第71課時(shí)交變電流的產(chǎn)生和描述課時(shí)精練(分值：60分)1~6題每小題4分，共24分1.(多選)一矩形金屬線圈，繞垂直磁場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)軸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖所示，下列說(shuō)法中正確的是()A.此交流電的頻率為10HzB.此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值為2VC.t=0.1s時(shí)，線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直D.在線圈平面與磁場(chǎng)方向成30°時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為1V答案BC解析由圖像知周期T=0.2s，所以頻率f=1T=5Hz，A錯(cuò)誤；由圖像可知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為2V，有效值為E=22V=2V，故B正確；由圖像可知，t=0.1s時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0，所以線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直，故C正確；在線圈平面與磁場(chǎng)方向成30°時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小e=2sin60°V=3V，故2.(多選)(2024·新課標(biāo)卷·20)電動(dòng)汽車制動(dòng)時(shí)可利用車輪轉(zhuǎn)動(dòng)將其動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能儲(chǔ)存起來(lái)。車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)磁極繞固定的線圈旋轉(zhuǎn)，在線圈中產(chǎn)生電流。磁極勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的某瞬間，磁場(chǎng)方向恰與線圈平面垂直，如圖所示。將兩磁極間的磁場(chǎng)視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則磁極再轉(zhuǎn)過(guò)90°時(shí)，線圈中()A.電流最小B.電流最大C.電流方向由P指向QD.電流方向由Q指向P答案BD解析題圖中線圈處于中性面位置，當(dāng)磁極再轉(zhuǎn)過(guò)90°時(shí)，此時(shí)穿過(guò)線圈的磁通量為0，磁通量變化率最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，故可知電流最大；磁極轉(zhuǎn)過(guò)90°時(shí)，相當(dāng)于PQ逆時(shí)針轉(zhuǎn)90°向下運(yùn)動(dòng)，由右手定則知，此時(shí)感應(yīng)電流方向由Q指向P。故選B、D。3.交變電流產(chǎn)生的原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象。如圖所示是形狀不同、面積均為S的單匝線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞轉(zhuǎn)軸OO'勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度均為ω，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，磁場(chǎng)范圍足夠大。四幅圖均從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是()A.四幅圖中線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值不同B.四幅圖中線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小均為BSωsinωtC.四幅圖中，盡管②③線圈形狀相同，但轉(zhuǎn)軸不同，故②③線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不同D.若線圈②沒(méi)有閉合，則②中沒(méi)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，①③④線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相同答案B解析根據(jù)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的條件可知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值都相同，大小為Em=BSω，故A錯(cuò)誤；由于都是從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式均為e=Emsinωt=BSωsinωt，由此可知，四個(gè)線框產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)均相同，故B正確，C錯(cuò)誤；四個(gè)導(dǎo)線框產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)相同，②不閉合，不會(huì)產(chǎn)生電流，但仍有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，故D錯(cuò)誤。4.一只低壓電源輸出的交變電壓為U=102sin314t(V)，π取3.14，以下說(shuō)法正確的是()A.這只電源可以使“10V2W”的燈泡正常發(fā)光B.這只電源的交變電壓的周期是314sC.這只電源在t=0.01s時(shí)輸出的電壓達(dá)到最大值D.擊穿電壓為10V的電容器可以直接接在這只電源上答案A解析這只電源交變電壓的峰值Um=102V，則有效值U有=1022V=10V，所以這只電源可以使“10V2W”的燈泡正常發(fā)光，故A項(xiàng)正確；ω=314rad/s，則T=2πω=0.02s，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；在t=0.01s時(shí)，這只電源的輸出電壓為零，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；10V小于102V，則擊穿電壓為10V5.