第十三章 1交变电流 高三物理一轮复习

「交变电流的产生」

1.(多选)如图中哪些情况线圈中产生了交变电流（  ）

2.(多选)矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面内的轴匀速转动时产生了交变电流，下列说法正确的是（  ）

A．当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大

B．当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为零

C．每当线框经过中性面时，感应电动势或感应电流的方向就改变一次

D．线框经过中性面时，各边切割磁感线的速度为零

3.(2022·湖北模拟)处在匀强磁场中的矩形线圈abcd以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平行于纸面并与ab边垂直.在t＝0时刻，线圈平面与纸面重合，如图所示，线圈的cd边离开纸面向外运动.若规定沿a→b→c→d→a方向的感应电流为正，则图中能反映线圈中感应电流i随时间t变化的图象是（  ）

4.在垂直纸面向里的有界匀强磁场中放置了矩形线圈abcD．线圈cd边沿竖直方向且与磁场的右边界重合.线圈平面与磁场方向垂直.从t＝0时刻起，线圈以恒定角速度ω＝绕cd边沿如图所示方向转动，规定线圈中电流沿abcda方向为正方向，则从t＝0到t＝T时间内，线圈中的电流i随时间t变化关系图象为（  ）

5.一矩形线圈，面积是0.05 m2，共100匝，线圈电阻r＝2 Ω，外接电阻R＝8 Ω，线圈在磁感应强度B＝ T的匀强磁场中以n＝300 r/min的转速绕垂直于磁感线的轴匀速转动，如图所示，若从中性面开始计时，求：

（1）线圈中感应电动势的瞬时值表达式；

（2）从开始计时经 s时线圈中感应电流的瞬时值；

（3）外电路R两端电压瞬时值的表达式.

6.如图所示，在匀强磁场中有一个“”形导线框可绕AB轴转动，AB轴与磁场方向垂直，已知匀强磁场的磁感应强度B＝ T，线框的CD边长为20 cm，CE、DF长均为10 cm，转速为50 r/s.从图示位置开始计时.

（1）写出线框中感应电动势的瞬时值表达式.

（2）在e－t坐标系中作出线框中感应电动势随时间变化的图象.

「描述交变电流的物理量」

7.(多选)在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图所示正弦规律变化．设线圈总电阻为2 Ω，则（  ）

A．t＝0时，线圈平面平行于磁感线

B．t＝1 s时，线圈中的电流改变方向

C．t＝1.5 s时，线圈中的感应电动势最大

D．一个周期内，线圈产生的热量为8π2 J

8.(多选)矩形金属线圈共匝，绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动，线圈中产生的交流电动势e随时间t变化的情况如图3所示.下列说法中正确的是（  ）

A．此交变电流的频率为0.2 Hz

B．1 s内电流方向变化10次

C．t＝0.1 s时，线圈平面与磁场方向平行

D．1 s内线圈转5圈

9.(2022·中山质检)如图甲所示，标有“220 V　40 W”的灯泡和标有“350 V　20 μF”的电容器并联到交流电源上，为交流电压表，交流电源的输出电压如图乙所示，闭合开关.下列判断正确的是（  ）

A．t＝时刻，的示数为零

B．灯泡不能正常发光

C．电容器一定被击穿

D．的示数保持220 V不变

10.如图所示，实验室一台手摇交流发电机，内阻r＝1.0 Ω，外接R＝9.0 Ω的电阻.闭合开关S，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e＝10sin 10πt (V)，则（  ）

A．该交变电流的频率为10 Hz

B．该电动势的有效值为10 V

C．电路中理想交流电流表的示数为 A

D．若将“10 V　100 μF”的电容器并联在发电机两端，则电容器可能被击穿

11.一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示.已知发电机线圈内阻为5 Ω，外接一只电阻为95 Ω的灯泡，如图乙所示，则（  ）

A．电压表的示数为220 V

B．电路中的电流方向每秒钟改变50次

C．灯泡实际消耗的功率为484 W

D．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J

12.(2022·四川模拟)如图所示，单匝矩形线圈ab边长为20 cm，bc边长为10 cm，绕垂直于磁场方向的轴OO′匀速转动，转速为50 r/s.若磁感应强度为0.1 T，线圈电阻为1 Ω.从中性面处开始计时，则（  ）

A．转动过程中，线圈中磁通量的变化率恒定

B．1 s内线圈中电流方向改变100次

C．线圈中感应电流的瞬时值表达式为i＝sin 50πt(A)

D．线圈消耗的电功率为 W

13.(多选)如图所示的正方形线框abcd边长为L，每边电阻均为r，在垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场中绕cd轴以角速度ω匀速转动，c、d两点与一阻值为r的电阻相连，各表均可视为理想电表，导线电阻不计，则下列说法中正确的是（  ）

A．线框abcd产生的电流为交变电流

B．当S断开时，电压表的示数为零

C．当S断开时，电压表的示数为BωL2

D．当S闭合时，电流表的示数为

14.(多选)单匝闭合矩形线框电阻为R，在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，穿过线框的磁通量Φ与时间t的关系图像如图所示。下列说法正确的是（  ）

A．时刻线框平面与中性面垂直

B．线框的感应电动势有效值为

C．线框转一周外力所做的功为

D．从t＝0到t＝过程中线框的平均感应电动势为

15.(2022·山东联考)如图甲所示，在匀强磁场中，一电阻均匀的正方形单匝导线框abcd绕与磁感线垂直的转轴ab匀速转动，线框产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示，若线框电阻为10 Ω，线框面积为0.1 m2，取π＝3.14，＝1.41。则（  ）

