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高考物理 专题10-1 交变电流的产生和描述(题型专练)

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1．一正弦式交变电流的瞬时电流与时间的关系式为i＝102sinωt(A)，其中ω＝314rad/s。

它的电流的有效值为()A．10A B．102AC．50A D．314A答案：A＝解析：由题中所给电流的表达式i＝102sinωt(A)可知，电流的最大值为102A，对正弦式交变电流有I有I最大值2，所以有效值为10A，选项A正确。

2．如图，实验室一台手摇交流发电机，内阻r＝1.0Ω，外接R＝9.0Ω的电阻。

闭合开关S，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e＝102sin10πt(V)，则()A．该交变电流的频率为10HzB．该电动势的有效值为102VC．外接电阻R所消耗的电功率为10WD．电路中理想交流电流表的示数为1.0A答案：D3．一台电风扇的额定电压为交流220V。

在其正常工作过程中，用交流电流表测得某一段时间内的工作电流I随时间t的变化如图所示。

这段时间内电风扇的用电量为()A．3.9×10－2度B．5.5×10－2度C．7.8×10－2度D．11.0×10－2度答案：B解析：由于电风扇正常工作，根据W＝UIt可得：W＝220×(0.3×10＋0.4×10＋0.2×40)×60J＝1.98×105J＝5.5×10－2kW·h，选项B正确。

4．一个匝数为100匝，电阻为0.5Ω的闭合线圈处于某一磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，从某时刻起穿过线圈的磁通量按图示规律变化。

则线圈中产生交变电流的有效值为()A ．52AB ．25AC ．6AD ．5A答案：B 解析：0～1s 内线圈中产生的感应电动势E 1＝n ΔΦΔt＝100×0.01V ＝1V,1～1.2s 内线圈中产生的感应电动势E 2＝n ΔφΔt ＝100×0.010.2V ＝5V ，对一个定值电阻，在一个周期内产生的热量Q ＝Q 1＋Q 2＝120.5×1＋520.5×0.2J ＝12J ，根据交变电流有效值的定义Q ＝I 2Rt ＝12得：I ＝25A ，故B 正确，ACD 错误。

