2020年高考物理回归复习—电学选择之交变电流的产生 含答案

高考回归复习—电学选择之交变电流的产生 1．如图所示一正方形线圈 abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴 OO′匀速转动，沿着 OO′观察，线 圈沿逆时针方向转动。已知匀强磁场的磁感应强度为 B，线圈匝数为 n，边长为 l，电阻为 R，转动的角速 度为 ω，则当线圈转至图示位置时（　　） A．线圈中感应电流的方向为 abcda B．穿过线圈的磁通量最大 C．线圈中的感应电流为 D．穿过线圈磁通量的变化率为 0 2．一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，交流电 b 的最大值正确的是(　　) A．3∶2， V B．3∶2， V C．2∶3， V D．2∶3， V 3．如图所示为交流发电机发电的示意图，矩形线圈 ABCD 匝数为 N、面积为 S、整个线圈的电阻为 r。在 磁感应强度为 B 的匀强磁场中，线圈绕 轴以角速度 ω 匀速转动，外电阻为 R，线圈的 AB 边连在金属 滑环 K 上，CD 边连在金属滑环 L 上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路相连。关于发电过 程中的四个状态，下列说法不正确的是（　　） 2nBl R ω 10 2 3 20 3 10 2 3 20 3 OO′A．线圈转到图甲位置时，通过线圈的磁通量为 BS B．线圈转到图乙位置时，通过线圈的磁通量的变化率为 C．线圈转到图丙位置时，外电路中交流电流表的示数为 D．线圈转到图丁位置时，AB 边感应电流方向为 4．如图所示，线圈 ABCD 匝数 n=10，面积 S=0.4m2，边界 MN(与线圈的 AB 边重合)右侧存在磁感应强度 B= T 的匀强磁场，若线圈从图示位置开始绕 AB 边以 ω=10πrad/s 的角速度匀速转动。则以下说法正确的 是（　　） A．线圈产生的是正弦交流电 B．线圈在转动过程中产生的最大感应电动势为 40V C．线圈转动 s 时瞬时感应电动势为 40 V D．线圈产生的感应电动势的有效值为 40V 5．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 与时间 t 的关系图像如图所示。下列说法正确的是（　　） NBSω 2 ) NBS R r ω +（ A B→ 2 π 1 60 3 φA． 时刻线框平面与中性面垂直 B．线框的感应电动势的有效值为 C．线框的感应电动势有效值为 D．从 t=0 到 t= 过程中线框的平均感应电动势为 6．一矩形线圈，绕垂直匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势 随时间 的变化 如图所示，下列说法中正确的是（ ） A． 时刻通过线圈的磁通量为零； B． 时刻通过线圈的磁通量最大； C． 时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大； D．每当 改变方向时，通过线圈的磁通量都为最大 7．图甲为小型发电机的结构简图，线圈在两磁极间的勻强磁场中匀速转动给小灯泡供电，己知小灯泡获 得 的交变电压如图乙所示．则下列说法正确的是（ ） A．甲图中电压表的示数为 6 V B．乙图中的 0 时刻，线圈在甲图所示位置 C．乙图中 0.5×10-2 时刻，穿过甲图中线圈的磁通量为 0 4 T m2 T πΦ m T πΦ 4 T m T πΦ e t 1t 2t 3t e 2D．乙图中 1.0×10-2 时刻，穿过甲图中线圈的磁通量为 0 8．如图所示，n 匝矩形闭合导线框 ABCD 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 ω 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。从线圈平面与磁场平行开始计时，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 C．变压器原、副线圈匝数之比为 D．线框中产生感应电动势的表达式 9．一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴线匀速转动时，产生正弦式交变电流，其电动势的变化规 律如（a）图线①所示。当调整线圈转速后，电动势的变化规律如（a）图线②所示。用此线圈给（b）图 中匝数比为 2:1 的理想变压器供电，则（　　） A．t=0 时刻，线圈平面恰好与磁场方向平行 B．线圈先后两次转速之比为 2:3 C．转速调整前，右图中电压表的示数为 D．图线②电动势的瞬时值表达式 10．如图所示，矩形线圈 abcd 在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴 P1 和 P2 以相同的角速度匀速 转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时(　　) 2 ω π nBS U ω cose nBS tω ω= 10 2V ( )2040sin V3e tπ =   A．线圈绕 P1 转动时的电流等于绕 P2 转动时的电流 B．线圈绕 P1 转动时的电动势小于绕 P2 转动时的电动势 C．线圈绕 P1 和 P2 转动时电流的方向相同，都是 a→b→c→d D．线圈绕 P1 转动时 dc 边受到的安培力大于绕 P2 转动时 dc 边受到的安培力 11．