高中物理2013届高三一轮复习高频考点专练36交变电流（带完整解析答案）

1、（2012年北京东城二模）在一支氖管两端加一个正弦交流电压u=50sin(314t) V。当氖管两端电压达到或超过U₀=25

V时，氖管就能发光。则在此交流电的一个周期内氖管的发光时间为  

A．0.2s        B．0.02s       C．0.01s     D．0.005s 

答案：C解析：由ω=

=314，解得此交流电的一个周期为T=0.02s，当氖管两端电压达到或超过U₀=25

V时，氖管就能发光。则在此交流电的一个周期内氖管的发光时间为T/2，即0.01s，选项C正确。

2、（2012年5月6日河南六市联考理综物理）一个100匝的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的电动势e随时间t变化的关系如图所示，图线为正弦曲线，那么

A．该交流电的电动势有效值为220V

B．该交流电的电动势有效值为110

V

C．t=1.5πs时，穿过线圈的磁通量变化率最大

D．穿过线圈的磁通量最大值为2.2Wb

答案：BCD解析：该交流电的电动势最大值为220V，有效值为110

V，选项A错误B正确；由图线可知，t=1.5πs时，感应电动势最大，由法拉第电磁感应定律，穿过线圈的磁通量变化率最大，选项C正确。由图线可知ω=1rad/s, 由E_m=NBSω=220V可知，穿过线圈的磁通量最大值为Φ_m=BS=E_m/Nω==2.2Wb，选项D正确。

3、（2012年4月北京通州区模拟）图1、图2分别表示两种电压随时间变化的图象，其中图1所示电压按正弦规律变化，图2所示电压是“锯齿”形规律变化。下列说法中正确的是

A．图1表示交流电，图2表示直流电

B．两种电压的有效值相等，都是220V

C．图1所示电压的瞬时值表达式为u＝311sin50πt V

D．图1所示电压在经过匝数比为10∶1的理想变压器变压后，频率保持不变

图1                          图2

4、（2012年3月江苏三校联考）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．t=0.005s时线框的磁通量变化率为零

B．t=0.01s时线框平面与中性面重合

C．线框产生的交变电动势有效值为311V

D．线框产生的交变电动势的频率为100Hz

答案：B  解析：t=0.005s时线框中产生的感应电动势最大，线框的磁通量变化率最大，磁通量为零，选项A错误；t=0.01s时产生的感应电动势为零，线框平面与中性面重合，选项B正确；线框产生的交变电动势最大值为311V，选项C错误；线框产生的交变电动势的周期为0.02s，频率为50Hz，选项D错误。

5、（2012年3月山东潍坊一模）如图所示，匝数为100匝的矩形线圈abcd处于磁感应强度B= 

T的水平匀强磁场中，线圈面积S=0.5m²，内阻不计．线圈绕垂直于磁场的轴以角速度ω=10π rad/s匀速转动。线圈通过金属滑环与理想变压器原线圈相连，变压器的副线圈接入一只“12V，12W”灯泡，灯泡正常发光，下列说法中正确的是

A．通过灯泡的交变电流的频率是50Hz

B．变压器原、副线圈匝数之比为l0∶1

C．矩形线圈中产生的电动势的最大值为120V

D．若将灯泡更换为“12V．24W”且保证其正常发光，需要增大矩形线圈的转速

6、（2012年3月福州质检）有一不动的矩形线圈abcd，处于范围足够大的可转动的匀强磁场中。如图所示，该匀强磁场是由一对磁极NS产生，磁极以OO’为轴匀速转动。在t=0时刻，磁场的方向与线圈平行，磁极N离开纸面向外转动。规定由a→b→c→d→a方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流I随时间t变化的图线是

答案：C解析：磁极以OO’为轴匀速转动可等效为磁场不动线圈向相反方向转动。产生的感应电流方向为a→b→c→d→a。在t=0时刻，磁场的方向与线圈平行，感应电流最大，所以能反映线圈中感应电流I随时间t变化的图线是图C。

7、（2013年3月吉林二模）如图所示，闭合的矩形导体线圈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′方向观察，线圈沿顺时针方向转动。已知匀强磁场的磁感强度为B，线圈匝数为n，ab边的边长为L₁，ad边的边长为L₂，线圈电阻为R，转动的角速度为w，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．线圈中的感应电动势为2nBL₂w