5．如图所示是某种交变电流随时间变化的图线，i >0部分的图线是一个正弦曲线的正半周，i <0部分的图线是另一个正弦曲线的负半周，其最大值如图中所示，由图象可知()A ．这种交变电流的周期为TB ．这种交变电流的周期为4TC ．这种交变电流的有效值为2I 0D ．这种交变电流的有效值为6I 0【答案】C 【解析】交变电流的周期为3T ，选项A 、B 错误．在0到T 时间内交变电流的有效值为2I 0，在T 到3T 时间内交变电流的有效值为I 0，根据有效值的定义可得(2I 0)2RT ＋I 20R (2T )＝I 2R (3T )，解得I ＝2I 0，选项C 正确，D 错误．6．(多选)如图所示，处在垂直纸面向外、磁感应强度大小为B 的匀强磁场中的矩形线框MNPQ ，以恒定的角速度ω绕对角线NQ 转动．已知MN 长为l 1，NP 长为l 2，线框电阻为R .在t ＝0时刻线框平面与纸面重合，下列说法正确的是()A ．矩形线框产生的感应电动势有效值为22Bl 1l 2ωB ．矩形线框转过半周时，通过线框的瞬时电流为零C ．矩形线框转动一周时，通过线框的电荷量为Bl 1l 2R D ．矩形线框在转动半周过程中产生的热量为πB 2l 21l 22ω2R7．(多选)如图所示，垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场以虚线为界，虚线左侧磁场范围足够大，单匝矩形线圈的中轴线与磁场边界重合，线圈以恒定的角速度ω绕中轴线转动，线圈所围面积为S，线圈导线的总电阻为R.t＝0时刻线圈平面与纸面重合，则下列说法正确的是()sinωtA．t时刻线圈中电流的瞬时值为BSω2RB．线圈中电流的有效值为2BSω4RC．线圈中电流的最大值为2BSω4RD．线圈消耗的电功率为BSω2R8．(多选)如图11­1­26所示，面积为S的矩形线圈共N匝，线圈总电阻为R，在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中以竖直线OO′为轴，以角速度ω匀速旋转，图示位置C与纸面共面，位置A与位置C成45°角．线圈从位置A转过90°到达位置B的过程中，下列说法正确的是()图11­1­26A．平均电动势为22NBSωπBC．在此转动过程中，外界对线圈做的总功为N2B2S2πω4R D．在此转动过程中，电流方向会发生改变【答案】AC【解析】线圈从位置A转过90°到达位置B的过程中，ΔΦ＝2BS cos45°＝2BS，Δt＝π2ω，根据E＝N ΔΦΔt，得E＝22πNBSω，故A正确；根据E＝NΔΦΔt，q＝ERΔt＝NΔΦR＝2NBSR，故B错误；产生电动势的峰值E m＝NBSω，则有效值E＝E m2＝NBSω2，则W＝Q＝E2RΔt＝N2B2S2πω4R，故C正确；线圈经过中性面，电流方向改变，线圈从位置A转过90°到达位置B的过程中，电流方向不变，故D错误．9.(多选)图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，○A为交流电流表．线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，从图甲所示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示．以下判断正确的是()A．电流表的示数为10AB．线圈转动的角速度为50πrad/sC．t＝0.01s时，线圈平面与磁场方向平行D．t＝0.02s时，电阻R中电流的方向自右向左10．(多选)一单匝矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴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所示，当调整线圈转速后，电动势的变化规律如图b所示．以下关于这两个正弦式交变电流的说法正确的是()A．从图线可算出穿过线圈磁通量的最大值B．线圈先后两次转速之比为2∶3C ．在图线a 和b 中，t ＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零D ．图线b 电动势的瞬时值表达式为e ＝100sin 100πt 3(V)【答案】AD 【解析】E a m ＝150V ＝BSωa ＝Φm ·ωa ，ωa ＝2πT a ＝2π0.04rad/s ＝50πrad/s 得Φm ＝3πWb ，故A 正确；T a ∶T b ＝0.04s ∶0.06s ＝2∶3.T ＝1n，所以n a ∶n b ＝3∶2，故B 错误；t ＝0时，穿过线圈的磁通量最大，故C 错误；E b m ＝Φm ·2πT b ＝100V ，ωb ＝2πT b ＝1003πrad/s.所以e ＝100sin 1003πt (V)，故D 正确．10．一个边长为6cm 的正方形金属线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，电阻为0.36Ω.磁感应强度B 随时间t 的变化关系如图所示，则线框中感应电流的有效值为()A.2×10－5AB.6×10－5AC.22×10－5AD.322×10－5A11．如图所示为交流发电机示意图，矩形线圈的匝数N ＝50匝，每匝线圈的边长l ab ＝0.4m ，l bc ＝0.2m ，矩形线圈所在处的匀强磁场的磁感应强度B ＝0.2T ，磁感应强度与线圈轴线垂直，线圈总电阻r ＝1Ω，外接电阻R＝9Ω，线圈以n ＝100πr/s 的转速在磁场中匀速转动．求：(1)线圈中产生的感应电动势的最大值；(2)若线圈从通过中性面时开始计时，写出回路中电流随时间变化的关系式；(3)交流电压表和电流表的读数；(4)此交流发电机的总功率和输出功率.【解析】(1)交变电流感应电动势的最大值E max＝NBSω＝NBl ab l bcω＝50×0.2×0.4×0.2×100π×2πV＝160V.(2)从线圈通过中性面时开始计时，交变电流的表达式为正弦函数．由于ω＝2πn＝200rad/s，I max＝E maxr＋R＝16A故电流随时间变化的关系式i＝16sin200t A.【答案】(1)160V(2)i＝16sin200t A(3)722V82A(4)1280W1152W12.如图所示的是一个匝数n＝10的线圈在匀强磁场中沿垂直于磁场方向的固定轴转动时，通过线圈平面的磁通量随时间变化的图象。

根据图象回答下列问题：(1)线圈中的最大感应电动势多大？(2)在t1＝0.1s时刻和t2＝0.2s时刻，线圈中磁通量的变化率各是多少？(3)设t＝0时感应电动势为正值，画出感应电动势随时间变化的图象，并写出感应电动势的瞬时值表达式。

答案：(1)10πV (2)0πWb/s (3)见解析图e ＝10πcos 5πt (V)解析：(1)由图象可知，Φm ＝BS ＝0.2Wb ，线圈转动的周期T ＝0.4s ，线圈转动的角速度ω＝2πT＝5πrad/s 线圈中的最大感应电动势E m ＝nBSω＝nΦm ω＝10πV(2)在t 1＝0.1s 时刻，线圈中磁通量的变化率为0。

t 2＝0.2s 时刻，线圈中的感应电动势最大为E m ＝10πV磁通量变化率为ΔΦΔt ＝E m n ＝10π10Wb/s ＝πWb/s (3)感应电动势的变化周期跟磁通量的变化周期相同，并按余弦规律变化，在t ＝0时，感应电动势为正的最大值，感应电动势随时间变化的图象如图所示。