一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的 Ф－t 图像如图所示．下列说法中正确的是（ ） A．t=0 时刻线圈在中性面位置 B．t=0.01s 时线圈产生的感应电动势最大 C．t=0.02s 时线圈磁通量的变化率为零 D．t=0.03s 时线圈中的电流方向发生改变 12．如图甲所示，在匀强磁场中有一个 n＝10 匝的闭合矩形线圈绕轴匀速转动，转轴 O1O2 垂直于磁场方 向，线圈电阻为 5Ω，从图甲所示位置开始计时，通过线圈平面的磁通量随时间变化的图像如图乙所示， 则(　　) A．线圈转动过程中消耗的电功率为 10π2W B．在 t＝0.2s 时，线圈中的感应电动势为零，且电流改变一次方向C．所产生的交变电流感应电动势的瞬时值表达式为 e＝10πsin5πt V D．线圈从图示位置转过 90°时穿过线圈的磁通量变化最快 13．一个矩形线圈在匀强磁场中转动，产生交流电动势的瞬时值为 ，则下列说法 中正确的是 　　 A．当 时，线圈平面与中性面垂直 B．当 时，穿过线圈的磁通量等于零 C．该交流电能让标注为“300V， ”的电容器正常工作 D．若转速 n 提高 1 倍，其他条件不变，则电动势的变化规律将变为 14．如图所示，匝数为 100、边长为 0.1m 的正方形导线框处于磁感应强度大小为 0.6T 的水平匀强磁场中， 线框绕垂直于磁场的水平轴 OO′以角速度 匀速转动。电刷 E、F 与滑环接触良好，灯泡上标 有“60W”的字样。已知灯泡正常发光，且电容器不会被击穿，熔断器及线框的电阻均不计，则（　　） A．当线框平面处于竖直位置时通过熔断器电流最大 B．灯泡的额定电压为 30V C．电容器上可能标有“30V，3300μF”的字样 D．熔断器上可能标有“2A”的字样 15．图甲为一小型发电机的示意图，发电机线圈内阻为 1Ω，灯泡 L 的电阻为 9Ω，电压表为理想交流电 压表．发电机产生的电动势 e 随时间 t 按图乙的正弦规律变化，则（ ） A．0.01s 时穿过线圈的磁通量为零 ( )220 2sin100e t Vπ= ( ) 0t = 1 200t s= 5 Fµ ( )440 2sin100e t Vπ= 50 2rad/sω =B．线圈转动的角速度为 50rad/s C．电压表的示数为 10V D．灯泡 L 的电功率为 9W 16．如图所示一正方形线圈 abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴 OO′匀速转动，沿着 OO′观察，线 圈沿逆时针方向转动。已知匀强磁场的磁感应强度为 B，线圈匝数为 n，边长为 l，电阻为 R，转动的角速 度为 ω。则当线圈转至图示位置时(　　) A．线圈中感应电流的方向为 abcda B．穿过线圈的磁通量为 0 C．线圈中的感应电流为 D．穿过线圈磁通量的变化率为 0 17．如图所示，磁极 N、S 间的磁场看做匀强磁场，磁感应强度为 B0，矩形线圈 ABCD 的面积为 S，共 n 匝，内阻为 r，线圈通过滑环与理想电压表 V 和阻值为 R 的定值电阻相连，AB 边与滑环 E 相连；CD 边与 滑环 F 相连。若线圈正在绕垂直于磁感线的轴 OO＇以角速度 ω 逆时针匀速转动，图示位置恰好与磁感线 垂直。以下说法正确的是（ ） A．线圈在图示位置时，电阻 R 中的电流方向为自 M 到 N B．线圈自图示位置开始转过 的过程中，通过电阻 R 的电量为 C．线圈转动一周的过程中克服安培力做的功为 2nBI R ω 180° 02nB S R r+ 2 2 2 0π n B S R r ω +D．线圈在图示位置时电压表的示数为 0 18．图（a）为一交流发电机示意图，线圈 abcd 在匀强磁场中绕固定轴 OO'沿顺时针方向匀速转动，图（b） 是该发电机的电动势已随时间 t 按余弦规律变化的图像。已知线圈电阻为 2.5Ω，定值电阻 R=10Ω，电表均 为理想交流电表。由此可以判定（　　） A．电流表读数为 0.8A B．电压表读数为 10V C．t=0.1s 时刻，穿过线圈的磁通量为零 D．0~0.05s 内，通过电阻 R 的电荷量为 0.04C 19．如图所示，方向水平的匀强磁场中有一竖直放置的矩形线圈，线圈绕其竖直对称轴 OO′匀速转动。若 使线圈转动的角速度变为原来的 2 倍，则与角速度变化前相比（　　） A．线圈经过中性面时磁通量的变化率不变 B．线圈每转一圈产生的焦耳热变为原来的 4 倍 C．线圈感应电动势的最大值变为原来的 倍 D．线圈中感应电流的频率变为原来的 2 倍 20．如图所示，是小型交流发电机的示意图，正对的异名磁极间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，磁感 应强度大小为 B，A 为理想交流电流表。匝数为 n、面积为 S。阻值为 r 的线圈绕垂直于磁场的水平轴 OO´ 以角速度 ω 匀速转动，定值电阻阻值为 R，从图示位置开始计时。下列说法正确的是（　　） 2A．线圈每转动一周，电流方向改变 2 次 B．图示位置时交流电流表的示数为 C． 时，线框中的磁通量最大，瞬时感应电动势最大 D．电阻 R 消耗的热功率为 参考答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 C B B D B D C D D A 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 D A B B D BC BC AC AD AD ω= + nBSI R r π 2t ω= 2 2 ω =  +  R nBSP R r