新高考2024版高考物理一轮复习微专题小练习专题72交变电流的产生和描述

这是一份新高考2024版高考物理一轮复习微专题小练习专题72交变电流的产生和描述，共4页。


A．电流计的左端为表的正极
B．交流电的方向在图乙的位置要改变一次
C．如果从图甲开始计时，线圈产生的感应电动势表示为e＝Emsin ωt
D．如果从图乙开始计时，线圈产生的感应电流表示为i＝Imsin ωt
2．[2023·辽宁卷]如图，空间中存在水平向右的匀强磁场，一导体棒绕固定的竖直轴OP在磁场中匀速转动，且始终平行于OP.导体棒两端的电势差u随时间t变化的图像可能正确的是( )
3．[2023·天津市考试]如图所示，闭合开关后，R＝5 Ω的电阻两端的交流电压为u＝50 eq \r(2) sin 10πt V，电压表和电流表均为理想交流电表，则( )
A.该交流电周期为0.02 s
B．电压表的读数为100 V
C．电流表的读数为10 A
D．电阻的电功率为1 kW
4．[2023·江苏省常州市期末]在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转动轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示．则下列说法不正确的是( )
A.t＝0.01 s时穿过线框的磁通量最大
B．该线圈转动的角速度大小为π rad/s
C．该交变电动势的瞬时值表达式为e＝22 eq \r(2) sin (100πt) V
D．线框平面与中性面的夹角为45°时，电动势瞬时值为22 V
5.
[2023·河北省石家庄调研考试](多选)如图所示，水平向左的匀强磁场的磁感应强度大小为B，磁场中固定着两个水平放置的相同金属圆环，两金属圆环通过导线与阻值为R的电阻和理想电压表相连，两金属圆环的圆心在同一竖直线上．现有一导体棒在外力作用下以大小为ω的角速度沿金属圆环内侧逆时针(俯视)匀速转动，转动过程中导体棒始终处于竖直状态并且上下两端始终与金属圆环接触良好，导体棒的长度为L，电阻为r，金属圆环的半径为 eq \f(L,2) ，金属圆环与导线的电阻不计，初始时导体棒在图示位置，速度与磁感线垂直．以下说法正确的是( )
A．导体棒每转动一周电流方向改变一次
B．导体棒转过30°时产生的电动势为 eq \f(\r(3)BL2ω,2)
C．电压表的示数为 eq \f(\r(2)BL2ωR,4（R＋r）)
D．导体棒转动一周外力做功为 eq \f(πB2L4ω,4（R＋r）)
6．[2023·浙江省选考](多选)发电机的示意图如图甲所示，边长为L的正方形金属框，在磁感应强度为B的匀强磁场中以恒定角速度绕OO′轴转动，阻值为R的电阻两端的电压如图乙所示．其它电阻不计，图乙中的Um为已知量．则金属框转动一周( )
A．框内电流方向不变
B．电动势的最大值为Um
C．流过电阻的电荷 eq \f(2BL2,R)
D．电阻产生的焦耳热 eq \f(πUmBL2,R)
专题72 交变电流的产生和描述
1．C 交流发电机产生的是交变电流，电流计的左右端没有正负极之分，A错误；根据交变电流产生的原理，线圈每经过一次中性面，电流方向改变一次，线圈在甲、丙图中均处于中性面，电流方向都要改变一次，B错误；如果从图甲开始计时，线圈在甲图中处于中性面，线圈产生的感应电动势表示为e＝Emsin ωt，C正确；如果从图乙开始计时，线圈在乙图中处于垂直于中性面，线圈产生的感应电流表示为i＝Imcs ωt，D错误．
2．C 如图所示
设导体棒匀速转动的速度为v，导体棒从A到B过程，棒转过的角度为θ，则导体棒垂直磁感线方向的分速度为v⊥＝v cs θ
根据右手定则可知，u＝BLv⊥，可知导体棒两端的电势差u随时间t变化的图像为余弦图像．故选C.
3．C 该交流电的周期T＝ eq \f(2π,ω) ＝ eq \f(2π,10π) s＝0.2 s，A错误；电压表的读数为交流电的有效值，即U＝ eq \f(50\r(2),\r(2)) V＝50 V，B错误；电流表的读数为I＝ eq \f(U,R) ＝ eq \f(50,5) A＝10 A，C正确；电阻的电功率为P＝IU＝10×50 W＝500 W，D错误．
4．B 由图像知：t＝0.01 s时，感应电动势为零，则穿过线框的磁通量最大，故A正确；该线圈转动的角速度大小为ω＝ eq \f(2π,T) ＝100π rad/s，故B错误；当t＝0时，电动势为零，线圈平面与磁场方向垂直，故该交变电动势的瞬时值表达式为e＝Emsin ωt＝22 eq \r(2) sin (100πt)V，故C正确；线框平面与中性面的夹角为45°时，电动势瞬时值为e＝Emsin 45°＝22 V，故D正确．
5．CD 导体棒在金属圆环上转动时切割磁感线产生的瞬时感应电动势为e＝ eq \f(1,2) BL2ωcs ωt，是正弦交变电流，一个周期电流方向改变两次，A错误；导体棒转过30°时产生的电动势为E＝ eq \f(1,2) BL2ωcs 30°＝ eq \f(\r(3),4) BL2ω，B错误；电压表的示数为有效电压，则有Um＝ eq \f(Em,r＋R) R＝e＝ eq \f(BL2ωR,2（r＋R）) ，U＝ eq \f(Um,\r(2)) ＝ eq \f(\r(2)BL2ωR,4（r＋R）) ，C正确；导体棒转动一周外力做功由功能关系可知其等于电路在一个周期产生的热量则有W＝Q，Q＝ eq \f(（\f(Em,\r(2))）2,r＋R) T，T＝ eq \f(2π,ω) ，解得Q＝ eq \f(πB2L4ω,4（R＋r）) ，D正确．
6．BD 当线框转动时，框内电流方向每经过中性面一次都要变化一次，A错误；由图乙可知，电动势的最大值为Um，B正确；线圈转过半周，则流过电阻的电荷量为q＝ eq \(I,\s\up6(－)) Δt＝ eq \f(\(E,\s\up6(－)),R) Δt＝ eq \f(ΔΦ,R) ＝ eq \f(2BL2,R) ，则金属框转过一周流过电阻的电荷量为q′＝2q＝ eq \f(4BL2,R) ，C错误；因为Um＝BωL2，则ω＝ eq \f(Um,BL2) ，金属框转过一周电阻产生焦耳热Q＝ eq \f(U2,R) T＝ eq \f(（\f(Um,\r(2))）2,R) · eq \f(2π,ω) ＝ eq \f(πUmBL2,R) ，D正确．