新高考物理第一轮复习课时强化训练：交变电流的产生和描述(解析版)

2021届新高考物理第一轮复习课时强化训练

交变电流的产生和描述

一、选择题

1、手摇式发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动时，其磁通量随时间按如图所示的正弦规律变化。当线圈的转速变为原来的一半时，下列说法正确的是( )

A．交流电压的变化周期变为原来的一半

B．穿过线圈的磁通量的最大值变为原来的一半

C．交流电压的最大值变为原来的一半

D．交流电压的有效值变为原来的2倍

解析：选C 根据T＝1

n

可知，当线圈的转速变为原来的一半时，

周期变为原来的2倍，选项A错误；穿过线圈的磁通量的最大值为Φm ＝BS，与转速无关，选项B错误；当线圈的转速变为原来的一半时，角速度变为原来的一半，根据E＝nBSω可知，交流电压的最大值变

为原来的一半，选项C正确；根据E＝E m

2

可知，交流电压的有效值变

为原来的一半，选项D 错误。

2、如图所示为一交变电流随时间变化的图像，其中电流的正值为正弦曲线的正半周，其最大值为I m ；电流的负值的大小为I m ，则该交变电流的有效值为( )

A.22I m

B.I m

2 C.32I m D.62

I m 解析：选C 设该交变电流的有效值为I ，取一个周期时间，由

电流的热效应得：⎝ ⎛⎭

⎪

⎪

⎫I m 2 2

R×1×10－2 s ＋I m 2R×1×10－2 s ＝I 2R×2×10－2

s ，解得：I ＝3

2

I m ，故C 正确。

3、如图甲所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心

轴OO′匀速转动，从某时刻开始计时，产生的感应电动势e 随时间t 的变化曲线如图乙所示，若外接电阻R ＝70 Ω，线圈电阻r ＝10 Ω，则下列说法正确的是( )

A ．线圈的角速度为100 rad/s

B ．0.01 s 末穿过线圈的磁通量最大

C ．通过线圈的最大电流为1.25 A

D ．电压表的示数为87.5 V

解析：选C 由题图乙知，交流电的周期T ＝4×10－2 s ，线圈转动的角速度ω＝2πT ＝2π

4×10－2 rad/s ＝50π rad/s，故A 项错误；由题图乙知，0.01 s 末线圈产生的感应电动势最大，则0.01 s 末线圈平面与磁场平行，线圈的磁通量为0，故B 项错误；由题图乙知，线圈产生感应电动势的最大值E m ＝100 V ，则线圈的最大电流I m ＝E m r ＋R ＝

100

10＋70

A ＝1.25 A ，故C 项正确；线圈产生感应电动势的有效值E ＝E m 2＝1002 V ＝50 2 V ，电压表的示数U ＝E r ＋R ·R＝50210＋70×70

V≈61.9 V，故D 项错误。

4、一台发电机的结构示意图如图所示，其中N 、S 是永久磁铁的两个磁极，它们的表面呈半圆柱面形状。M 是圆柱形铁芯，铁芯外套

有一矩形线圈，线圈绕铁芯M中心的固定转轴匀速转动。磁极与铁芯之间的缝隙中形成沿半径方向的辐向磁场。从如图所示位置开始计时，规定此时电动势为正值，选项图中能正确反映线圈中的感应电动势e随时间t的变化规律的是( )

解析：选D 由于磁场为沿半径的辐向磁场，可以认为磁感应强度的大小不变，线圈始终垂直切割磁感线，所以产生的感应电动势大小不变，由右手定则可知，线圈转动一周，产生的感应电动势的方向改变两次，选项D正确。

5．(多选)单匝闭合矩形线框电阻为R，在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，穿过线框的磁通量Φ与时间t的关系图像如图所示。下列说法正确的是( )

A.T

2时刻线框平面与中性面垂直 B ．线框的感应电动势有效值为2πΦm

T

C ．线框转一周外力所做的功为2π2Φm 2

RT

D ．从t ＝0到t ＝T 4过程中线框的平均感应电动势为πΦm

T

解析：选BC 中性面的特点是与磁场垂直，穿过线框的磁通量最大，磁通量变化率最小，由题图可知T

2时刻线框在中性面上，A 错

误。电动势最大值为E m ＝Φm ω＝Фm 2πT ，对正弦交流电，E 有＝E m

2＝

2πΦm

T

，故B 正确。由功能关系知，线框转一周外力做的功等于产生的电能，W ＝W 电＝E 有2R ·T＝2π2Φm 2

RT ，C 正确。由法拉第电磁感应定

律知，E ＝ΔΦΔt ＝Φm T 4

＝4Φm

T

，D 错误。

6.(多选)如图所示，矩形线圈面积为S ，匝数为N ，线圈电阻为r ，在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R ，下列判断正确的是( )

A．电压表的读数为

NBSωR 2R＋r

B．当线圈由图示位置转过30°的过程中，通过电阻R的电荷量

为NBS

2R＋r

C．在线圈转过一周的过程中，电阻R上产生的焦耳热为

N2B2S2ωRπ

4R＋r2

D．当线圈由图示位置转过30°时通过电阻R的电流为

NBSω2R＋r

解析：选AD 电动势的最大值E m＝NBSω，有效值E＝E m

2

＝

NBSω

2

，

电压表的示数为路端电压的有效值U＝R

R＋r E＝

NBSωR

2R＋r

，A正确；

线圈转过30°的过程中，通过电阻R的电荷量q＝NΔΦ

R＋r

＝

N BS－BSsin 60°

R＋r ＝

⎝

⎛

⎭⎪

⎪⎫

1－

3

2

NBS

R＋r

，B错误；在线圈转过一周的时