課時(shí)分層精練(五十九)交變電流的產(chǎn)生和描述基礎(chǔ)落實(shí)練1．位于磁場中的甲、乙兩個(gè)矩形金屬線框可繞各自的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，兩根導(dǎo)線將兩個(gè)線框按如圖所示方式連接．現(xiàn)用外力使甲線框沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)．某時(shí)刻甲、乙線框恰處于如圖所示的位置．設(shè)此時(shí)乙線框的ab邊受到的安培力為F，則()A．F向上，乙線框表示電動(dòng)機(jī)的工作原理B．F向上，乙線框表示發(fā)電機(jī)的工作原理C．F向下，乙線框表示電動(dòng)機(jī)的工作原理D．F向下，乙線框表示發(fā)電機(jī)的工作原理2．[2024·江蘇省高三月考]兩人在赤道上站立，各自手握金屬繩OPO′的一端，繞東西方向的水平軸沿順時(shí)針方向勻速搖動(dòng)，周期為T，將金屬繩連入電路，閉合回路如圖所示，取金屬繩在圖示的最高位置時(shí)為t＝0時(shí)刻，則下列說法正確的是()A．電路中存在周期為T的變化電流B．t＝0時(shí)刻，回路中磁通量最大，電路中電流最大C．t＝eq\f(T,4)時(shí)刻，電流向左通過靈敏電流計(jì)D．t＝eq\f(T,2)時(shí)刻，回路磁通量最大，電路中電流最大3．矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生交變電流的電動(dòng)勢e＝220eq\r(2)sin(100πt)V，下列說法正確的是()A．該交流電壓有效值為220eq\r(2)VB．該交流電每1秒鐘電流方向改變100次C．電容器銘牌標(biāo)注“220V，100μF”接入該交流電路，可以正常工作D．在t＝eq\f(1,400)s時(shí)刻，電動(dòng)勢瞬時(shí)值為220eq\r(2)V4．閉合矩形線框電阻為R，在勻強(qiáng)磁場中繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過線框的磁通量Φ與時(shí)間t的關(guān)系圖像如圖所示．下列說法正確的是()A．eq\f(T,2)時(shí)刻線框平面與中性面垂直B．線框的感應(yīng)電動(dòng)勢最大值為eq\f(\r(2)πΦm,T)C．線框轉(zhuǎn)一周外力所做的功為eq\f(2π2Φeq\o\al(2,m),RT)D．從t＝0到t＝eq\f(T,4)過程中線框的平均感應(yīng)電動(dòng)勢為eq\f(πΦm,T)5．(多選)圖甲為風(fēng)力發(fā)電機(jī)檢測電路的簡易模型，在風(fēng)力作用下，風(fēng)葉帶動(dòng)與桿固連的永磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)，磁鐵下方的檢測線圈與電壓傳感器相連，在某一風(fēng)速時(shí)，傳感器顯示如圖乙所示，則()A．磁鐵的轉(zhuǎn)速為10r/sB．線圈兩端電壓的有效值為6eq\r(2)(V)C．交變電壓的表達(dá)式為u＝12sin5πt(V)D．由圖乙可知t＝0.1s時(shí)，穿過檢測線圈的磁通量最大6．(多選)[2024·寧夏石嘴山市模擬預(yù)測]利用半導(dǎo)體二極管的單向?qū)щ娦?，可以對交變電流進(jìn)行整流，將交變電流變?yōu)橹绷鳎环N簡單的整流電路如圖甲所示，a、b為交變電流信號(hào)輸入端，D為半導(dǎo)體二極管，R為定值電阻．信號(hào)輸入后，電阻R兩端的電壓如圖乙所示，則下列說法正確的是()A．交變電流的頻率為50HzB．R兩端電壓的有效值為50eq\r(2)VC．若電阻R＝10Ω，則1min內(nèi)R產(chǎn)生的熱量為1.5×104JD．一個(gè)標(biāo)有“95V，30μF”的電容器并聯(lián)在電阻R兩端，可以正常工作7．[2024·全國校聯(lián)考模擬預(yù)測]如圖所示，MN右側(cè)存在垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場，某同學(xué)用粗細(xì)均勻、總阻值為R的漆包電阻絲做成兩個(gè)半徑均為r的半圓形閉合金屬線圈，圖中O點(diǎn)導(dǎo)線交叉處不連通．金屬線圈可繞兩半圓直徑所在的轉(zhuǎn)軸O1O2(恰好與邊界MN重合)轉(zhuǎn)動(dòng)．