2024年物理高考大一轮复习第11章交变电流传感器第31讲交变电流的产生及其变化规律练习含解析.docVIP

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第31讲交变电流的产生及其变更规律

[解密考纲]理解交变电流的产生过程，能正确推出交变电流的表达式；理解描述交变电流的几个物理量，会计算交变电流的有效值．

1．如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时()

A．线圈绕P1转动时的电流等于绕P2转动时的电流

B．线圈绕P1转动时的电动势小于绕P2转动时的电动势

C．线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同，都是a→b→c→d→a

D．线圈绕P1转动时dc边受到的安培力大于绕P2转动时dc边受到的安培力

A解析闭合线圈绕垂直磁感线的轴匀速转动就能产生正弦式沟通电，产生的沟通电与线圈的形态、轴的位置无关，由图示位置起先计时，产生的沟通电的电动势e＝nBSω·cosβ，它只跟线圈的匝数n、线圈的面积S、转动的角速度ω及磁感应强度有关，由题可知，不管绕P1还是P2轴转动，产生的沟通电完全相同，选项A正确，B、D错误．由右手定则可知，电流方向都是adcba，选项C错误．

2．(2024·石门一中模拟)(多选)如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦沟通电的图象，当调整线圈转速后，其在同一磁场中匀速转动过程中所产生正弦沟通电的图象如图线b所示．下列关于这两个正弦沟通电的说法正确的是()

A．在图中t＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零

B．线圈先后两次转速之比为3∶2

C．沟通电a的瞬时值为u＝10sin5πt(V)

D．沟通电b电压的最大值为eq\f(20,3)V

BCD解析由题图可知，t＝0时刻线圈均在中性面，穿过线圈的磁通量最大，选项A错误；由图象可知Ta∶Tb＝2∶3，故na∶nb＝3∶2，选项B正确；由图象可知，沟通电a的最大值为10V，角速度为ω＝eq\f(2π,T)＝eq\f(2π,0.4)rad/s＝5πrad/s，所以沟通电a的瞬时值为u＝10sin5πt(V)，选项C正确；沟通电最大值Um＝nBSω，故Uma∶Umb＝3∶2，故Umb＝eq\f(2,3)Uma＝eq\f(20,3)V，选项D正确．

3．小型沟通发电机的矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间的关系是正弦函数．将发电机与一个标有“6V6W”的小灯泡连接形成闭合回路，不计电路的其他电阻．当线圈的转速为n＝5r/s时，小灯泡恰好正常发光，则电路中电流的瞬时值表达式为()

A．i＝sin5t(A) B．i＝sin10πt(A)

C．i＝1.41sin5t(A) D．i＝1.41sin10πt(A)

D解析小灯泡正常发光，所以电流的有效值为I＝eq\f(P,U)＝eq\f(6W,6V)＝1A，由于金属线圈产生的是正弦沟通电，所以电流的最大值Im＝eq\r(2)I＝eq\r(2)A＝1.41A，转速n＝5r/s，所以角速度ω＝2πn＝10πrad/s，由以上条件可知，电流的瞬时值表达式i＝Imsinωt＝1.41sin10πt(A)，选项D正确．

4．(2024·凉山诊断)如图甲所示为一台小型发电机示意图，产生的感应电动势随时间变更如图乙所示．已知发电机线圈的匝数为100匝，电阻r＝2Ω，外电路的小灯泡电阻恒为R＝6Ω，电压表、电流表均为志向电表．下列说法正确的是()

A．电压表的读数为4V

B．电流表的读数为0.5A

C．1s内流过小灯泡的电流方向变更25次

D．线圈在转动过程中，磁通量最大为eq\f(0.08\r(2),π)Wb

B解析由图乙可知，沟通电的最大值为Em＝4eq\r(2)V，有效值为E＝eq\f(Em,\r(2))＝4V，依据闭合电路的欧姆定律可知U＝eq\f(E,R＋r)R＝eq\f(4,6＋2)×6V＝3V，选项A错误；电流表的示数为I＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(4,6＋2)A＝0.5A，选项B正确；由图乙可知，T＝4×10－2s，f＝eq\f(1,T)＝25Hz，一个周期内电流方向变更2次，所以1s内流过小灯泡的电流方向变更50次，选项C错误；依据Em＝nBSω可知Φm＝BS＝eq\f(Em,nω)＝eq\f(4\r(2),100×50π)Wb＝eq\f(0.0008\r(2),π)Wb，选项D错误．

5．如图所示，矩形线圈abcd与可变电容器C、志向电流表A组成闭合电路．线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动，转动的角速度ω＝100πrad/s.线圈的匝数N＝100匝，边长ab＝0.2m、ad＝0.4m，电阻不计．磁场只分布在bc边的左侧，磁感应强度大小B＝eq\