2020届高考物理总复习交变电流传感器核心素养提升练交变电流的产生和描述（含解析）新人教版

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1、交变电流的产生和描述(45分钟　100分)(20分钟　50分)一、选择题(本题共5小题，每小题7分，共35分，1题为单选题，2～5题为多选题)1.(2019·抚州模拟)如图所示是一台发电机的结构示意图，其中N、S是永久磁铁的两个磁极，它们的表面呈半圆柱面形状。M是圆柱形铁芯，它与磁极的柱面共轴，铁芯上有一矩形线框，可绕与铁芯M共轴的固定转动轴旋转。磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径、大小近似均匀的磁场。若从图示位置开始计时，当线框绕固定转动轴匀速转动时，下列图象中能正确反映线框中感应电动势e随时间t变化规律的是(　　)【解析】选D。因

2、发电机的两个磁极N、S呈半圆柱面形状，磁极间的磁感线如图所示，即呈辐向分布磁场，磁感应强度的大小不变，仅方向发生改变，故线框在磁场中转动时垂直切割磁感线，产生的感应电动势的大小不变，线框越过空隙后，由于线框切割磁感线方向发生变化，所以感应电动势的方向发生变化，综上所述，D正确。2.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∶3C.曲线a表示的交变电动势频率为25

3、HzD.曲线b表示的交变电动势有效值为10V【解析】选A、C。从图象可知，两次转动都是从中性面开始计时的，故A正确；从图象可知，曲线a、b对应的线圈转动的周期之比为2∶3，则转速之比为3∶2，故B错误；由图象可知，曲线a的周期Ta=4×10-2s，则曲线a表示的交变电动势频率fa==25Hz，故C正确；交变电动势的最大值Em=nBSω，则曲线a、b表示的交变电动势的峰值之比为Ema∶Emb=ωa∶ωb=3∶2，即Emb=Ema=10V，故曲线b表示的交变电动势的有效值为E有=V=5V，D错误。3.某一交流电的电压随时间变化的规律为u=1

4、00sin100πt(V)，将其接在阻值为R=100Ω的电热丝两端，则下列说法正确的是(　　)A.该交流电压的周期为0.02sB.该电热丝消耗的电功率为200WC.该交流电每秒内电流方向改变50次D.用电压表测该用电器两端电压其示数为100V【解题指导】解析本题应注意以下两点：(1)清楚正弦式交变电流的产生过程，注意两个特殊位置的特点。(2)区分交变电流的四个特征值，知道它们的适用情况。【解析】选A、D。根据交流电的瞬时表达式可知，Em=100V，ω=100πrad/s，故交流电的周期为T=s=0.02s，故A项正确；交流电的有效值为E

5、==V=100V，该电热丝消耗的电功率为P==W=100W，故B项错误；在一个周期内电流方向改变2次，故1s内电流方向改变次数为n=2×=100次，故C项错误；电压表测量的为有效值，故示数为100V，故D项正确。4.一只闭合的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间的变化图象如图所示，则下列说法正确的是(　　)A.t=0时刻线圈平面与中性面重合B.t=0.1s时刻，穿过线圈平面的磁通量的变化率最大C.t=0.2s时刻，线圈中有最大感应电动势D.若转动周期减小一半，则电动势也减小一半【解析】选A、B。矩形线圈

6、在匀强磁场中匀速转动，当以线圈通过中性面时为计时起点，感应电动势瞬时表达式为e=Emsinωt，由题图可知Φ=Φmcosωt，当Φ最大时，e==0即e=0，当Φ=0时，为最大即e=Em。所以A、B正确，C错误；由Em=NBSω可知，周期减半时角速度增大一倍，则电动势就增大一倍，故D错误。5.某小型发电机产生的交变电动势为e=50sin100πt(V)。对此电动势，下列表述正确的是(　　)A.最大值是50VB.频率是100HzC.有效值是25VD.周期是0.02s【解析】选C、D。从中性面开始计时，交变电动势的表达式为e=Emsinωt，

7、因e=50sin100πt(V)，所以最大值Em=50V，A错误；由ω=2πf=100πrad/s得f=50Hz，B错误；有效值E==25V，C正确；T==0.02s，D正确。二、计算题(本题共15分，需写出规范的解题步骤)6.如图所示，矩形线圈边长为ab=20cm，ad=10cm，匝数N=100匝，磁场的磁感应强度B=0.01T。当线圈以50r/s的转速从图示位置开始逆时针匀速转动。求：(1)线圈中感应电动势瞬时值表达式。(2)从线圈开始转动起计时，经0.01s时感应电动势的瞬时值。【解析】(1)根据角速度与转速的关系ω=2πn=10

8、0πrad/s感应电动势的最大值Em=NBSω=NB···ω=2πV≈6.28V刚开始转动时，线圈平面与中性面的夹角φ0=所以线圈中感应电动势的瞬时值表达式为e=Emsin(ωt+φ0)=6.28sinV。