2021高考物理一轮复习 第十一章 交变电流 传感器 第1讲 交变电流的产生和描述练习（含解析）鲁科版.doc

-9-第1讲交变电流的产生和描述考点一正弦式交变电流的产生及变化规律1.(多选)(2019·天津高考)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的关系图象如图所示。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【解析】选B、C。由图象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,因此A错误;由图可知交流电的周期为T,则ω=,交流电的电动势最大值为Em=nBSω=Φm,则有效值为E有==,故B正确;线圈转一周所做的功为转动一周的发热量,W=T=,故C正确;从t=0时刻到t=时刻的平均感应电动势为E===,D错误。2.(2019·济南模拟)手摇式发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动时,其磁通量随时间按如图所示的正弦规律变化。当线圈的转速变为原来的一半时,下列说法正确的是()A.交流电压的变化周期变为原来的一半B.穿过线圈的磁通量的最大值变为原来的一半C.交流电压的最大值变为原来的一半D.交流电压的有效值变为原来的倍【解析】选C。根据T=可知,当线圈的转速变为原来的一半时,周期变为原来的2倍,选项A错误;穿过线圈的磁通量的最大值为Φm=BS,与转速无关,选项B错误;当线圈的转速变为原来的一半时,角速度变为原来的一半,根据E=nBSω可知,交流电压的最大值变为原来的一半,选项C正确;根据E=可知,交流电压的有效值变为原来的一半,选项D错误。3.如图所示,OO′是磁感应强度大小为B的匀强磁场的左边界,也是一面积为S的n匝矩形金属线框的对称轴,若线框以角速度ω绕与磁感线垂直的转轴OO′匀速转动,并从图示位置(线框与磁感线平行)开始计时,则()A.t=时,线框中的感应电流最小B.t=时,穿过线框的磁通量变化率最大C.线框中产生的交变电动势的最大值为nBSωD.线框中产生的交变电动势的有效值为nBSω【解析】选D。当t=时,即ωt=2π时线框中的感应电流最大,A错误;当t=时,即ωt=时,线框处于中性面位置,感应电流为零,此时磁通量的变化率最小,B错误;线框中产生的交变电动势的最大值为Em=nB··ω=nBSω,C错误;线框中产生的交变电动势的有效值为E==nBSω,D正确。4.如图所示是一台发电机的结构示意图,其中N、S是永久磁铁的两个磁极,它们的表面呈半圆柱面形状。M是圆柱形铁芯,它与磁极的柱面共轴,铁芯上有一矩形线框,可绕与铁芯M共轴的固定转动轴旋转。磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径、大小近似均匀的磁场。若从图示位置开始计时,当线框绕固定转动轴匀速转动时,下列图象中能正确反映线框中感应电动势e随时间t变化规律的是()【解析】选D。因发电机的两个磁极N、S呈半圆柱面形状,磁极间的磁感线如图所示,即呈辐向分布磁场,磁感应强度的大小不变,仅方向发生改变,故线框在磁场中转动时垂直切割磁感线,产生的感应电动势的大小不变,线框越过空隙后,由于线框切割磁感线方向发生变化,所以感应电动势的方向发生变化,综上所述,D正确。正弦式交变电流的产生及特点(1)矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。(2)两个特殊位置的特点。中性面中性面的垂面位置特点S⊥BS∥BΦ最大0、e、i0最大电流方向特点改变不改变(3)电流方向的改变:线圈通过中性面时,电流方向发生改变,一个周期内线圈通过中性面两次,电流的方向改变两次。(4)感应电动势的最大值Em=nBSω,与转轴的位置无关,与线圈形状无关。考点二交变电流有效值的求解【典例1】(2019·石家庄模拟)一个U形金属线框在匀强磁场中绕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。其中甲图中OO′轴右侧有磁场,乙图中整个空间均有磁场,两磁场磁感应强度相同。则甲、乙两图中交流电流表的示数之比为()A.1︰B.1︰2C.1︰4D.1︰1【通型通法】1.题型特征:求交变电流电流表示数之比。2.思维导引:【解析】选A。题图甲中的磁场只有OO′轴的右侧,所以线框只在半周期内有感应电流产生,如图甲,电流表测的是有效值,所以I=。题图乙中的磁场布满整个空间,线框中产生的感应电流如图乙,所以I′=,则I︰I′=1︰,即A正确。【多维训练1】如图所示为某一线圈交流电的电流—时间关系图象,前半个周期为正弦波形的,则一个周期内该电流的有效值为()A.I0B.I0C.I0D.I0【解析】选B。设电流的有效值为I,由I2RT=()2R·+(2I0)2R·,解得I=I0。故选B。【多维训练2】(2018·全国卷Ⅲ)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