瞬时值的表达式e ＝10πcos5πt (V)13.如图所示，一个小型旋转电枢式交流发电机，其矩形线圈的长度为a ，宽度为b ，共有n 匝，总电阻为r ，与线圈两端相接触的集流环上接有一个阻值为R 的定值电阻，线圈以角速度ω在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕与磁场方向垂直的对称轴OO ′匀速转动，沿转轴OO ′方向看去，线圈转动沿逆时针方向，t ＝0时刻线圈平面与磁感线垂直。

(1)表示出线圈经过图示位置时，通过电阻R 的感应电流的方向。

(2)写出线圈转动过程中感应电动势的瞬时值表达式。

(3)求线圈从t ＝0位置开始到转过90°的过程中的平均电动势。

(4)求线圈从t ＝0位置开始到转过60°时的瞬时电流。

答案：(1)自下而上(2)nBabωsin ωt (3)2nBabωπ(4)3nBabω2R ＋r14．某兴趣小组设计了一种发电装置，如图所示。

在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角α均为49π，磁场均沿半径方向。

匝数为N 的矩形线圈abcd 的边长ab ＝cd ＝L 、bc ＝ad ＝2L 。

线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动，bc 和ad 边同时进入磁场。

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交变电流习题(答案解析)

交变电流习题(答案解析)

一. 教学内容：专题一交变电流［教学过程］一. 交流电：1. 交流电：大小和方向随时间作周期性变化的电流。

如：￥2. 正弦交流电的产生：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场轴匀速转动。

（1）电动势的产生：,③任意时刻t，线圈从中性面转过角度θ=ω·t说明：①交流电的峰值与线圈转轴位置和线圈形状都无关。

②交流电瞬时表达式是正弦或余弦，取决于计时零点线圈所处位置。

-（2）外电路闭合，R外，r（3）线圈转动一圈，交流电变化一个周期，电流方向变化两次。

（每经过中性面时，e=0，i=0，电流方向将发生改变）~3. 描述交流电变化规律：4. 描述交流电物理量：.（5）有效值：根据交流电热效应利用等效原理规定：让交流电和恒定电流通过同样阻值的电阻，在相等时间内产生的热量Q相等，则恒定电流的值为交流电有效值。

式交流电，依据定义Q交=Q直求有效值。

…（2）通常所说交流电值均指交流电的有效值。

秒电流方向改变100次）交流电器的铭牌上标明U额、I额是有效值，交流电表（电压表、电流表）读数也是有效值。

（3）计算通过电量，用平均值，计算交流产生热量，电功率用有效值。

Q=I2Rt，P=I2R二. 变压器1. 主要构造：输入线圈（原、初级）、输出线圈（副、次级）、闭合铁芯、符号：2. 工作原理：原线圈输入交流电U1，在铁芯中产生变化的磁通量，这样原线圈产生自感，副线圈产生电磁感应，反过来，副线圈在铁芯中产生变化的磁通量，引起原线圈的电磁感3. （1）理想变压器：传输交流电能时，自身不消耗电能。

P2=P1。

①原、副线圈没有电阻，不产生焦耳热，不计铜损。

③不计铁芯内电磁感应，即不计铁损。

?注：￥三. 远距离输电1. 输电原理：输电线总电阻R线，输送电功率P，输电电压U。

2. 高压输电原理：已知P输，输电电压U，输电线电阻R线，n1，n2，n3，n4。

/【典型例题】例1. 如图所示，N=100匝的正方形线圈，边长L=10cm，电阻r=1Ω，在匀强磁场中，B=，以n=100/π（r/s）的转速匀速转动，线圈通过滑环和电刷与R=9Ω的电阻组成闭合回路（伏特表是恒热电表），求：（1）从中性面开始计时，写出线圈中产生电动势e的表达式。

2021年高考物理总复习 10.1交变电流的产生和描述考题演练(含解析)

2021年高考物理总复习 10.1交变电流的产生和描述考题演练(含解析)

2021年高考物理总复习 10.1交变电流的产生和描述考题演练（含解析）1.(xx·福建高考)如图,实验室一台手摇交流发电机,内阻r=1.0Ω,外接R=9.0Ω的电阻。

