（江苏专用）2020版高考物理大一轮复习 第十一章 交变电流 传感器 第一节 交变电流的产生和描述检测 doc

第一节 交变电流的产生和描述

(建议用时：40分钟)

一、单项选择题

1．(2019·合肥模拟)一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动．在转动过程中，线框中的最大磁通量为Φm，最大感应电动势为Em，下列说法中正确的是( )

A．当磁通量为零时，感应电动势也为零 B．当磁通量减小时，感应电动势也减小

C．当磁通量等于0.5Φm时，感应电动势等于0.5Em D．角速度ω等于

Em

Φm

解析：选D.根据正弦式交变电流的产生及其变化规律，当磁通量最大时，感应电动势为零；当磁通量减小时，感应电动势在增大，磁通量减为零时，感应电动势最大，由此可知A、B项错误；设从线框位于中性面开始计时，则有e＝Emsin ωt，式中Em＝BSω，因Φm＝BS，故角速度ω＝

Emππ，D项正确；设e＝0.5Em，则解出ωt＝，此时Φ＝B·Scos＝Φm66

33

BS＝Φm，C项错误． 22

2．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，从图示位置开始计时，产生的感应电动势e随时间t的变化曲线如图乙所示．若线圈的转速变为原来的2倍，而其他条件保持不变，从图示位置转过90°开始计时，则能正确反映线圈中产生的电动势e随时间t的变化规律的图象是( )

解析：选A.由题图乙知，周期T＝4 s，感应电动势的最大值Em＝1 V，而感应电动势的2π

最大值的表达式Em＝NBSω＝NBS·.若仅把线圈的转速变为原来的2倍，则周期T′变为

T 1

1

原来的，即T′＝2 s，而感应电动势的最大值E′m变为原来的2倍，即E′m＝2 V，所以

2选项B、C错误；从图示位置转过90°开始计时，也就是t＝0时线圈中产生的感应电动势应为0，所以选项A正确，D错误．

3.小型手摇发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO′，线圈绕OO′匀速转动，如图所示．矩形线圈ab边和

cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压( )

A．峰值是e0 C．有效值是

2

Ne0 2

B．峰值是2e0 D．有效值是2Ne0

解析：选D.因每匝矩形线圈ab边和cd边产生的电动势的最大值都是e0，每匝中ab和

cd串联，故每匝线圈产生的电动势的最大值为2e0.N匝线圈串联，整个线圈中感应电动势的

最大值为2Ne0，因线圈中产生的是正弦交流电，则发电机输出电压的有效值E＝2Ne0，故选项D正确．

4．如图甲所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴OO′以角速度ω逆时针匀速转动．若以线圈平面与磁场夹角θ＝45°时(如图乙)为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正．则如图所示的四个选项图中正确的是( )

解析：选D.矩形线圈绕垂直于匀强磁场的转轴匀速转动产生正弦式交变电流，在开始计时(t＝0)时线圈为题图乙所示的位置，据右手定则判断电流为负方向，首先排除A、B选

2

项；若在题图甲所示的位置，感应电流为负向的峰值，可见t＝0的时刻交变电流处于负半

Tπ

轴且再经到达中性面位置，或者φ0＝，瞬时值表达式i＝Imsin(ωt－φ0)，所以0＝

84Im·sin?

?2πt－π?，t＝T，故D选项正确．

4?8?T?

5．(2019·沈阳质检)如图所示为一交流电压随时间变化的图象．每个周期内，前三分之一周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定．根据图中数据可得，此交流电压的有效值为( )

A．7.5 V C．215 V

B．8 V D．313 V

2

2

?6 V?21T（9 V）2TU22

解析：选C.根据电流的热效应有??··＋·＝T，解得U＝(60 V)，

R3R?2?R3

所以U＝215 V，C项正确．

6.如图所示，在xOy直角坐标系中的第二象限有垂直坐标平面向里的匀强磁场，第四象限有垂直坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小均为B.直角扇形导线框半径为L、总电阻为R，在坐标平面内绕坐标原点O以角速度ω逆时针匀速转动．线框从图中所示位置开始转动一周的过程中，线框内感应电流的有效值是( )

BL2ωA．I＝ RC．I＝0

BL2ωB．I＝

2RD．I＝

BLω 2RT解析：选B.从图示位置转过90°的过程中，即在0～时间内，线框中的感应电动势为41TTE＝BL2ω，感应电流沿顺时针方向；在转过90°至180°的过程中，即在～时间内，线2

4

2

3

12

框中的感应电动势仍为E＝BLω，感应电流沿逆时针方向；在转过180°至270°的过程中，

2

T3T12

即在～时间内，线框中的感应电动势仍为E＝BLω，感应电流沿逆时针方向；在转过

242

3T12

270°至360°的过程中，即在～T时间内，线框中的感应电动势仍为E＝BLω，感应电

42

BL2ω流沿顺时针方向．根据有效值的定义知I＝.B项正确．

2R二、多项选择题

7．(2019·贵州贵阳高三适应性考试)有一种自行车，它有能向自行车车头灯泡供电的小型发电机，其原理示意图如图甲所示；图中N、S是一对固定的磁极，磁极间有一固定在绝缘转轴上的矩形线圈，转轴的一端有一个与自行车后轮边缘接触的摩擦轮．如图乙所示，当车轮转动时，因摩擦而带动摩擦轮转动，从而使线圈在磁场中转动而产生电流给车头灯泡供电．关于此装置，下列说法正确的是 ( )

A．自行车匀速行驶时线圈中产生的是交流电 B．小灯泡亮度与自行车的行驶速度无关

C．知道摩擦轮和后轮的半径，就可以知道后轮转一周的时间里摩擦轮转动的圈数 D．线圈匝数不影响穿过线圈的磁通量的变化率大小

解析：选ACD.摩擦轮带动线圈在磁场中绕垂直于磁感线的轴转动，产生交流电，故A正确；行驶速度会影响感应电动势的大小，所以影响灯泡的亮度，故B错误；摩擦轮和后轮属于皮带传动，具有相同的线速度，如果知道了半径关系，就能知道角速度关系，也就能知道转速关系，故C正确；线圈匝数不影响穿过线圈的磁通量的变化率的大小，故D正确．

8．如图所示，图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系．则( )

A．两种形式的交变电流最大值相同

4