1、2021 届高考物理二轮复习届高考物理二轮复习 恒定电流与交变电流恒定电流与交变电流 专练（专练（2）交流电的产生）交流电的产生 1.如图所示，矩形线框置于磁场中，该磁场可视为匀强磁场。线框通过导线与电阻构成闭合 电路，线框在磁场中绕垂直于磁场方向的转轴逆时针匀速转动，下列说法正确的是（ ） A.线框通过图中位置瞬间，AB边的电流方向由 A到 B B.线框通过图中位置瞬间，穿过线框的磁通量最大 C.线框通过图中位置瞬间，通过电阻的电流瞬时值最大 D.若使线框转动的角速度增大一倍，那么通过电阻电流的有效值变为原来的 2 2 倍 2.如图所示,某交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁
2、场的轴 OO 匀速 转动.该小型发电机的线圈共 200 匝,线圈面积 2 100cmS ,线圈电阻 48r ,磁场的磁感应 强度 1TB .如果用此发电机带动两个标有“220 V 1.1 kW”的电动机正常工作,需在发电机 的输出端ab、与电动机之间接一个理想变压器，理想变压器原、副线圈匝数比 12 :4:1nn , 下列说法正确的是( ) A.线圈转动的角速度为 5000 rad/s B.电动机内阻为44 C.电流表示数为 40 A D.发电机的输出功率为 3 2.2 10 W 3.一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时的t图象如图所示，将此交变电流与4 R的 电阻连接， R的功率为 2 2W，
3、不计线圈的电阻，下列说法正确的是( ) A.交变电流的频率为50 Hz B.0.5 st时线圈中的电流最大 C.1 st时线圈处于“中性面”位置 D.线圈产生电动势的最大值是 4 V 4.如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，产生的交 变电流的电压随时间变化的规律如图乙所示(正弦曲线)。下列说法正确的是( ) A.该交变电流电压的最大值为440 V B.该交变电流电压的有效值为220 2 V C.在0.0025s时，该交变电流的电压为220 V D.在0 0.01s内，该交变电流电压的平均值为220 V 5.手摇式发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动时,穿过线圈横截
4、面的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.交变电压的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.交变电压的最大值变为原来的一半 D.交变电压的有效值变为原来的 2倍 6.图甲、图乙分别表示两种电压的波形,其中图甲所示电压按正弦规律变化,下列说法正 确的是（ ） A.图甲表示交流电,图乙表示直流电 B.两种电压的有效值都是 311V C.图甲所示电压瞬时值表达式为311sin100t(V) D.图甲所示电压经原、副线圈匝数比为 10:1 的理想变压器变压后,功率比为 101 7.如图所示， n匝矩形闭合导线框AB
5、CD处于磁感应强度大小为 B的水平匀强磁场中，线 框面积为 S，电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴OO以角速度 匀速转动，并与理想变 压器原线圈相连，变压器副线圈接入一只额定电压为 U的灯泡，灯泡正常发光。从线圈通 过中性面开始计时，下列说法正确的是（ ） A.图示位置穿过线框的磁通量变化率最大 B.灯泡中的电流方向每秒改变 次 C.线框中产生感应电动势的表达式为sin 2 nB S et D.变压器原、副线圈匝数之比为 2 nB S U 8.在同一匀强磁场中,两个相同的矩形金属线圈ab、分别绕线圈平面内且与磁场垂直的轴匀 速转动,产生的电动势随时间变化的图象如图所示,则( ) A.线圈 a的转速
6、是 b的 3 倍 B.线圈 b产生的电动势最大值为10 V C.0.01 st 时，线圈 a恰好经过中性面 D.0.03 st 时，线圈 b恰好经过中性面 9.如图甲所示， 电阻不计的 N 匝矩形闭合导线框abcd处于磁感应强度大小为 0.2 T 的水平匀 强磁场中，导线框面积为 2 0.5m.导线框绕垂直于磁场的轴匀速转动，并与理想变压器原线 圈相连，原、副线圈的匝数比为 10:1，副线圈接有一滑动变阻器 R，副线圈两端的电压随时 间的变化规律如图乙所示.下列说法正确的是( ) A.闭合导线框中产生的交变电压的瞬时值表达式为100 2sin100 (V)ut B.线框abcd的匝数 10N
7、C.若滑动变阻器的滑片 P 向上移动，电流表的示数将减小 D.若导线框的转速增加一倍，则变压器的输出功率将增加一倍 答案以及解析答案以及解析 1.答案：C 解析：边AB和CD切割磁场产生电流，根据右手定则可知电流有 B 指向 A ，故 A 错误； B. 线框通过图中位置瞬间，穿过线框的磁通量为零，感应电动势最大，所以感应电流也最 大，通过电流表的电流瞬时值最大，故 B 错误，C 正确； D. 根据E NBS 可知, 增大一倍,E 也增大一倍,根据I Er 可知，通过电流表电流的有 效值也增大一倍，故 D 错误。 2.答案：D 解析： 两个标有“220 V 1.1 kW”的电动机正常工作,即副线
