专题12-1 交变电流的产生和描述高效演练-2018领军高考

1．(多选)一交流电压为u ＝1002sin (100πt )V ，由此表达式可知( ) A ．用电压表测该电压其示数为50 V B ．该交流电压的周期为0.02 s
C ．将该电压加在“100 V 100 W”的灯泡两端，灯泡的实际功率小于100 W
D ．t ＝
1
400
s 时，该交流电压的瞬时值为100 V 【答案】BD
2．(多选)一只闭合的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间的变化图象如图1所示，则下列说法正确的是( )
图1
A ．t ＝0时刻线圈平面与中性面重合
B ．t ＝0.1 s 时刻，穿过线圈平面的磁通量的变化率最大
C ．t ＝0.2 s 时刻，线圈中有最大感应电动势
D ．若转动周期减小一半，则电动势也减一半 【答案】AB
【解析】矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，当以线圈通过中性面时为计时起点，感应电动势瞬时表达式为e ＝E m sin ωt ，由题图可知Φ＝Φm cos ωt ，当Φ最大时，e ＝ΔΦ
Δt ＝0即e ＝
0，当Φ＝0时，ΔΦ
Δt 为最大即e ＝E m .所以A 、B 正确，C 错误；由E m ＝NBS ω可知，周期减半
时角速度增大一倍，则电动势就增大一倍，故D 错误．
3．某小型旋转电枢式发电机所产生的交流电电动势为110 V 、频率为60 Hz ，要使它产生的电动势变为220 V 、频率变为50 Hz ，需要调整线圈的转速n 、匝数N 或磁感应强度的大小B .
下列调整合适的是( )
A ．使n 变为原来的1.2倍，
B 变为原来的2倍，N 变为原来的1.2倍 B ．使n 变为原来的56，B 变为原来的5
6，N 变为原来的2倍
C ．使n 变为原来的5
6，N 变为原来的2倍，B 不变
D ．使n 变为原来的5
6，N 变为原来的2.4倍，B 不变
【答案】D.
4．一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图甲所示，则下列说法正确的是( )
A ．t ＝0时刻，线圈平面与中性面垂直
B ．t ＝0.01 s 时刻，Φ的变化率最大
C ．t ＝0.02 s 时刻，交流电动势达到最大
D ．该线圈产生的交流电动势的图象如图乙所示 【答案】B.
【解析】由Φ－t 图知，t ＝0时，Φ最大，即线圈处于中性面位置，此时e ＝0，故A 、D 两项错误；由图知T ＝0.04 s ，在t ＝0.01 s 时，Φ＝0，
ΔΦ
Δt
最大，e 最大，则B 项正确；在t ＝0.02 s 时，Φ最大，ΔΦ
Δt
＝0，e ＝0，则C 项错误．
5．(多选)如图4所示，理想变压器原线圈接有交流电源，当副线圈上的滑片P 处于图示位置时，灯泡L 能发光．要使灯泡变亮，可以采取的方法有( )
A．向下滑动P
B．增大交流电源的电压
C．增大交流电源的频率
D．减小电容器C的电容
【答案】BC
【解析】向下滑动P时，副线圈的匝数变少，由理想变压器的电压关系可知，副线圈两端的电压变小，灯泡变暗，选项A错误；增大交流电源的电压，由理想变压器的电压关系可知，副线圈两端的电压增大，灯泡变亮，选项B正确；电压不变，增大交流电源的频率，电容器的容抗减小，电路中的电流变大，灯泡变亮，选项C正确；减小电容器的电容，电容器的容抗增大，电路中的电流减小，灯泡变暗，选项D错误．
6．如图5甲所示，理想变压器的原、副线圈匝数比n1∶n2＝10∶1，L1和L2是相同型号的白炽灯，L1与电容器C串联，L2与带铁芯的线圈L串联，为交流电压表．当原线圈接有如图乙所示的正弦交变电压时，两只灯泡的亮度相同，则( )
图5
A．与副线圈并联的电压表在t＝1×10－2 s时的示数为0
B．与副线圈并联的电压表在t＝0.5×10－2 s时的示数为22 2 V
C．当原线圈所接正弦交变电压的频率变为100 Hz时，灯泡L1变亮，灯泡L2变暗
D．当原线圈所接交变电压的频率变为100 Hz时，灯泡L1变暗，灯泡L2变亮
【答案】C
7．(多选)如图6甲所示，标有“220 V 40 W”的灯泡和标有“20 μF 300 V”的电容器并
联到交流电源上，为交流电压表，交流电源的输出电压如图乙所示，闭合开关．下列判断
正确的是( )
图6
A ．t ＝T
2
时刻，
的示数为零
B ．灯泡恰好正常发光
C ．电容器有可能被击穿 D.
