高考物理一轮复习 第十一章 交变电流传感器 第79讲 交变电流的产生及描述加练半小时 教科版-教科版高三全册物理试题.docx

第79讲交变电流的产生及描述
[方法点拨]交变电流的产生往往与交变电流图像结合出题，要能将交变电流的图像与线圈的转动过程一一对应起来，分析电流、电动势、磁通量的变化规律．

1．矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生如图1所示的交流电，取沿a→b→c→d→a方向为电流正方向，则对应t1时刻线圈的位置应为下列选项中的()

图1

2．(2018·山东青岛二中模拟)如图2甲所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一匝数为n，面积为S，总电阻为r的矩形线圈abcd绕轴OO′以角速度ω匀速转动，矩形线圈在转动中可以保持和外电路电阻R形成闭合电路，回路中接有一理想交流电流表．图乙是线圈转动过程中产生的感应电动势e随时间t变化的图像，则下列说法中正确的是()

图2
A．从t1到t3这段时间穿过线圈的磁通量的变化量为2nBS
B．从t3到t4这段时间通过电阻R的电荷量为eq\f(nBS,R)
C．t3时刻穿过线圈的磁通量变化率为nBSω
D．电流表的示数为eq\f(\r(2)nBSω,2r＋R)
3．(多选)(2017·陕西宝鸡二检)某一交流电的电压随时间变化的规律为：u＝100eq\r(2)sin100πt(V)，将其接在阻值为R＝100Ω的电热丝两端，则下列说法正确的是()
A．该交流电压的周期为0.02s
B．该电热丝消耗的电功率为200W
C．该交流电每秒内电流方向改变50次
D．用电压表测该用电器两端电压其示数为100V
4．(多选)(2017·河南洛阳第二次统考)如图3所示是小型交流发电机的示意图，线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，角速度为ω，线圈匝数为n，电阻为r，外接电阻为R，A为理想交流电流表，线圈从图示位置(线圈平面平行于磁场方向)转过60°时的感应电流为i，下列说法正确的是()

图3
A．电流表的读数为2i
B．转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为eq\f(2iR＋r,nω)
C．从图示位置开始转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量为eq\f(2i,ω)
D．线圈转动一周的过程中，电阻R产生的热量为eq\f(4πRi2,ω)

图4
5．(2018·广东东莞模拟)如图4为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动．磁场的磁感应强度B＝eq\r(2)×10－2T，线圈的面积S＝0.02m2，匝数N＝400匝，线圈总电阻r＝2Ω，线圈的两端经集流环和电刷与电阻R＝8Ω连接，与电阻R并联的交流电压表为理想电表，线圈的转速n＝eq\f(50,π)r/s.在t＝0时刻，线圈平面与磁场方向平行，则下列说法正确的是()
A．交流发电机产生电动势随时间的变化关系是e＝8eq\r(2)sin100t(V)
B．交流电压表的示数为8V
C．从t＝0时刻开始线圈平面转过30°的过程中，通过电阻的电荷量约为5.7×10－3C
D．电阻R上的热功率为6.4W
答案精析
1．B[由产生的交变电流图像可知，t1时刻，电流是正最大值，说明线圈垂直切割磁感线，即线圈处于与磁感线方向平行位置．电流方向为a→b→c→d→a，根据右手定则可判断出对应t1时刻线圈位置正确的是选项B.]
2．D[从t1到t3的过程，穿过线圈的磁通量变化量为零，选项A错误；从t3到t4的过程，穿过线圈的磁通量变化量为BS，故通过电阻R的电荷量q＝neq\f(ΔΦ,R＋r)＝eq\f(nBS,R＋r)，选项B错误；t3时刻产生的电动势大小为E0，由法拉第电磁感应定律可得E0＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝nBSω，可得eq\f(ΔΦ,Δt)＝BSω，选项C错误；线圈产生的交流电的电动势有效值为E＝eq\f(nBSω,\r(2))，由闭合电路欧姆定律可得，电流表的示数I＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(\r(2)nBSω,2R＋r)，选项D正确．]
3．AD4.BCD
5．C[磁场的磁感应强度B＝eq\r(2)×10－2T，线圈面积S＝0.02m2，匝数N＝400，线圈总电阻r＝2Ω，线圈的转速n＝eq\f(50,π)r/s，故ω＝100rad/s，交流发电机产生电动势随时间的变化关系是e＝NBSωcosωt＝8eq\r(2)cos100t(V)，A项错误；交流电压表显示出的是路端电压有效值，故示数为eq\f(EmR,\r(2)R＋r)＝6.4V，B项错误；
从t＝0时刻转过30°的过程中，通过电阻的电荷量为q＝eq\f(NΔΦ,R＋r)＝
eq\f(400×\f(1,2)×\r(2)×10－2×0.02,10)C＝4eq\r