高考物理一轮复习：
课时作业(三十三)交变电流的产生和描述
[双基巩固练]
1．(多选)如图所示为交流发电机示意图，线圈的AB边连在金属滑环K上，CD边连在滑环L上，导体制作的两个电刷E、F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的连接．关于其工作原理，下列分析正确的是( )
A．当线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大 B．当线圈平面转到中性面的瞬间，线圈中的感应电流最大 C．当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量最小 D．当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，线圈中的感应电流最小 答案 AC
2．(2024·黑龙江大庆一模)将闭合多匝线圈置于如图所示的匀强磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，线圈可绕MN轴自由转动，则下列表述中正确的是( )
A．当磁感应强度均匀增加时，线圈不动，线圈中感应电动势的大小与线圈的匝数无关 B．当磁感应强度增加时，线圈不动，线圈中感应电流为顺时针方向 C．线圈以MN为轴匀速转动时，可以产生正弦式交流电
D．当磁感应强度恒定时，线圈匝数越大，穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大 ΔΦΔBSC [根据法拉第电磁感应定律可知，线圈中产生的感应电动势E＝n＝n，感应电
ΔtΔt动势与线圈的匝数有关，故A错误；根据楞次定律可知，线圈中产生的感应电流的方向为逆时针方向，故B错误；当线圈以MN为轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量发生周期性变化，故ΔΦ可以产生正弦式交流电，故C正确；根据E＝n可知，当磁感应强度恒定时，穿过线圈的
Δt磁通量的变化率为零，感应电动势为零，故D错误．]
3．(多选)一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电动势e＝2202sin 100πt(V)，那么( )
A．该交变电流的频率是50 Hz
B．当t＝0时，线圈平面恰好位于中性面
- 1 -
1
C．当t＝ s时，e有最大值
100
D．该交变电流电动势的有效值为2202 V
AB [由e＝2202sin 100πt(V)可知，该交变电流的频率是50 Hz，选项A正确．当t1
＝0时，产生的交变电动势为零，说明线圈平面恰好位于中性面，选项B正确．当t＝ s
100时，e＝0，e有最小值，该交变电流电动势的有效值为220 V，选项C、D错误．]
4．(2024·云南玉溪模拟)如图所示的交变电流由正弦式电流的一半和反向脉冲电流组合而成，其有效值为( )
A．2 A C．2 A
B．
30
A 3
10D． A
3
2
B [设交流电电流的有效值为I，周期为T，电阻为R.则根据有效值的定义可得：IRT＝230?2?212
??R·3T＋2R·3T，解得：I＝3 A．] ?2?
5．一交变电流随时间变化的规律如图所示，由图可知( )
A．该交变电流的瞬时值表达式为i＝10sin(25πt)A B．该交变电流的频率为50 Hz C．该交变电流的方向每秒钟改变50次
D．该交变电流通过阻值为2 Ω的电阻时，此电阻消耗的功率为200 W
2π
C [由图可知，该交变电流的周期T＝0.04 s，ω＝＝50 π，该交变电流的瞬时值表
T达式为i＝10 cos 50πt(A)，A错误；ω＝2πf，解得频率f＝25 Hz，B错误；线圈转动一圈，电流方向改变两次，所以该交变电流的方向每秒钟改变50次，C正确；电阻消耗的功率
P＝I2R＝(
102
)×2 W＝100 W，D错误．]
2
6．(2024·北京朝阳区模拟)电阻R1、R2与交流电源按照图甲方式连接，R1＝10 Ω，R2＝20 Ω，闭合开关S后，通过电阻R2的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图乙所示，则( )
- 2 -
A．通过R1的电流有效值是1.0 A B．通过R2的电流最大值是2 A C．R1两端的电压有效值为5 V D．R2两端的电压最大值为52 A
C [从图乙可以看出，通过R2电流的有效值是0.5 A，R2两端电压的有效值为10 V，最大值为102 V，R1两端电压的有效值为5 V，而串联电路中各部分电流相等，所以R1、R2中电流的最大值均为0.52 A，故A、B、D错误，C正确．]