金屬線圈以角速度ω1勻速轉(zhuǎn)過半圈的過程中產(chǎn)生的熱量與以角速度ω2勻速轉(zhuǎn)過一圈的過程中產(chǎn)生的熱量相等，則ω1∶ω2等于()A．2∶1B．4∶1C．1∶2D．1∶4素養(yǎng)提升練8.如圖所示是一臺(tái)發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，其中N、S是永久磁鐵的兩個(gè)磁極，它們的表面呈半圓柱面形狀．M是圓柱形鐵芯，它與磁極的柱面共軸，鐵芯上有一矩形線框，可繞與鐵芯M共軸的固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)．磁極與鐵芯之間的縫隙中形成方向沿半徑、大小近似均勻的磁場．若從圖示位置開始計(jì)時(shí)，當(dāng)線框繞固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，下列圖像中能正確反映線框中感應(yīng)電動(dòng)勢e隨時(shí)間t變化規(guī)律的是()9．[2024·河北滄州市模擬預(yù)測]半徑為r的圓形導(dǎo)體框與小燈泡組成如圖甲所示的回路，框內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，如圖乙所示(規(guī)定垂直紙面向里為磁場的正方向)，圓形導(dǎo)體框電阻為R1，小燈泡電阻為R2，其他電阻不計(jì)，磁感應(yīng)強(qiáng)度最大值為B0，變化周期為T，電壓表為理想電壓表，下列說法正確的是()A．導(dǎo)體框上感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值為eq\f(2B0π2r2,T)B．電壓表的示數(shù)為eq\f(2B0π2r2R2,T（R1＋R2）)C．在eq\f(T,2)～eq\f(3T,4)內(nèi)流過小燈泡電流的方向N→L→M，通過小燈泡的電荷量q＝eq\f(B0πr2,R2)D．一個(gè)周期內(nèi)回路中產(chǎn)生的熱量eq\f(2Beq\o\al(2,0)π4r4,T（R1＋R2）)課時(shí)分層精練（五十九）交變電流的產(chǎn)生和描述1．解析：甲線框沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)右手定則可知，此時(shí)從上向下看，電流為順時(shí)針方向，故乙線框中電流從a流向b，根據(jù)左手定則可知，ab邊受到的安培力F向下，乙線框是在安培力作用下運(yùn)動(dòng)的，表示電動(dòng)機(jī)的工作原理，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤．答案：C2．解析：金屬繩在勻強(qiáng)磁場中勻速搖動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生周期性變化的電流，所以這個(gè)電路中存在周期為T的變化電流，故A正確；在t＝eq\f(T,4)時(shí)刻，金屬繩向下運(yùn)動(dòng)，由右手定則可知，電流向右通過靈敏電流計(jì)，故C錯(cuò)誤；在t＝0時(shí)刻和t＝eq\f(T,2)時(shí)刻，磁通量的變化率最小，則電路中電流最小，故B、D錯(cuò)誤．答案：A3．解析：該交流電壓有效值為U＝eq\f(220\r(2),\r(2))V＝220V，故A錯(cuò)誤；周期T＝eq\f(2π,ω)＝eq\f(2π,100π)s＝0.02s，頻率f＝eq\f(1,T)＝50Hz則該交流電每1秒鐘電流方向改變100次，故B正確；由于該交流電壓的最大值220eq\r(2)V大于電容器的額定電壓220V，電容器銘牌標(biāo)注“220V，100μF”接入該交流不可以正常工作，故C錯(cuò)誤；在t＝eq\f(1,400)s時(shí)刻，電動(dòng)勢瞬時(shí)值為e＝220eq\r(2)sin（100π×eq\f(1,400)）V＝220V，故D錯(cuò)誤．故選B.答案：B4．解析：由圖像可知eq\f(T,2)時(shí)刻線圈的磁通量最大，因此此時(shí)線圈處于中性面位置，故A錯(cuò)誤；線框的感應(yīng)電動(dòng)勢最大值為Em＝BSω＝eq\f(2πΦm,T)，故B錯(cuò)誤；線框的感應(yīng)電動(dòng)勢有效值為E＝eq\f(Em,\r(2))＝eq\f(\r(2)πΦm,T)線框轉(zhuǎn)一周外力所做的功等于產(chǎn)生的電能，即W外＝Q＝eq\f(E2,R)T＝eq\f(2π2Φeq\o\al(2,m),RT)，故C正確；從t＝0到t＝eq\f(T,4)過程中線框的平均感應(yīng)電動(dòng)勢為eq\o(E,\s\up6(－))＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(Φm,\f(T,4))＝eq\f(4Φm,T)，故D錯(cuò)誤．