8、圈两端电压 2 220 VU ,流过副线 圈的电流 2 2 2 2 10 A P I U ,由于原、副线圈匝数比 12 :4:1nn ,根据理想变压器的规律得原线 圈两端电压 1 880 VU ,流过原线圈的电流 1 2.5 AI ,即电流表示数是 2.5 A,线圈内阻 48r ,所以线圈转动产生的感应电动势有效值是 11 1000 VUI r,线圈转动产生的感应 电动势最大值为 m= 1000 2 VENBS,所以线圈转动的角速度为500 2 rad/s,故选项 A、C 错误;由于电动机两端电压等于 220 V,流过电动机的电流为 5 A,所以电动机内阻小于 44,故选项 B 错误;由理想变
9、压器原理可知发电机输出功率等于电动机的输入功率,故发电 机的输出功率为 3 2.2 10 WP ,故选项 D 正确. 3.答案：D 解析：由t图象知周期2 sT，频率 1 0.5 Hzf T ，A 错误；由t图象知0.5 st时， 磁通量最大，线圈位于“中性面”位置，磁通量的变化率为零，瞬时感应电动势为 0，线圈中 的电流为零，B 错误；1 st时穿过线圈的磁通量为零，线圈处于与“中性面”垂直的位置，C 错误；由 2 U P R 得2 2(V)U ，线圈产生的感应电动势的最大值为2 =4(V)EmU，D 正确。故选 D。 4.答案：C 解析：A、如图所示，该交变电流电压的最大值 峰值 为：，故
10、 A 错误。 B、该交变电流电压的有效值为：，故 B 错误。 C、 ，交变电流的电压的函数表达式为：， 当时，故 C 正确。 D、在内，该交变电流电压的有效值为 220V，而平均值为： ， 故 D 错误。 故选：C。 5.答案：C 解析：根据 1 T 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 m 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 m EnBS 可知,交变电压的最大值变为原来的一半,选项 C 正确；根据 m 2 E E 有 有知,交变电压的有效值变为原来的一半,选项 D 错
11、误. 6.答案：C 解析： 因为两图中表示的电流方向都随时间变化,因此都为交流电,故 A 错误;因为对应相同时 刻,图甲电压比图乙电压大,根据有效值的定义可以知道,图甲有效值要比图乙有效值大,图甲 是正弦式交流电,所以有效值 311 V220V 22 m E U ,乙小于220V,故 B 错误;由图可以知道, 周期为0.02sT ,角速度为 2 100rad/s T ,最大值为311V m E,图甲所示电压瞬时值表 达式为 311sin100Vut,所以 C 选项是正确的; 理想变压器变压后,输入功率跟输出功率相同,故 D 错误.所以选 C 7.答案：AD 解析：A. 图示位置线框位于中性面，
12、穿过线框的磁通量最大，根据法拉第电磁感应定律可 知，磁通量的变化率为零，故 A 错误； B. 交流电的周期： 2 T ,1s 内完成周期性变化的次数,即频率： 1 2 f T ,1 个周期电流 方向改变 2 次,所以灯泡中电流方向每秒改变 次，故 B 正确； C. 线框中感应电动势的峰值： m EnBS ，线框是从中性面开始计时，所以线框中产生感 应电动势的表达式为 sinenBSt ，故 C 错误； D. 根据正弦式交变电流峰值和有效值的关系可知,原线圈输入电压的有效值： 1 2 nBS U , 副线圈输出电压的有效值： 2 UU ,根据变压比可知, 11 22 Un Un ,则变压器原、副
13、线圈匝数之比 为 2 nB S U ，故 D 正确。 8.答案：BD 解析：A.由图可知,a 的周期0.04s a T ,b 的周期0.06s b T ,根据 1 n T 可知 ab 的转速之比为 3:2，故 A 错误； B.根据 2 T 可知,ab 的角速度之比为 3:2,a 产生的感应电动势的最大值为15V a m E,根据 m ENBS可知,b 产生的电动势最大值为10V ba b mm h EE ，故 B 正确； C.t=0.01s 时，线圈产生的感应电动势最大，此时线圈 a 恰好经过与中性面垂直位置，故 C 错误； D.t=0.03s 时，线圈 b 产生的感应电动势最小为零，故线圈
14、b 恰好经过中性面，故 D 正确； 故选：BD。 9.答案：BC 解析：由题图乙可知，输出电压的最大值 m2 10 VU ，周期为 2 2s10，角速度 2 100 rad/s T ，输入端电压的最大值 m1m2 10100 VUU ，则闭合导线框中产生的交变 电压的瞬时值表达式为 m1sin 100sin100 (V)uUtt ，故 A 错误；导线框输出电压的最大值 m1 100 VUNBS ，解得 100 10 0.20.5 100 N ，故 B 正确；理想变压器原、副线圈匝数 不变，输入电压不变，则输出电压不变，滑动变阻器的滑片 P 向上移动时，接入电路的电 阻增大，则输出电流减小，输入电流减小，电流表示数减小，故 C 正确；若导线框的转速 增加一倍，则线框产生交变电压的最大值增加一倍，有效值增加一倍，输出电压的有效值也 增加一倍，则由 2 U P R 可知，输出功率将变成原来的 4 倍，故 D 错误.