(2024·河北卷·4)R1、R2為兩個(gè)完全相同的定值電阻，R1兩端的電壓隨時(shí)間周期性變化的規(guī)律如圖甲所示(三角形脈沖交流電壓的峰值是有效值的3倍)，R2兩端的電壓隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化如圖乙所示，則兩電阻在一個(gè)周期T內(nèi)產(chǎn)生的熱量之比Q1∶Q2為()A.2∶3 B.4∶3 C.2∶3 D.5∶4答案B解析題圖甲一個(gè)周期T內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q1=(U03)2R1×T2+U02R1×T2=2U023R1T；題圖乙一個(gè)周期T內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q2=(U02)6.如圖甲所示，單匝矩形線框在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞與磁場(chǎng)垂直的軸OO'勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。已知線框電阻為R，轉(zhuǎn)動(dòng)周期為T(mén)，穿過(guò)線框的磁通量Φ與時(shí)間t的關(guān)系圖像如圖乙所示。則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.T2B.感應(yīng)電流的有效值為2C.T4到34D.線框轉(zhuǎn)動(dòng)一周，線框中產(chǎn)生的熱量為2答案C解析T2時(shí)刻，穿過(guò)線框的磁通量為零，則線框平面與中性面垂直，故A正確；角速度ω=2πT，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值E=BSω=Φmω，感應(yīng)電流I=ER，有效值I有=I2=2πΦmRT，故B正確；T4到34T過(guò)程中，穿過(guò)線框的磁通量變化不是零，則平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不為零，故C7~9題每小題7分，10題15分，共36分7.風(fēng)速測(cè)速儀的簡(jiǎn)易裝置如圖甲所示，某段時(shí)間內(nèi)線圈中感應(yīng)電流的波形如圖乙所示，下列說(shuō)法正確的是()A.若風(fēng)速變大，圖乙中感應(yīng)電流的周期變大B.若風(fēng)速變大，圖乙中感應(yīng)電流的峰值變大C.圖乙中感應(yīng)電流最大時(shí)，風(fēng)速最大D.圖乙中感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的原因是風(fēng)速在變化答案B解析若風(fēng)速變大，則轉(zhuǎn)速變大，角速度變大，根據(jù)T=2πω可知，周期變小，故A錯(cuò)誤；若風(fēng)速變大，則角速度變大，根據(jù)Em=NωBS可知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)峰值變大，再根據(jù)Im=EmR+r可知，感應(yīng)電流的峰值變大，故B8.(2024·湖北卷·5)在如圖所示電路中接入正弦交流電，燈泡L1的電阻是燈泡L2的2倍。假設(shè)兩個(gè)二極管正向電阻為0、反向電阻無(wú)窮大。閉合開(kāi)關(guān)S，燈泡L1、L2的電功率之比P1∶P2為()A.2∶1 B.1∶1 C.1∶2 D.1∶4答案C解析兩個(gè)二極管正向電阻為0、反向電阻無(wú)窮大，二極管導(dǎo)通則短路并聯(lián)的燈泡，此時(shí)另一個(gè)燈泡與電源串聯(lián)，根據(jù)電路圖可知在一個(gè)完整的周期內(nèi)，兩個(gè)燈泡有電流通過(guò)的時(shí)間相等都為半個(gè)周期，電壓有效值相等，則根據(jù)P=U2R，可知P1∶P2=RL2∶RL1=1∶2，故選9.(多選)如圖甲所示為一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)構(gòu)造示意圖，兩磁極N、S間的磁場(chǎng)可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，單匝線圈繞垂直于磁場(chǎng)的水平軸OO'沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，其e-t圖像如圖乙所示。發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻為1Ω，外接燈泡的電阻為9Ω。電壓表為理想電壓表，則()A.線圈的轉(zhuǎn)速n=240r/minB.電壓表的示數(shù)為102VC.t=0.125s時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量最大D.0~0.125s的時(shí)間內(nèi)，通過(guò)燈泡的電荷量為12π答案ACD解析由題圖乙可知，周期為0.250s，則轉(zhuǎn)速為n=1T=10.250r/s=240r/min，故A正確；電動(dòng)勢(shì)的有效值為E有=202V=102V，電壓表的示數(shù)為U=IR=E有R+rR=92V，故B錯(cuò)誤；在t=0.125s時(shí)，電動(dòng)勢(shì)為零，則線圈所在位置和中性面重合，穿過(guò)線圈的磁通量最大，故C正確；在0~0.125s的時(shí)間內(nèi)，根據(jù)Em=BSω可得BS=Emω=52πWb，則通過(guò)燈泡的電荷量q=IΔt=ΔΦ(R10.(15分)矩形線圈abcd在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=2πT的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞軸OO'勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，軸OO'與線圈平面共面且與磁場(chǎng)方向垂直，線圈兩端分別通過(guò)電刷與外電阻相連，電阻兩端并聯(lián)一理想交流電壓表。矩形線圈匝數(shù)為N=100，面積為S=2×10-2m2，其中ab邊長(zhǎng)為L(zhǎng)=0.1m，線圈總電阻為r=2Ω，外電路電阻為R=6Ω，線圈的轉(zhuǎn)速為n=4r/(1)(5分)從此時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)，寫(xiě)出線圈中感應(yīng)電流瞬時(shí)值的表達(dá)式；(2)(3分)求電壓表示數(shù)；(3)(7分)從此時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)，經(jīng)t=124s時(shí)，線圈ab邊所受安培力大小是多少？此過(guò)程中通過(guò)電阻R答案(1)i=22sin8πt(A)(2)12V(3)65πN2解析(1)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中角速度ω=2πn=2π×4rad/s=8πrad/s感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em=NBSω=100×2π×2×10-2×8πV=1