A．该交流电的有效值为31.4 V

B．当线框平面与中性面的夹角为30°时，电动势的瞬时值为15.7 V

C．匀强磁场的磁感应强度为1 T

D．从t＝0到t＝0.01 s时间内，通过线框某一截面的电荷量为2.82×10－2 C

16.如图所示，间距为L的光滑平行金属导轨，水平地放置在竖直方向的磁感应强度为B的匀强磁场中，一端接阻值为R的电阻．一有效电阻为r、质量为m的导体棒放置在导轨上，在外力F作用下从t＝0时刻开始运动，其速度随时间的变化规律v＝vmsin ωt，不计导轨电阻．求：

（1）从t＝0到t＝时间内电阻R上产生的热量；

（2）从t＝0到t＝时间内外力F所做的功．

「有效值的求解」

17.如图所示是一交变电流随时间变化的图象，则此交变电流的有效值为（  ）

A．4 A　B．3 A　C．5 A　D．5 A

18.一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q方；若该电阻接到正弦交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q正．该电阻上电压的峰值均为u0，周期均为T，如图所示．则Q方∶Q正等于（  ）

A．1∶   B．∶1

C．1∶2    D．2∶1

19.(2022·河北诊断)如图所示为一交流电电流随时间变化的图像，此交流电电流的有效值为（  ）

A．7 A    B．5 A

C．3.5 A   D．3.5 A

20.如图甲所示，调光台灯是通过双向可控硅电子器件来实现无级调节灯的亮度的.现将某无级调光台灯接在220 V的正弦交变电流上，经过可控硅调节后加在灯管两端的电压如图乙所示(图中曲线为正弦曲线的一部分)，则此时电压表的示数是（  ）

A．220 V  B．156 V  C．110 V  D．78 V

21.(多选)如图甲所示为电热毯电路示意图，交流电压u＝311sin 100πt (V)，当开关S接通时，电热丝的电功率为P0；当开关S断开时，加在电热丝上的电压如图乙所示，则（  ）

A．开关接通时，交流电压表的读数为220 V

B．开关接通时，交流电压表的读数为311 V

C．开关断开时，交流电压表的读数为311 V，电热丝功率为

D．开关断开时，交流电压表的读数为156 V，电热丝功率为

22.(2021·武汉调研)如图(a)所示，阻值为R＝20 Ω的定值电阻接在如图(b)所示的交流电上，交流电的前半个周期为正弦交流电，后半个周期为恒定电流．理想交流电压表的示数为（  ）

A．20 V  B．20 V  C．20 V  D．40 V

「特殊形式产生交变电流」

23.如图所示，线圈ABCD匝数n＝10，面积S＝0.4 m2，边界MN(与线圈的AB边重合)右侧存在磁感应强度B＝ T的匀强磁场，若线圈从图示位置开始绕AB边以ω＝10π rad/s的角速度匀速转动。则以下说法正确的是（  ）

A．线圈产生的是正弦交流电

B．线圈在转动过程中产生的最大感应电动势为40 V

C．线圈转动 s时瞬时感应电动势为40 V

D．线圈产生的感应电动势的有效值为40 V

24.如图所示，正方形线圈abcd的边长L＝0.3 m，线圈电阻为R＝1 Ω.直线OO′与ad边相距L，过OO′且垂直纸面的竖直平面右侧有磁感应强度B＝1 T的范围足够大的匀强磁场，方向垂直纸面向里．线圈以OO′为轴匀速转动，角速度ω＝20 rad/s，以图示位置为计时起点．则（  ）

A．线圈中产生的交流电瞬时值表达式为u＝0.6cos 20t(V)

B．流过ab边的电流方向保持不变

C．当t＝ s时，穿过线圈的磁通量为0.06 Wb

D．从t＝0到t＝ s，穿过线圈磁通量的变化量大小为0.06 Wb

25.一个U形金属线框在两匀强磁场中绕OO′轴以相同的角速度匀速转动，通过导线给同一电阻R供电，如图甲、乙所示．甲图中OO′轴右侧有磁场，乙图中整个空间均有磁场，两图中磁场的磁感应强度相同．则甲、乙两图中交流电流表的示数之比为（  ）

A．1∶   B．1∶2

C．1∶4    D．1∶1

26.(2022·广东模拟)如图所示，两根间距为20 cm的无限长光滑金属导轨，电阻不计，其左端连接一阻值为10 Ω的定值电阻，两导轨之间存在着磁感应强度为1 T的匀强磁场，磁场边界虚线均为正弦曲线的一部分，一根接入电路中的电阻为10 Ω的光滑导体棒，在外力作用下以10 m/s的速度匀速向右运动(接触电阻不计)，交流电压表和交流电流表均为理想电表，则（  ）

A．回路中产生的是正弦式交变电流

B．电压表的示数是2 V

C．导体棒运动到图示虚线位置时，电流表示数为零

D．导体棒上消耗的热功率为0.2 W

27.(多选)如图所示，M为半圆形导线框，圆心为OM；N是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为ON；两导线框在同一竖直面(纸面)内，两导线框圆弧半径相等。过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里。现使导线框M、N在t＝0时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面、且过OM和ON的轴，以相同的周期T逆时针匀速转动，则（  ）

A．两导线框中均会产生正弦交流电

B．两导线框中感应电流的周期都等于T

C．在t＝时，两导线框中产生的感应电动势相等

D．两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等

28.如图所示电路，电阻R1与电阻R2串联接在交变电源上，且R1＝R2＝10 Ω，正弦交流电的表达式为u＝20sin 100πt(V)，R1和理想二极管D(正向电阻为零，反向电阻为无穷大)并联，则R2上的电功率为（  ）

A．10 W    B．15 W

C．25 W   D．30 W