C．穿过线圈磁通量随时间的变化率最大

D．线圈ad边所受安培力的大小为n²B²L₁L₂w/R,方向垂直纸面向里

8、2012河北衡水第五次调研）如右图所示，有一矩形线圈，面积为S，匝数为N，内阻为r，绕垂直磁感线的对称轴OO^/以角速度ω匀速转动，从图示位置转90⁰的过程中，下列说法正确的是

A．            通过电阻R的电量

B．               通过电阻R的电量Q=

C．               外力做功平均功率P=

D．               从图示位置开始计时，则感应电动势随时间变化的规律为e＝NBSωsinωt

答案：BC解析：从图示位置转90⁰的过程中，磁通量变化△Ф=BS，通过电阻R的电量Q=I△t=

△t=N

=

，选项A错误B正确；矩形线圈绕垂直磁感线的对称轴OO^/以角速度ω匀速转动，产生的感应电动势最大值E_m=NBSω，感应电流有效值为I=

，外力做功平均功率P=EI=I²(R+r)=

，选项C正确；从图示位置开始计时，则感应电动势随时间变化的规律为e＝NBSωsin(ωt+π/2),选项D错误。

9、（浙江省六校2012年2月联考）如图所示，50匝矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小B=

T的水平匀强磁场中，线框面积S=0.5m²，线框电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω=200rad/s匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈线接入一只“220V，60W”灯泡，且灯泡正常发光，熔断器允许通过的最大电流为10A，下列说法正确的是

A．图示位置穿过线框的磁通量为零

B．线框中产生交变电压的有效值为500

V

C．变压器原、副线圈匝数之比为25︰11

D．变压器输出端最多能并联83只60瓦的灯泡

答案：CD解析：图示位置穿过线框的磁通量最大，选项A错误；线框中产生交

10、（2012湖南2月联考）一交流发电机的线圈电阻为1Ω，将其输出端接在电阻为10Ω的电阻丝上，其输出电压从某时刻开始随时间变化的图象如图所示，则                           （    ）

      A．线圈转动的角速度为100rad/s

      B．交流发电机的电动势最大值为200V

      C．电阻丝的发热功率为2kW

      D．若将此发电机接在匝数比为1∶2的理想变压器上可使输出频率提高1倍

答案：C解析：根据

得

 rad/s，A项错；图象中输出电压最大值为200V，由于线圈有内阻，则其电动势最大值大于200V，B项错；电阻丝的发热功率为

=2kW，C项正确；理想变压器可以改变输出电压，不能改变输出频率，D项错。

11、（2012安徽合肥一模）一台发电机的结构示意图如图I所示，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，铁芯外套有一矩形线圈，线圈绕铁芯M中心的固定转轴匀速转动。磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径的辐向磁场。若从图示位置开始计时电动势为正值，下列图象中能正确反映线圈中感应电动势e随时间t变化规律的是（    ）

答案：D解析：由于磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径的辐向磁场，线圈绕铁芯M中心的固定转轴匀速转动过程中，都垂直切割磁感线，所以能正确反映线圈中感应电动势e随时间t变化规律的是图D。

12、（2012年2月西安五校联考）如右图所示，N匝矩形导线框以角速度ω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

和二极管D。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（    ）

A．图示位置电流为0                   

B．R两端电压的有效值U=

NBS

C．一个周期内通过R的电荷量q=2BS/R  

D．交流电流表的示数I=

NBS

 

 

答案：D解析：图示位置电流不为0，选项A错误；由于接有二极管，二极管D具有单向导电性，由(

NBS)² RT/2=U²/R·T解得R两端电压的有效值U=ωNBS/2，交流电流表的示数I=

NBS，选项B错误D正确；一个周期内通过R的电荷量q=2NBS/R，选项C错误。

13、（河北省唐山市2012届高三下学期第一次模拟）一矩形线圈绕垂直于匀强磁场方向、并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势e随时间t的变化情况如图所示，则