的示数保持110 2 V 不变
【答案】BC 【解析】
的示数应是电压的有效值220 V ，故A 、D 错；电压的有效值恰好等于灯泡的额定
电压，灯泡正常发光，B 正确；电压的峰值U m ＝220 2 V≈311 V，大于电容器的耐压值，故电容器有可能被击穿，C 正确．
8．如图7所示，N 匝矩形导线框以角速度ω绕对称轴OO ′匀速转动，线框面积为S ，线框电阻、电感均不计，在OO ′左侧有磁感应强度为B 的匀强磁场，外电路接有电阻R 和理想电流表
，那么可以确定的是( )
图7
A ．从图示时刻起，线框产生的瞬时电动势为e ＝N
B ωS sin ωt B ．电流表的示数I ＝
2ω
4R
NBS
C ．R 两端电压的有效值U ＝
ω
2
NBS D ．一个周期内R 上产生的热量Q ＝πω
NBS 2
R
【答案】B
9．(多选)如图8甲所示是一种振动发电装置的示意图，一个半径r ＝0.10 m 、匝数n ＝20匝的线圈套在永久磁铁槽中，槽中磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右侧视图如图乙所示)，线圈所在位置磁感应强度B 的大小均为B ＝0.60
π T ，线圈的电阻R 1＝0.50 Ω，它的引出
线接有R 2＝9.50 Ω的小灯泡L ，
为理想交流电流表．当线圈框架的P 端在外力作用下沿轴
线做往复运动，便有电流通过灯泡．若线圈往复运动的规律如图丙所示(v 取向右为正)，则下列判断正确的是( )
图8
A ．电流表的示数为0.24 A
B ．0.01 s 时回路中的电流最大
C ．回路中交流电的频率为50 Hz
D ．0.015 s 时灯泡L 中电流的方向为从C →L→D 【答案】CD
10．(多选)如图9所示的正方形线框abcd 边长为L ，每边电阻均为r ，在磁感应强度为B 的
匀强磁场中绕cd
轴以角速度ω转动，c 、d 两点与外电路相连，外电路电阻也为r ，则下列说法中正确的是( )
图9
A ．S 断开时，电压表读数为
2
2B ωL 2 B ．S 断开时，电压表读数为
2
8
B ωL 2
C ．S 闭合时，电流表读数为210r
B ωL 2
D ．S 闭合时，线框从图示位置转过π2过程中流过电流表的电荷量为BL
2
7r
【答案】BD
11．如图10所示，一个半径为r 的半圆形线圈，以直径ab 为轴匀速转动，转速为n ，ab 的左侧有垂直于纸面向里(与ab 垂直)的匀强磁场，磁感应强度为B .M 和N 是两个集流环，负载电阻为R ，线圈、电流表和连接导线的电阻不计，求：
图10
(1)感应电动势的最大值；
(2)从图示位置起转过1
4圈的时间内，负载电阻R 上产生的热量；
(3)从图示位置起转过1
4圈的时间内，通过负载电阻R 的电荷量；
(4)电流表的示数．
【答案】(1)π2
Bnr 2
(2)π4B 2r 4
n 8R (3)πBr 2
2R (4)π2r 2
nB
2R
【解析】(1)线圈绕轴匀速转动时，在电路中产生如图所示的交变电流． 此交变电动势的最大值为
E m ＝BS ω＝B ·πr 2
2
·2πn ＝π2Bnr 2
(2)在线圈从图示位置转过14圈的时间内，电动势的有效值为E ＝E m 2＝2π2
Bnr
2
2
电阻R 上产生的热量为。