故選C.答案：C5．解析：由圖乙可知該交流電的周期為T＝0.4s故磁體的轉(zhuǎn)速為n＝eq\f(1,T)＝eq\f(1,0.4)＝2.5r/s，故A錯(cuò)誤；通過圖乙可知電壓的最大值為12V，故有效值U＝eq\f(Um,\r(2))＝6eq\r(2)V，故B正確；周期T＝0.4s故ω＝eq\f(2π,T)＝eq\f(2π,0.4)rad/s＝5πrad/s故電壓的表達(dá)式為u＝12sin5πt（V），故C正確；由圖乙可知t＝0.1s時(shí)，穿過檢測線圈的磁通量變化率最大，則磁通量為0，故D錯(cuò)誤．故選BC.答案：BC6．解析：由圖乙可知，該電壓的周期為0.02s，可知交變電流的頻率為f＝eq\f(1,T)＝eq\f(1,0.02)Hz＝50Hz，故A正確；由圖乙可知，前eq\f(T,2)周期內(nèi)最大電壓為100V，后eq\f(T,2)周期內(nèi)電壓是零，由有效值的定義可得eq\f(（\f(Um,\r(2))）2,R)·eq\f(T,2)＝eq\f(U2,R)T解得R兩端電壓的有效值為U＝50V，故B錯(cuò)誤；若電阻R＝10Ω，由焦耳定律，可得1min內(nèi)R產(chǎn)生的熱量為Q＝I2Rt＝（eq\f(U,R)）2Rt＝（eq\f(50,10)）2×10×60J＝1.5×104J，故C正確；因電阻R兩端的電壓最大值為100V，大于95V，因此一個(gè)標(biāo)有“95V，30μF”的電容器并聯(lián)在電阻R兩端，不可以正常工作，故D錯(cuò)誤．故選AC.答案：AC7．解析：金屬線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的電動(dòng)勢最大值Em＝BSω＝B·eq\f(1,2)πr2ω電路中電流的有效值I＝eq\f(E,R)＝eq\f(Em,\r(2)R)＝eq\f(πr2Bω,2\r(2)R)金屬線圈以角速度ω1勻速轉(zhuǎn)過半圈過程中產(chǎn)生的熱量Q＝Ieq\o\al(2,1)Req\f(π,ω1)＝eq\f(π3r4B2ω1,8R)金屬線圈以角速度ω2勻速轉(zhuǎn)過一圈過程中產(chǎn)生的熱量Q＝Ieq\o\al(2,2)Req\f(2π,ω2)＝eq\f(π3r4B2ω2,4R)得ω1∶ω2＝2∶1故A正確，B、C、D錯(cuò)誤．故選A.答案：A8．解析：因發(fā)電機(jī)的兩個(gè)磁極N、S呈半圓柱面形狀，磁極間的磁感線如圖所示，即呈輻向分布，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不變，但方向發(fā)生改變，故線框在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)垂直切割磁感線，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的大小不變，線框越過空隙后，由于線框切割磁感線方向發(fā)生變化，所以感應(yīng)電動(dòng)勢的方向發(fā)生變化，綜上所述，D正確．答案：D9．解析：由圖像可知磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝B0sinωt線框中感應(yīng)電動(dòng)勢為e感＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝B0πr2ωcosωt，ω＝eq\f(2π,T)感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值為Em＝eq\f(2B0π2r2,T)，故A正確；電壓表示數(shù)為小燈泡電壓的有效值E有效＝eq\f(Em,\r(2))，U＝eq\f(E有效R2,R1＋R2)＝eq\f(\r(2)B0π2r2R2,T（R1＋R2）)，故B錯(cuò)誤；在eq\f(T,2)～eq\f(3T,4)內(nèi)磁場垂直紙面向外增大，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場垂直紙面向里，感應(yīng)