闭合开关S,当发电机转子以某一转速匀速转动时,产生的电动势e=10sin10πt(V),则( )A.该交变电流的频率为10HzB.该电动势的有效值为10VC.外接电阻R所消耗的电功率为10WD.电路中理想交流电流表的示数为1.0A【解析】选D。

据ω=2πf知该交流电的频率为5Hz,A错;该交流电电动势的最大值为10V,有效值E=10V,B 错;I==1.0A,P=I2R=9W,C错,D对。

2.(xx·海南高考)通过一阻值R=100Ω的电阻的交变电流如图所示,其周期为1s。

电阻两端电压的有效值为( )A.12VB.4VC.15VD.8V【解题指南】解答本题时应注意理解以下两点：(1)根据电流的热效应在一个周期内分段计算交变电流的有效值。

(2)根据图像确定一个周期的时间。

【解析】选B。

根据图像,一个周期T=1s,设该交变电流的有效值为U,0～0.4s的时间间隔为t1=0.4s,0.4～0.5s的时间间隔t2=0.1s,根据电流的热效应,由2(Rt1+Rt2)=,解得U=4V,B正确。

3.一台电风扇的额定电压为交流220V,在其正常工作过程中,用交流电流表测得某一段时间内的工作电流I 随时间t的变化如图所示。

这段时间内电风扇的用电量为( )A.3.9×10-2度B.5.5×10-2度C.7.8×10-2度D.11.0×10-2度【解题指南】根据电流的变化情况分段计算电功。

“度”是电功常用单位,1度=1kW·h。

【解析】选B。

测出的电流和电压均为交流电的有效值,在这段时间内用电量W=U(I1t1+I2t2+I3t3)=220×(0.3×600+0.4×600+0.2×2 400)J=1.98×105J=5.5×10-2度,选项B正确。

