2ω2，回路中产生的热量Q2＝t2＝，联立可得＝，故A正确，B、C、D错误．

4．电阻R1、R2和交流电源按照图甲所示方式连接，R1＝10 Ω，R2＝20 Ω.合上开关S后，通过电阻R2的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图乙所示．则(　　)

A．通过R1的电流的有效值是1.2 A

B．R1两端的电压的有效值是6 V

C．通过R2的电流的有效值是1.2 A

D．R2两端的电压的有效值是6 V

【答案】B

【解析】 由题图知流过R2电流的最大值I2m＝0.6 A，有效值I2＝0.6 A，故C错误．U2m＝I2mR2＝12 V，电压有效值U2＝12 V，D错误．因串联电路电流处处相同，则I1m＝0.6 A，电流的有效值I1＝＝0.6 A，A错误．U1＝I1R1＝6 V，B正确．

综合提升练习

5．(多选)如图所示，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω匀速转动．外电路电阻为R，在线圈由平行磁场的位置转过90°的过程中，下列说法正确的是(　　)

A．磁通量的变化量ΔΦ＝NBS

B．平均感应电动势E＝

C．电阻R产生的焦耳热Q＝

D．电阻R产生的焦耳热Q＝

【答案】BD

6．(2021年南通质检)如图所示，电阻为r的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以某一角速度ω匀速转动．t＝0时，线圈平面与磁场垂直，各电表均为理想交流电表，则(　　)

A．t＝0时，线圈中的感应电动势最大

B．1 s内电路中的电流方向改变了次

C．滑片P向下滑动时，电压表的读数变大

D．线圈匀速运动的角速度ω变为2倍时，电阻R的电功率也变为2倍

【答案】C

【解析】t＝0时，线圈位于中性面，此时感应电动势为零，A错误；交流电的频率f＝，1 s内电流方向改变2f(次)，即1 s内电路中的电流方向改变了次，B错误；滑片P向下滑动时，电阻增大，电流减小，电源内阻分压减小，所以电压表读数变大，C正确；根据Em＝NBSω，以及电压有效值U＝Em，若ω增大为原来的2倍，电阻R两端的电压变为原来的2倍，R的电功率变为原来的4倍，D错误．