全国通用近年高考物理大一轮复习第十一章交变电流传感器课时达标30交变电流的产生及其变化规律(202

（全国通用版）2019版高考物理大一轮复习第十一章交变电流传感器课时达标30 交变电流的产生及其变化规律
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课时达标第30讲交变电流的产生及其变化规律[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，面积均为S的单匝线圈绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动,能产生正弦交变电动势e＝BSωsin ωt的图是( A)
解析线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴（轴在线圈所在平面内)匀速转动，产生的正弦交变电动势为e＝BSωsin ωt,由这一原理可判断，A图中感应电动势为e＝BSωsin ωt；B图中的转动轴不在线圈所在平面内;C、D图中的转动轴与磁场方向平行,而不是垂直．2．如图所示电路中，电源电压u＝311sin 100πt V，A、B间接有“220 V440 W”的电暖宝、“220 V220 W"的抽油烟机、交流电压表及保险丝．下列说法正确的是( D）
A．交流电压表的示数为311 V
B．电路要正常工作，保险丝的额定电流不能小于3 2 A
C．电暖宝发热功率是抽油烟机发热功率的2倍
D．1 min内抽油烟机消耗的电能为1。

32×104 J
解析交流电压表的示数为有效值为220 V，故选项A错误；由公式P＝UI知电路要正常工作，干路中电流有效值为3 A，所以保险丝的额定电流不能小于3 A，故选项B错误；电暖宝是纯电阻用电器，P热＝P电，而抽油烟机是非纯电阻用电器,P热<P电,故选项C错误；1 min 内抽油烟机消耗的电能为W＝Pt＝1。

32×104 J,故选项D正确．
3．家庭电路中的调光灯、调速电风扇以前是用变压器来实现的，该技术的缺点是成本高、体积大、效率低，且不能任意调节灯的亮度或电风扇的转速．现在的调光灯、调速电风扇是用可控硅电子元件来实现的．如图为经过一个双向可控硅调节后加在电灯上的电压．那么现在电
灯上的电压为（C）
A．U m B．错误!
C．U
m
2
D．错误!
解析电灯上的电压值,如没有特殊说明一般指电压的有效值,设加在电灯上电压的有效值为U，取一个周期，由电流的热效应得错误!T＝错误!·错误!＋错误!·错误!，所以可得U＝错误!，故选项C正确．
4．交流发电机在工作时产生的电压的表达式为u＝U m sin ωt,保持其他条件不变,使该线圈的转速和匝数同时增加一倍，则此时电压的变化规律变为( B)
A．4U m sin ωt B．4U m sin 2ωt
C．2U m sin ωt D．U m sin ωt
解析线圈的转速和匝数同时增加一倍，则U m增加到原来的四倍,线圈的转速增加一倍,则ω为原来的两倍，故电压的变化规律变为4U m sin 2ωt，选项B正确．5．一个边长为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( B）
A．错误!×l0－5A B．错误!×10－5 A
C．错误!×10－5A D．错误!×10－5A
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I1＝2×10－5A，3~5 s内产生的感应电流I2＝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错误!Rt1＋I错误!Rt2＝I2Rt,代入数据可得I＝错误!×10－5 A，故选项B
正确．
6．如图所示电路，电阻R1与电阻R2阻值相同，都为R，和R1并联的D为理想二极管(正向电阻可看做零，反向电阻可看做无穷大)，在A、B间加一正弦交变电压U＝202sin 100πt V，则加在R2上的电压的有效值为（D)
A．10 V B．20 V
C．15 V D．5错误! V
解析根据有效值的定义可得错误!×错误!＋错误!×错误!＝错误!×T，解得加在R2上的电压的有效值U＝510 V，选项D正确．
7．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，则灯泡的电阻应为（B）
A．错误!B．错误!
C．错误!D．错误!
解析导线转动过程中产生正弦交流电，其最大值为E m＝2πnBl2，根据小灯泡正常发光，有P＝错误!2错误!，解得R＝错误!,选项B正确．
8．实验室里的交流发电机可简化为如图所示的模型，正方形线圈在水平匀强磁场中，绕垂直于磁感线的OO′轴匀速转动．今在发电机的输出端接一个电阻R和理想电压表，并让线圈每秒转25圈，读出电压表的示数为10 V．已知R＝10 Ω,线圈电阻忽略不计，则下列说法正确的是（D)
A．线圈平面与磁场平行时，线圈中的瞬时电流为零
B．从线圈平面与磁场平行开始计时，线圈中感应电流瞬时值表达式为i＝错误!sin 50πt A
C．流过电阻R的电流每秒钟方向改变25次
D．电阻R上的热功率等于10 W
解析线圈平面与磁场平行时，线框切割磁场的两边正好垂直切割，瞬时感应电流最大,选项A错误．由题意得E m＝10错误! V,f＝25 Hz,i＝错误!cos 50πt A，选项B错误；电流方向每秒改变50次，选项C错误；P R＝错误!＝错误!＝10 W，选项D正确．
9．如图所示，图线a是线圈在磁场中匀速转动时产生的正弦交流电的图象,当调整线圈转速后，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中正确的是( C)
A．线圈先后两次转速之比为1∶2
B．交流电a的电压瞬时值u＝10sin 0。