2018届高考物理一轮总复习 专题11 交变电流 第1讲 交变电流的产生和描述课后提能演练

2018届高考物理一轮总复习 专题11 交变电流 第1讲 交变电流的产生和描述课后提能演练

交变电流的产生和描述选择题：在每小题给出的四个选项中，第1～4题只有一项符合题目要求，第5～7题有多项符合题目要求．1．我们生活中所使用的电流一般以交变电流居多，关于交变电流，下列说法正确的是( )A ．交流电器设备上所标的电压和电流值是交变电流的峰值B ．用交流电流表和电压表测定的读数值是交变电流的最大值C ．给定的交变电流数值，在没有特别说明的情况下是指有效值D ．保险丝的额定电流、电容器的耐压值是交变电流的有效值【答案】C【解析】各类交流用电器铭牌上所示的值、各类交流电表所测量得的值均为有效值，给定交流值凡是没有说明的以及保险丝的熔断电流等均为有效值，电容器的耐压值为最大值，故选项A 、B 、D 错误，C 正确．2．如图所示电路，电阻R 1与电阻R 2阻值相同，都为R ，和R 1并联的D 为理想二极管(正向电阻可看作零，反向电阻可看作无穷大)，在A ，B 间加一正弦交流电u ＝202sin 100πt (V)，则加在R 2上的电压有效值为( )A ．10 VB ．20 VC ．15 VD ．510 V【答案】D【解析】电压值取正值时，即在前半个周期内，二极管电阻为零，R 2上的电压等于输入电压值，电压值取负值时，即在后半周期内，二极管电阻无穷大可看作断路，R 2上的电压等于输入电压值的一半，据此可设加在R 2的电压有效值为U ，根据电流的热效应，在一个周期内满足U 2R T ＝202R ·T 2＋102R ·T 2，可求出U ＝510 V ．故选项D 正确． 3．一个边长为6 cm 的正方形金属线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，电阻为0.36 Ω.磁感应强度B 随时间t 的变化关系如图所示，则线框中感应电流的有效值为( )A ．2×10－5 AB ．6×10－5A C ．22×10－5 A D ．322×10－5 A 【答案】B【解析】由法拉第电磁感应定律和欧姆定律可得0～3 s 内产生的感应电流I 1＝2×10－5A ，3～5 s 内产生的感应电流I 2＝3×10－5 A ，且与0～3 s 内方向相反，于是可作出i 随时间t 变化的图象如图所示．由有效值的定义得I 21Rt 1＋I 22Rt 2＝I 2Rt ，代入数据可得I ＝6×10－5A ，故B 选项正确．4．将硬导线中间一段折成不封闭的正方形，每边长为l ，它在磁感应强度为B ，方向如图所示的匀强磁场中匀速转动，转速为n ，导线在a ，b 两处通过电刷与外电路连接，外电路接有额定功率为P 的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，灯泡的电阻应为( )A ．πl 2nB 2PB ．πl 2nB 2PC ．l 2nB 22PD ．l 2nB 2P【答案】B 【解析】单匝正方形线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，将产生正弦式交变电流，则电动势的最大值E m ＝Bl 2ω＝2πnBl 2，其有效值E ＝E m2＝2πnBl22，计算小灯泡的额定功率P要用其有效值，即P ＝E 2R .R ＝E 2P ＝πBnl 22P ，故只有B 选项正确．5．如图所示，形状或转轴位置不同、但面积均为S 的单匝线圈处在同一个磁感应强度为B 的匀强磁场中，以相同的角速度ω匀速转动，从图示的位置开始计时，则下列正确的说法是( )A．感应电动势与时间的关系图象均为正弦图象B．感应电动势与时间的关系图象均为余弦图象C．感应电动势峰值、瞬时值都不同D．感应电动势峰值、瞬时值都相同【答案】AD【解析】当转动轴不是线圈对称轴时，只要转轴与磁场垂直，不论线圈形状如何，转轴位置如何，最大值均为E m＝NBSω，S，ω，B，N相同，所以E m相同，从中性面开始计时，瞬时值为正弦形式e＝E m sin ωt，可见瞬时值也相同，选项A、D对．6．如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中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转动时产生的感应电流等于绕P2转动时产生的感应电流B．线圈绕P1转动时产生的感应电动势小于绕P2转动时产生的感应电动势C．线圈绕P1和P2转动时产生的感应电流的方向相同，都是a→d→c→bD．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【答案】AC【解析】线圈转动产生的感应电动势的大小与转动轴的位置无关，选项A正确，B错误；绕两个轴转动产生的感应电流的大小相等，从上向下看，线框逆时针旋转，电流的方向应为a→d→c→b，选项C正确；电流相等，cd受到的安培力也相等，选项D错误．7．如图甲所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO′以恒定的角速度ω转动．当从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈中产生的交变电流按照图乙所示的余弦规律变化，则在t＝π2ω时刻( )甲乙A．线圈中的电流最大B．穿过线圈的磁通量为零C．线圈所受的安培力为零D．线圈中的电流为零【答案】CD【解析】t＝π2ω＝T4，此时线圈位于中性面位置，所以穿过线圈的磁通量最大，选项B错误；由于此时感应电动势为零，所以线圈中电流为零，线圈所受的安培力为零，选项A 错误，C、D正确．。

南方新高考高考物理大复习 专题十 交变电流 第1讲 交变电流的产生和描述课时作业(2021年整理)

南方新高考高考物理大复习 专题十 交变电流 第1讲 交变电流的产生和描述课时作业(2021年整理)

南方新高考2018版高考物理大一轮复习专题十交变电流第1讲交变电流的产生和描述课时作业编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（南方新高考2018版高考物理大一轮复习专题十交变电流第1讲交变电流的产生和描述课时作业）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

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专题十交变电流第1讲交变电流的产生和描述一、单项选择题1．某交流电压为u＝6 错误!sin 314t V，则以下说法正确的是( )①用此交流电作打点计时器的电源时，打点周期为0.02 s；②把额定电压为6 V的小灯泡接到此电源上，小灯泡正常发光;③把额定电压为6 V的小灯泡接到此电源上,小灯泡将被烧毁；④耐压6 V的电容器不能直接用在此电源上A．①② B．①③ C．①④ D．①②④2．（2015年陕西宝鸡质检)如图K10­1。

1所示,图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的正弦交流电的图象，调整线圈转速后，所产生的正弦交流电的图象如图线b所示．以下关于这两个正弦交流电的说法,正确的是( )图K10.1。

1A．线圈先后两次转速之比为1∶2B．交流电a的电压瞬时值u＝10sin 0。

4πt (V）C．交流电b的电压峰值为错误! VD．在t＝0时刻穿过线圈的磁通量为零3．如图K10。

1。

2所示，图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系．若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻,则经过1 min后，两电阻消耗的电功之比W甲∶W乙为( )图K10.1­2A．1∶ 2 B．1∶2 C．1∶3 D．1∶64．在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图K10。