7．(多选)边长为L的正方形线框在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动，产生的感应电流的最大值为Im，设灯泡的电阻为R，其他电阻不计．从如图所示位置开始计时，则( )
BL2ωA．电路中电流的最大值Im＝ RB．电路中电流的瞬时表达式为i＝Imsin ωt C．电流表的读数为
2
Im
I2m
D．灯泡的电功率为R
2
EmBL2ωAD [感应电动势的最大值Em＝BLω，则电流的最大值Im＝＝，选项A正确；由线
RR2
圈电流为最大值时开始计时，故电路中电流的瞬时表达式应为i＝Imcos ωt，选项B错误；电流表的读数为有效值，为I＝
2122
Im，选项C错误；灯泡的电功率P＝IR＝ImR，选项D正确．] 22
8．(2024·黑龙江大庆一模)(多选)如图所示，N匝矩形导线框在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴OO′匀速转动，线框面积为S，线框的电阻、电感均不计，外电路接有电阻R、理想电流表A和二极管D．电流表的示数为I，二极管D具有单向导电性，即正向电阻为零，反向电阻无穷大，下列说法正确的是( )
- 3 -
4RIA．导线框转动的角速度为
NBSNBS2RIB．导线框转动的角速度为
C．导线框转到图示位置时，导线框中的磁通量最大，瞬时电动势为零 D．导线框转到图示位置时，导线框中的磁通量最大，瞬时电动势最大
BC [导线框产生的最大感应电动势Em＝NBSω.根据二极管的特点可知，在一个周期内有
半个周期回路中有电流，根据交流电电流的热效应可知
?NBSω?2???2?TR2RI2
·＝IRT，解得ω＝，A2NBS错误，B正确．导线框转到图示位置时，位于中性面处，导线框中的磁通量最大，瞬时电动势为零，C正确，D错误．]
9．(2017·天津卷·6)(多选)在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图所示正弦规律变化．设线圈总电阻为2 Ω，则( )
A．t＝0时，线圈平面平行于磁感线 B．t＝1 s时，线圈中的电流改变方向 C．t＝1.5 s时，线圈中的感应电动势最大 D．一个周期内，线圈产生的热量为8πJ
AD [t＝0时，穿过线圈的磁通量为零，线圈平面平行于磁感线，故A正确；每经过一次中性面(线圈平面垂直于磁感线，磁通量有最大值)电流的方向改变一次，t＝1 s时，磁通量为零，线圈平面平行于磁感线，故B错误；t＝1.5 s时，磁通量有最大值，但磁通量的变化率为零?
2
?ΔΦ＝0?，根据法拉第电磁感应定律可知线圈中的感应电动势为零，故C错误；感应
?
?Δt?
2πEm
电动势的最大值Em＝NBSω＝N·Φm·＝4π V，有效值E＝＝22π V，一个周期内线
T2
E22
圈产生的热量Q＝T＝8π J，故D正确．]
R
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[能力提升练]
10．如图甲所示，一圆形金属线圈放置于匀强磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，磁感应强度为B0.现让线圈绕其一条直径以50 Hz的频率匀速转动，较长时间t内产生的热量为Q；若线圈不动，让磁场以图乙所示规律周期性变化，要在t时间内产生的热量也为Q，乙图中磁场变化的周期T以s为单位，数值应为( )
1
A． 50π2C． 25π
2B． 50π1D． 25π
C [两种情况下，在相同时间内产生的热量相同，说明电压的有效值相同，现让线圈绕其一条直径以50 Hz的频率匀速转动，电压有效值为E＝
Em
＝2
BSωB0πr2×100π
2＝
2
；磁场以
S·ΔBπr2×B02
图乙所示规律周期性变化，电压有效值为E＝＝，解得T＝，选项C正确．]
ΔtT25π
4
11．(2014·天津卷)(多选)如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图乙中曲线a、b所示，则( )
A．两次t＝0时刻线圈平面均与中性面重合 B．曲线a、b对应的线圈转速之比为2∶3 C．曲线a表示的交变电动势频率为25 Hz D．曲线b表示的交变电动势有效值为10 V
AC [由题图乙知t＝0时两次转动产生的瞬时电动势都等于零，故选项A正确．由图乙1
知两次转动所产生的交变电动势的周期之比Ta∶Tb＝2∶3，再由周期与转速的关系n＝得na∶
Tnb＝3∶2，故选项B错误．因Ta＝4×10－2 s，故fa＝＝25 Hz，选项C正确．因Ema＝15 V，
Ta1
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2024高考物理一轮复习课时作业33交变电流的产生和描述含解析 - 图文
