新高考浙江版2025届高考物理一轮总复习训练第12单元30交变电流的产生及描述(人教版)

这是一份新高考浙江版2025届高考物理一轮总复习训练第12单元30交变电流的产生及描述(人教版)，共6页。试卷主要包含了16 A等内容，欢迎下载使用。

微练一 交变电流的产生
1.(2023浙江金华十二校联考)以下四种情境中产生正弦式交变电流的是( )
A.图甲中矩形线圈绕与匀强磁场方向垂直的中心轴OO'沿顺时针方向转动
B.图乙中矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中,线圈按图示方向绕轴线OO'匀速转动
C.图丙中圆柱形铁芯上沿轴线方向绕有矩形线圈abcd,铁芯绕轴线以角速度ω转动
D.图丁中矩形线圈绕与匀强磁场方向平行的中心轴OO'转动
2.(2023浙江绍兴期末)手摇式交流发电机结构如图所示,灯泡L与交流电流表A串联后通过电刷、滑环与矩形线圈相连。摇动手柄,使线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴OO'逆时针匀速转动,从t=0时刻开始,线圈中的磁通量变化如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.t1时刻线圈中电流最大
B.t3时刻通过电流表的电流改变方向
C.t3时刻线圈所在平面和磁场平行
D.线圈转速变快,交变电流周期将变大
微练二 交变电流有效值的理解与计算
3.某一线圈通过的交变电流的电流—时间关系图像前半个周期为正弦式波形的如图所示,则一个周期内该电流的有效值为( )
A.I0B.I0C.I0D.I0
4.(2021浙江6月选考)如图所示,虚线是正弦式交变电流的图像,实线是另一交变电流的图像,它们的周期T和最大值Um相同,则实线所对应的交变电流的有效值U满足( )
A.U=B.U=
C.U>D.U<
微练三 交变电流四值的应用
5.(多选)如图甲所示,将阻值为R=5 Ω的电阻接到内阻不计的正弦式交变电源上,电流随时间变化的规律如图乙所示,电流表串联在电路中测量电流的大小。下列说法正确的是( )
A.电阻R两端电压变化规律的函数表达式为u=2.5sin 200πt V
B.电阻R消耗的电功率为1.25 W
C.如图丙所示,若此交变电流由一矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生,当线圈的转速提升一倍时,电流表的示数为1 A
D.这一交变电流与图丁所示电流比较,其有效值之比为
6.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.线框的感应电动势最大值为
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
微练四 电容器和电感线圈对交变电流的影响
7.一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴线匀速转动时产生正弦式交变电流,其电动势的变化规律如图甲中的图线a所示,用此线圈给图乙中的电路供电,发现三个完全相同的灯泡亮度均相同。当调整线圈转速后,电动势的变化规律如图甲中的图线b所示,下列说法正确的是( )
A.转速调整后,三个灯泡的亮度仍然相同
B.线圈先后两次转动周期之比为4∶3
C.t=0时刻,线圈平面的磁通量为零
D.图线b电动势的瞬时值表达式为e=40sin t V
B组 综合提升
8.风速测速仪的简易装置如图甲所示,某段时间内线圈中感应电流的波形如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.若风速变大,图乙中感应电流的周期变大
B.若风速变大,图乙中感应电流的峰值变大
C.图乙中感应电流最大时,风速最大
D.图乙中感应电流随时间变化的原因是风速在变
9.(多选)某种振动发电装置的示意图如图甲所示,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= T,线圈电阻为R1=0.5 Ω,它的引出线接有R2=9.5 Ω 的小灯泡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( )
A.小灯泡中电流的峰值为0.16 A
B.小灯泡中电流的有效值为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
参考答案
第十二单元 交变电流 电磁振荡
电磁波 传感器
作业30 交变电流的产生及描述
1.B 解析 图甲中只有一个电刷,线圈在匀强磁场中转动,得到的是直流,A错误;图乙中虽然只有一半线圈处于磁场,但线框转动得到的是正弦式交变电流,B正确;图丙为辐向磁场,无论线圈转到何位置,感应电动势大小不变,得到的不是正弦式交变电流,C错误;图丁中矩形线圈转轴平行于磁场方向,感应电动势为0,感应电流为0,D错误。
2.B 解析 t1时刻线圈中磁通量最大,磁通量变化率为0,电流为0,故A错误;t3时刻线圈位于中性面,线圈所在平面和磁场垂直,通过电流表的电流改变方向,故B正确,C错误;线圈转速变快,交变电流频率变大,周期变小,故D错误。
3.B 解析 设该电流的有效值为I,由I2RT=R×+(2I0)2R×,解得I=I0,故B正确。
4.D 解析 因虚线是正弦式交变电流的图像,则该交变电流的有效值为U有效=,由题图可知,在任意时刻,实线所对应的交变电流的瞬时值都不大于虚线表示的正弦式交变电流的瞬时值,则实线所对应的交变电流的有效值小于虚线表示的正弦式交变电流的有效值,则U<,故选D。
5.AD 解析 由图乙可知,电流的最大值为Im=0.5A,周期为T=0.01s,其角速度为ω==200πrad/s,由部分电路欧姆定律得Um=ImR=2.5V,所以R两端电压瞬时值的表达式为u=2.5sin200πtV,选项A正确;该电流的有效值为I=,电阻R消耗的电功率为P=I2R,解得P=0.625W,选项B错误;电流表的示数为有效值,若该交变电流由图丙所示矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生,当转速提升一倍时,电动势的最大值Em=nBSω,即为原来的2倍,电路中电流的有效值也是原来的2倍,为2×A=A,选项C错误;图乙中的正弦式交变电流的有效值为A,图丁所示的交变电流虽然方向发生变化,但大小恒为0.5A,故有效值之比为,选项D正确。
6.C 解析 由图像可知时刻线圈的磁通量最大,因此此时线圈处于中性面位置,故A错误;线框的感应电动势最大值为Em=BSω=,故B错误;线框的感应电动势有效值为E=,线框转一周外力所做的功等于产生的电能,即W外=Q=T=,故C正确;从t=0到t=过程中线框的平均感应电动势为,故D错误。
7.D 解析 转速调整后,周期变大,频率f变小,根据XL=2πfL,感抗XL变小,L2变亮,根据XC=,容抗XC变大,L3变暗,A错误;线圈先后两次转动周期之比为,B错误;t=0时刻,e=0,线圈平面与磁感线垂直,磁通量最大,C错误;由图像得Ta=0.20s,Tb=0.30s,60V=NBSωa,Emb=NBSωb,ωa=,ωb=,解得Emb=40V,ωb=rad/s,电动势瞬时值表达式为eb=Embsinωbt,解得eb=40sintV,图线b电动势的瞬时值表达式为eb=40sintV,D正确。
8.B 解析 若风速变大,则转速变大,角速度变大,根据T=可知,周期变小,故A错误;若风速变大,则角速度变大,根据Em=NωBS可知,感应电动势峰值变大,再根据Im=可知,感应电流的峰值变大,故B正确;图乙中感应电流最大时,是穿过线圈的磁通量的变化率最大,并不是风速最大,故C错误;图乙中感应电流随时间变化的原因是穿过线圈的磁通量变化率随时间在变化,故D错误。
9.AD 解析 由题意及法拉第电磁感应定律可知,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·2πrv,故小灯泡中电流的峰值为Im=A=0.16A,A正确,B错误;电压表示数为U=·R2=1.07V,C错误;当t=0.1s也就是时,外力的大小为F=nB·2πrIm=0.128N,D正确。