4πt V
C．交流电b电压的最大值为错误! V
D．在图中t＝0时刻穿过线圈的磁通量为零
解析由题图可知，周期T a＝0。

4 s，T b＝0.6 s，则线圈先后两次转速之比n a∶n b＝T b∶T a＝3∶2，故选项A错误；由题图知交流电a的电压最大值U
＝10 V，周期T a＝0.4 s，ωa＝错误!
m a
＝5π rad/s，交流电压的瞬时值表达式为u＝U m a sin ωt＝10sin 5πt（V）,故选项B错误；由电动势的最大值E m＝NBSω,知两个电压最大值之比U m a∶U m b＝ωa∶ωb＝3∶2,则交流电b电压的最大值为错误! V，故选项C正确;t＝0时刻u＝0，根据法拉第电磁感应定律，磁通量变化率为零，而磁通量最大，故选项D错误．
10．（多选）图甲为一台小型发电机构造示意图,内阻r＝5。

0 Ω，外电路电阻R＝95 Ω,电路中其余电阻不计．发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴转动,线圈匝数N＝100.转动过程中穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按正弦规律变化，如图乙所示,则( BC)
A．t＝3。

14×10－2 s时，该小型发电机的电动势为零
B．该小型发电机的电动势的最大值为200 V
C．电路中电流最大值为2 A
D．串联在外电路中的交流电流表的读数为2 A
解析t＝3。

14×10－2s时，磁通量Φ的变化率最大，该小型发电机的电动势有最大值，选项A错误；从Φ－t图线可以看出，Φmax＝1。

0×10－2 Wb，T＝3.14×10－2 s,ω＝错误!，感应电动势的最大值E max＝NωΦmax＝200 V，选项B正确;电路中电流最大值I max＝错误!＝2 A,选项C正确；交流电流表读数是交变电流的有效值，即I＝错误!＝1.4 A，选项D错误．11．如图甲，R0为定值电阻，两金属圆环固定在同一绝缘平面内．左端连接在一周期为T0的正弦交流电源上,经二极管整流后,通过R0的电流i始终向左，其大小按图乙所示规律变化．规定内圆环a端电势高于b端时，a、b间的电压为u ab为正，下列u ab－t图象可能正确的是（C）
解析由题知通过外圆环的电流方向始终是顺时针方向，大小做周期性变化．分析0。

5T0时间内，前0。

25T0电流增加，由楞次定律可以判断出通过内圆环电流逆时针，此时a端电势高于b端，后0。

25T0电流减少，由楞次定律可以判断出通过内圆环电流顺时针,此时a端电势低于b端．每个0。

5T0时间内都是同样的变化规律，故选项C正确．。