A. t₁时刻穿过线圈的磁通量为零

B. t₂时刻穿过线圈的磁通量为零

C. t₃时刻穿过线圈的磁通量变化率为零

D. t₄时刻穿过线圈的磁通量变化率为零

 

 

答案：AD解析：t₁时刻穿过线圈的磁通量为零，感应电动势最大；t₂时刻穿过线圈的磁通量最大，感应电动势为零；t₃时刻穿过线圈的磁通量变化率最大，感应电动势最大；t₄时刻穿过线圈的磁通量变化率为零，感应电动势为零，选项AD正确。

14、（2012年2月陕西师大附中第四次模拟）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象，当只改变线圈的转速后，产生正弦交流电的图象如图线b所示，以下说法正确的是   

      A．线圈先后两次转速之比为2∶3   

      B．通过线圈的磁通量最大值之比为3∶2

      C．先后两次交流电的最大值之比为3∶2

      D．先后两次交流电的有效值之比为

∶

交流电的有效值之比为3∶2，选项D错误。

15、（2012年2月宁波八校联考）如图所示电路，电阻R₁与电阻R₂阻值相同，都为R，和R₁并联的D为理想二极管（正向电阻可看作零，反向电阻可看作无穷大），在A、B间加一正弦交流电u＝20

sin100πt（V），则加在R₂上的电压有效值为

A．10V     B．20V     C．15V       D．5

V

16、（2012北京海淀期末）如图13甲所示，长、宽分别为L₁、L₂的矩形金属线框位于竖直平面内，其匝数为n，总电阻为r，可绕其竖直中心轴O₁O₂转动。线框的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D（集流环）焊接在一起，并通过电刷和定值电阻R相连。线框所在空间有水平向右均匀分布的磁场，磁感应强度B的大小随时间t的变化关系如图13乙所示，其中B₀、B₁和t₁均为已知。在0~t₁的时间内，线框保持静止，且线框平面和磁场垂直；t₁时刻后线框在外力的驱动下开始绕其竖直中心轴以角速度ω匀速转动。求：

（1）0~t₁时间内通过电阻R的电流大小；

（2）线框匀速转动后，在转动一周的过程中电流通过电阻R产生的热量；

（3）线框匀速转动后，从图甲所示位置转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量。

解析：

（1）0~t₁时间内，线框中的感应电动势 E=n

…（2分）

根据闭合电路欧姆定律可知，通过电阻R的电流

I=

……（1分）

（2）线框产生感应电动势的最大值 E_m=nB₁ L₁L₂ω……（1分）

17、（2012年5月安徽省合肥三模）如图所示为一小型交变电流发电机的工作原理图，两磁极间的磁场可看成勻强磁场，磁 感应强度为B，矩形线圈abcd以恒定角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴OO’逆时针方 向转动，矩形abcd关于OO’ 对称，已知矩形线圈共有N匝，边长为L₁ ,bc边长为L₂，线 圈电阻为r，外接电阻为R。

(1) 在线圈位于如图所示的垂直于磁场方向的位置开始计时,规定由a→b (或c→d)方向 的感应电动势为正,推导出线圈中感应电动势e随时间t变化的表达式。

(2) 求交流电流表（内阻不计）的读数。

 

 

解析：.（1）从中性面开始经时间t，线圈abcd转至如图所示位置时，θ=ωt。

此时对于线圈ab边上每根导线切割磁感线产生的感应电动势大小为

e₁=BL₁v_1x= BL₁v₁sinθ。

线圈ab边上每根导线切割磁感线产生的感应电动势大小为

e₂=BL₁v_2x= BL₁v₂sinθ。

其中v₁= v₂=ωL₂/2.

则每匝线圈产生的感应电动势大小为

e_单=e₁+ e₂= BL₁ L ₂ωsinωt。

N匝线圈产生的总感应电动势大小为e= Ne_单=N BL₁ L ₂ωsinωt。

因为此时感应电动势为负方向，

所以e=-N BL₁ L ₂ωsinωt= NBL₁ L ₂ωsin(ωt+π)。

(2)电动势最大值E_m=NBL₁ L ₂ω。有效值E= 

E_m=

NBL₁ L ₂ω.。

根据闭合电路欧姆定律，电路中电流，即交流电流表的读数

I=

=

NBL₁ L ₂ω.。