2021年高考物理一轮复习考点优化训练专题：41 交变电流的产生和描述
试卷更新日期：2020-10-30 类型：一轮复习
一、单选题
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1. 如图1所示，正弦交流电接在电阻R与理想二极管D串联的电路两端，通过电阻R的电流i与时间t的关系如图2所示，R=10 ，则在t=0到t=1s时间内，电阻R上产生的热量为（ ）
A、125J B、250J C、375J D、500J2. 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 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→a3. 一理想变压器原、副线圈匝数比 ，原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u随时间t变化的规律如图所示，副线圈接一个R=10Ω的电阻，则（ ）
A、电阻R两端电压的有效值为 B、电阻R中电流的频率为0.25Hz C、1分钟内电阻R产生的热量 D、变压器的输入功率为250W4. 如图是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压的（ ）
A、周期是0.01s B、频率是50Hz C、有效值是311V D、表达式为u=220sin100πt（V）5. 图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴 沿逆时针方向匀速转动，从图甲所示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A、电流表的示数为 B、线圈转动的角速度为 C、 时，穿过线圈的磁通量为最大值 D、 时，线圈平面与磁场方向垂直6. 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，如图1所示，产生的交变电动势的图象如图2所示，则（ ）
A、该交流电压的有效值是311V B、该交流电压的周期是2s C、该交流电压的瞬时值表达式是u = 311sin100pt(V) D、该交流电压的初位相是7. 某交变电动势瞬时值表达式 V，则（ ）A、交变电流的频率为2Hz B、交变电流的周期为0.25秒 C、交变电流的有效值为 D、当t＝0.25秒时，感应电动势为8. 交变电流经二极管（正向电阻为0，反向电阻无穷大）为某用电器供电，通过用电器电流的有效值为1A，求原交变电流的最大值（ ）A、1A B、 A C、2A D、2 A9. 如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的正弦交流电的图像，当调整线圈转速后，所产生的正弦交流电的图像如图b所示，以下关于这两个正弦交流电的说法中正确的是（ ）
A、线圈先后两次转动的角速度之比为2：3 B、交流电a的电压有效值为 C、交流电b的电压瞬时值为 D、交流电a在图中t=0.1s时刻穿过线圈的磁通量变化率为零10. 一正弦交流电通过一特殊电子整流装置后，得到如图所示的交流电，则该交流电的电压有效值为（ ）
A、 B、 C、 D、11. 交流发电机正常工作时，电动势的变化规律为 ，如果把发电机转子的转速减小一半，并且把电枢线圈的匝数增加一倍，其他条件不变，则（ ）A、只是电动势的最大值增加一倍 B、电动势的最大值和周期都增加一倍 C、电动势的最大值和周期都减小一半 D、只是频率减小一半，周期增加一倍12. 如图所示，一个矩形线圈abcd 绕位于线圈平面内且垂直于匀强磁场的固定轴OO′匀速转动，OO′为bc 和 ad 边的中垂线。当线圈平面转到与磁感应强度B的方向平行时，下列说法中正确的是（ ）
A、穿过线圈的磁通量最大 B、线框中产生的感应电动势最小 C、线框中产生的感应电流最小 D、线框中的电流方向不发生改变13. 图甲为风力发电的简易模型。在风力作用下，风叶带动与杆固连的永磁铁转动，磁铁下方的线圈与电压传感器相连。在某一风速时，传感器显示的电压按图乙正弦规律变化，则（ ）
A、风叶的转速为0.4r/s B、线圈两端电压的有效值为11V C、交变电流的电压表达式为u＝22sin5πtV D、交变电流的电压表达式为u＝22sin10πtV14. 如图甲所示，标有“6V，3W”的灯泡和标有“2μF，7V”的电容器并联到交流电源上，V为交流电压表，交流电源的输出电压如图乙所示，下列判断正确的是（ ）
