2022届高考物理一轮复习课后限时集训27交变电流的产生及描述含解析新人教版20210318182学案

这是一份2022届高考物理一轮复习课后限时集训27交变电流的产生及描述含解析新人教版20210318182学案，共5页。

1．(多选)下面关于交变电流的说法中正确的是( )
A．交流电器设备上所标的电压值和电流值是交变电流的峰值
B．用交流电流表和电压表测量的数值是交变电流的瞬时值
C．给定的交变电流数值，在没有特别说明的情况下是指有效值
D．和交变电流有相同热效应的直流电流的数值是交变电流的有效值
[答案] CD
2．一台小型发电机与计算机相连接，计算机能将发电机产生的电动势随时间变化的图象记录下来，如图甲所示，让线圈在匀强磁场中以不同的转速匀速转动，计算机记录了两次不同转速所产生正弦交流电的图象如图乙所示。则关于发电机先后两次的转速之比na∶nb，交流电b的最大值正确的是( )
甲 乙
A．3∶2，eq \f(10\r(2),3) VB．3∶2，eq \f(20,3) V
C．2∶3，eq \f(10\r(2),3) VD．2∶3，eq \f(20,3) V
B [由题图可知，a的周期为0.4 s，b的周期为0.6 s，则由n＝eq \f(1,T)可知，转速与周期成反比，故曲线a、b对应的线圈转速之比为3∶2；曲线a表示的交变电动势最大值是10 V，根据Em＝nBSω得曲线b表示的交变电动势最大值是eq \f(20,3) V，故B正确，A、C、D错误。]
3.如图所示为一交流电压随时间变化的图象。每个周期内，前三分之一周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定。根据图中数据可得，此交流电压的有效值为( )
A．7.5 VB．8 V
C．2eq \r(15) VD．3eq \r(13) V
C [有效值是根据电流热效应的等效关系来定义的，设有效值为U，可得eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(U1,\r(2))))eq \s\up12(2),R)·eq \f(T,3)＋eq \f(U\\al(2,2),R)·eq \f(2T,3)＝eq \f(U2,R)·T，解得U＝2eq \r(15) V。]
4．(多选)如图1所示，单匝矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直磁场的轴转动。改变线圈的转速，穿过该线圈的磁通量随时间分别按图2中图线甲、乙所示的正弦规律变化。设线圈的电阻为1.0 Ω，则( )
图1 图2
A．图线甲对应线圈在t＝0时产生的感应电动势最大
B．图线甲、乙对应的线圈在t＝0.2 s时，线圈平面均平行于磁感线
C．图线甲、乙对应的线圈转速之比为5∶4
D．图线甲对应的线圈中交变电流的最大值为2.5π A
BC [根据交流电产生的特点，结合图线甲可知，在t＝0时穿过线圈的磁通量最大，所以线圈产生的电动势等于0，故A错误；根据图象可知，在t＝0.2 s时图线甲、乙对应的穿过线圈平面的磁通量均为零，所以线圈平面平行于磁感线，故B正确；由图2可知，eq \f(5,4)T甲＝0.2 s，则T甲＝eq \f(4,5)×0.2 s＝0.16 s，而T乙＝0.2 s，由n＝eq \f(1,T)，可知图线甲、乙对应的线圈转速之比为5∶4，故C正确；图线甲对应的线圈产生的感应电动势的最大值为Em＝BSω＝Φmω＝0.4×eq \f(2π,0.16) V＝5π V，线圈的电阻为1.0 Ω，则图线甲对应的线圈中交变电流的最大值为5π A，故D错误。]
5．在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则下列判断正确的是( )
甲 乙
A．t＝0.005 s时线圈平面与磁场方向垂直
B．线圈产生的交变电动势的瞬时值表达式为e＝311sin 100πt(V)
C．线圈产生的交变电动势的频率为100 Hz
D．线圈产生的交变电动势的有效值为311 V
B [t＝0.005 s时线圈产生的电动势最大，则线圈平面与磁场方向平行，故A错误；线圈产生的交变电动势的瞬时值表达式为e＝Emsin eq \f(2π,T)t＝311sin 100πt(V)，故B正确；由题图乙可知线圈转动周期为0.02 s，则频率为f＝eq \f(1,T)＝50 Hz，故C错误；线圈产生的交变电动势的有效值为eq \f(311,\r(2)) V＝220 V，故D错误。]
