高考物理总复习 第十一章 第1节 交变电流的产生及描述检测(含解析)

交变电流的产生及描述

(建议用时：60分钟) 【A级 基础题练熟快】

1．(2019·北京丰台联考)如图所示，(a)→(b)→(c)→(d)→(e)过程是交流发电机发电的示意图，线圈的ab边连在金属滑环K上，cd边连在金属滑环L上，用导体制成的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接．下列说法正确的是( )

A．图(a)中，线圈平面与磁感线垂直，磁通量变化率最大

B．从图(b)开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系是i＝Imsin ωt C．当线圈转到图(c)位置时，感应电流最小，且感应电流方向改变 D．当线圈转到图(d)位置时，感应电动势最小，ab边感应电流方向为b→a

解析：选C.图(a)中，线圈在中性面位置，穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率为0，故A错误；从线圈在中性面位置开始计时的表达式才是i＝Imsin ωt，故B错误；当线圈转到图(c)位置时，线圈在中性面位置，穿过线圈的磁通量最大，产生的感应电流最小为零，电流方向将改变，故C正确；当线圈转到图(d)位置时，磁通量最小，磁通量的变化率最大，感应电动势最大，ab边感应电流方向为b→a，故D错误．

2.(2019·北京通州区一模)如图所示，一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转动轴与磁场方向垂直，产生交变电动势瞬时值的表达式为e＝30sin(100πt) V．下列说法正确的是( )

A．线圈平面与磁场垂直时，产生的感应电动势最大 B．线圈平面与磁场平行时，磁通量变化最快 C．线圈产生交变电动势的有效值为30 V

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D．线圈产生交变电动势的周期为0.01 s

解析：选B.线圈平面与磁场垂直时，磁通量最大，磁通量的变化率为零，产生的感应电动势为零，选项A错误；线圈平面与磁场平行时，磁通量为零，此时磁通量变化最快，选项B正确；线圈产生交变电动势的最大值为30 V，选项C错误；线圈产生交变电动势的周期为T＝

2π2π＝ s＝0.02 s，选项D错误． ω100π

3．(2019·广西桂林期末联考)一台小型发电机与计算机相连接，计算机能将发电机产生的电动势随时间变化的图象记录下来，如图甲所示，让线圈在匀强磁场中以不同的转速匀速转动，计算机记录了两次不同转速所产生正弦交流电的图象如图乙所示．则关于发电机先后两次的转速之比na∶nb和交流电b的最大值，下列结果正确的是( )

102

A．3∶2， V

3102

C．2∶3， V

3

20

B．3∶2， V

3203

D．2∶3， V

3

1

解析：选B.由图可知，a的周期为0.4 s，b的周期为0.6 s，则由n＝可知，转速与周

T期成反比，故曲线a、b对应的线圈转速之比为3∶2；曲线a表示的交变电动势最大值是10 V，根据Em＝NBSω得曲线b表示的交变电动势最大值是

20

V，故B正确，ACD错误． 3

4．(多选)(2019·北京西城模拟)如图所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴

OO′匀速转动，产生的交流电动势e＝1002sin 100πt(V)．下列说法正确的是( )

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A．交流电的频率为100 Hz B．交流电动势的有效值为100 V

C．当线圈转到如图所示的位置时电动势为零

D．当线圈转到如图所示的位置时穿过线圈的磁通量为零

解析：选BC.因为交流电的表达式为e＝1002sin 100πt(V)，所以ω＝100π，um＝1002 V，所以交流电的频率为f＝

Um1002

＝50 Hz，有效值U＝＝ V＝100 V，A错误，B正确；2π22

ω图示位置磁通量最大，磁通量变化率为零，感应电动势为零，C正确，D错误．

5．(2019·湖北荆门模拟)阻值为10 Ω的电阻接到电压如图所示的交流电源上，以下说法中正确的是( )

A．电压的有效值为10 V B．通过电阻的电流有效值为 C．电阻消耗电功率为15 W D．电阻每秒钟产生的热量为10 J

解析：选B.由u－t图象，交流电压最大值为10 V，有效值U＝

2

A 2

Um

2

＝52 V，故A错误；

U522222

通过电阻的电流I＝＝ A＝ A，故B正确；根据P＝IR，知电阻消耗的电功率P＝()

R1022

×10 W＝5 W，故C错误；电阻每秒产生热量Q＝Pt＝5×1 J＝5 J，故D错误．

6.(多选)(2019·北京海淀模拟)如图所示，KLMN是一个竖直的匝数为n的矩形导线框，全部处于磁感应强度为B的水平方向的匀强磁场中，线框面积为S，

MN边水平，线框绕竖直固定轴以角速度ω匀速转动．当MN边与磁场方向的夹

角为30°时(图示位置)，下列说法正确的是( )

A．导线框中产生的瞬时电动势的大小是

nBSω2

B．导线框中产生的瞬时电动势的大小是C．线框中电流的方向是K→L→M→N→K D．线框中电流的方向是K→N→M→L→K

3nBSω 2

解析：选BD.图中的位置，线框的向右的磁通量增大，感应电流的磁场方向向左，所以感应电流的方向为：K→N→M→L→K；从垂直中性面开始计时感应电动势的瞬时表达式为E＝Emcos

- 3 -

ωt，当线圈平面与垂直中性面夹角为30°时，即ωt＝30°，则E＝

＝

3

nBSω，故B、D正确，A、C错误． 2

3Em 2

7.(2019·百校联盟联考)如图所示，边长为L＝0.4 m的正方形线框

ABCD放置在水平方向的匀强磁场中，线框的匝数N＝10匝，线框总电阻r＝4 Ω，磁场的磁感应强度为B＝ T．t＝0时刻，线框以角速度ω＝

10π rad/s绕垂直磁场方向的轴OO′从图示位置开始逆时针匀速转动，则( )

A．线框中产生交流电的频率为10 Hz 1

B．t＝0.05 s时，线框中的磁通量为 Wb

25πC．t时刻线框中的感应电动势e＝16cos (10πt)V D．线框消耗的电功率为64 W

1π

ω10π

解析：选C.由公式ω＝2πf可知，f＝＝＝5 Hz，故A错误；由题意可知，从图

2π2π

π

示位置开始经时间t＝0.05 s时，转过的角度为θ＝ωt＝10π×0.05＝，此时磁通量最大，

21241

即为BS＝L＝，故B错误；线框转动过程中的最大感应电动势为Em＝NBSω＝10××

π25ππ4

×10π V＝16 V，由于从垂直中性面开始计时所以表达式为：e＝Emcos ωt＝16cos (10π25

E16

t) V，故C正确；线框中的感应电流的有效值为：I＝＝ A＝22 A，所以功率为P＝

r2×4I2r＝(22)2×4 W＝32 W，故D错误．

8.(2019·四川成都联考)如图，匀强磁场中，一单匝矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，线框中产生的交变电动势瞬时值随时间变化的规律为e＝202sin (100πt) V．下列说法正确的是( )

A．该线框转动的频率是100 Hz

B．该线框产生的交变电动势最大值是20 V C．t＝0.005 s时刻，线框平面与中性面重合 D．t＝0.05 s时刻，穿过线圈的磁通量变化率为0

ω100π

解析：选D.该线框转动的频率是f＝＝＝50 Hz，选项A错误；该线框产生的交

2π2π

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