A、灯泡恰好正常发光 B、电容器不可能被击穿 C、V的示数在0~ 之间不断变化 D、t=0.01s时，线圈中的磁通量为零15. 如图所示为一正弦交变电压随时间变化的图象，由图可知（ ）
A、交流电的周期为2s B、用电压表测量该交流电压时，读数为311V C、交变电压的有效值为220V D、将它加在电容器上时，电容器的耐压值必须等于311V16. 如图所示，甲图为正弦式交流电，乙图正值部分按正弦规律变化，负值部分电流恒定，丙图为方波式交流电，三个图中的 和周期T相同。三种交流电的有效值之比为（ ）
A、 B、 C、 D、17. 一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示，由图可知（ ）
A、该交流电的电压瞬时值的表达式为u=100sin(25t)V B、该交流电的频率为25Hz C、该交流电的电压的有效值为100V D、若将该交流电压加在阻值R=100Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率为100W二、多选题
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18. 一线圈在匀强磁场中转动产生的电动势瞬时值表达式为e=10sin20πt（V），下列说法正确的是（ ）A、t=0时，穿过线圈的磁通量为零 B、t=0时，线圈平面位于中性面 C、1s内，电流方向改变20次 D、用交流电压表测量该电动势，示数为10V
三、填空题
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19. 一个电热器接在 的直流电源上，在时间 内产生的热量为 ，今将该电热器接在一正弦式交流电源上，它在 内产生的热量为 ，这一交流电源的交流电压的最大值为 。
四、综合题
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20. 一台发电机产生正弦式电流，如果e＝500sin314t(V).(1)、电动势的峰值是多少；(2)、线圈匀速转动的角速度是多少；(3)、如果这个发电机的外电路只有电阻元件，总电阻为2kΩ，写出电流瞬时值的表达式．21. 一个理想变压器的原、副线圈匝数比为55：8，原线圈接在U=311sin100πtV的交流电源上，试求：(1)、交流电源输出电压的有效值；(2)、变压器副线圈的输出电压的有效值；(3)、当副线圈接上电阻为16Ω的小灯泡时，变压器原线圈中的电流的有效值；22. 如图所示，一小型发电机内有n=100匝矩形线圈，矩形面积 ，线圈电阻可忽略不计。在外力作用下矩形线圈在B=0.10T匀强磁场中，以恒定的角速度 绕垂直于磁场方向的固定轴OO'匀速转动，发电机线圈两端与R=100Ω的电阻构成闭合回路。
(1)、求线圈转动时产生感应电动势的最大值；(2)、从线圈平面通过中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；(3)、求从线圈平面通过中性面开始，线圈转过90°角的过程中通过电阻R横截面的电荷量。23. 如图所示为一交流发电机的原理示意图，装置中两磁极之间产生的磁场可近似为匀强磁场，发电机的矩形线圈abcd在磁场中，图中abcd分别为矩形线圈的四个顶点，其中的c点被磁铁遮挡而未画出。线圈可绕过bc边和ad边中点且垂直于磁场方向的水平轴OO′匀速转动。为了便于观察，图中发电机的线圈只画出了其中的1匝，用以说明线圈两端的连接情况。线圈的ab边连在金属滑环K上，cd边连在金属滑环L上；用导体做的两个电刷E、F分别压在两个滑环上，线圈在转动过程中可以通过滑环和电刷保持其两端与外电路的定值电阻R连接。已知矩形线圈ab边和cd边的长度 边和ad边的长度 ，匝数n=100匝，线圈的总电阻r=5.0Ω，线圈转动的角速度ω=282rad/s，外电路的定值电阻R=45Ω，匀强磁场的磁感应强度B=0.05T。电流表和电压表均为理想电表，滑环与电刷之间的摩擦及空气阻力均可忽略不计，计算中取 ， 。
(1)、求电压表的示数U；(2)、线圈转动1圈的过程中电阻R上产生的焦耳热 （结果保留3位有效数字）；(3)、从线圈经过图示位置开始计时，求线圈转过90°的过程中通过线圈导线某截面的电荷量q（结果保留1位有效数字）。
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