6．(多选)如图甲所示，一单匝圆形闭合导线框半径为r，线框电阻为R，连接一交流电流表(内阻不计)。线框水平放置，其内充满磁场，已知该磁场的磁感应强度B随时间按正弦规律变化，如图乙所示(规定竖直向下为磁感应强度的正方向)，则下列说法正确的是( )
甲 乙
A．t＝0.005 s时线框中的感应电流最大
B．t＝0.01 s时线框中感应电流方向为顺时针方向(从上往下看)
C．t＝0.015 s时电流表的示数为零
D．在0～0.02 s时间内闭合导线框产生的热量为eq \f(π4r4,R)
BD [线框中的感应电动势为E＝πr2eq \f(ΔB,Δt)，感应电流为i＝eq \f(πr2,R)·eq \f(ΔB,Δt)，t＝0.005 s时eq \f(ΔB,Δt)＝0，则i＝0，A项错误；由楞次定律知t＝0.01 s时线框中感应电流方向为顺时针方向(从上往下看)，B项正确；交流电流表测量的是交变电流的有效值，不为零，C项错误；感应电动势的峰值为Em＝Bmπr2eq \f(2π,T)，在0～0.02 s时间内导线框产生的热量为Q＝eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(Em,\r(2))))eq \s\up12(2),R)T＝eq \f(π4r4,R)，D项正确。]
7．(多选)如图甲所示的电路中，电阻R1＝R2＝R，和R1并联的D是理想二极管(正向电阻可视为零，反向电阻为无穷大)，在A、B之间加一个如图乙所示的交变电压(电压为正值时，UAB>0)。由此可知( )
甲 乙
A．在A、B之间所加的交变电压的周期为2×10－2 s
B．在A、B之间所加的交变电压的瞬时值表达式为u＝220eq \r(2)sin 50πt(V)
C．加在R1上电压的有效值为55eq \r(2) V
D．加在R1上电压的有效值为55eq \r(10) V
AC [由图象可得交流电的周期T＝2×10－2 s，故A正确；电压最大值为Um＝220eq \r(2) V，交变电压的瞬时值表达式为：U＝Umsin ωt＝220eq \r(2)sin eq \f(2π,T)t＝220eq \r(2)sin 100πt(V)，故B错误；当电源在正半轴时A点电位高于B点电位，二极管导通，即R1被短路，电源在负半轴时B点电位高于A点电位，二极管截止，R1、R2串联。设R1上电压的有效值为U，根据有效值的定义得：
eq \f(U2,R1)T＝eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)×\f(Um,\r(2))))eq \s\up12(2),R1)·eq \f(1,2)T，解得U＝55eq \r(2) V，故C正确，D错误。]
8．(多选)如图甲所示是一种振动发电装置的示意图，半径为r＝0.1 m、匝数n＝20的线圈位于辐向分布的磁场中，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右视图如图乙所示)，线圈所在位置的磁感应强度的大小均为B＝eq \f(0.20,π) T，线圈电阻为R1＝0.5 Ω，它的引出线接有R2＝9.5 Ω的小电珠L，外力推动线圈框架的P端，使线圈沿轴线做往复运动，线圈运动速度v随时间t变化的规律如图丙所示(摩擦等损耗不计)，则( )
甲 乙
丙
A．小电珠中电流的峰值为0.16 A
B．小电珠中电流的有效值为0.16 A
C．电压表的示数约为1.5 V
D．t＝0.1 s时外力的大小为0.128 N
AD [由题意及法拉第电磁感应定律知道，线圈在磁场中做往复运动，产生的感应电动势的大小符合正弦曲线变化规律，线圈中的感应电动势的峰值为Em＝nBlv＝nB·2πrvm，故小电珠中电流的峰值为Im＝eq \f(Em,R1＋R2)＝eq \f(20×\f(0.20,π)×2π×0.1×2,9.5＋0.5) A＝0.16 A，选项A正确，B错误；电压表示数为U＝eq \f(Im,\r(2))·R2≈1.07 V，选项C错误；当t＝0.1 s，也就是eq \f(T,4)时，外力的大小为F＝nB·2πrIm＝0.128 N，选项D正确。]