专题1交变电流的产生模型-2023年高考物理交变电流常用模型最新模拟题精练

高考物理《交变电流》常用模型最新模拟题精练 专题1 交变电流的产生模型 一．选择题 1. （2023湖北荆州高二期末） 如图所示，N=50匝的矩形线圈abcd，ab边长=20cm，bc边长=25cm，放在磁感应强度B=0.4T的匀强磁场中，外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO′轴以r/min的转速逆时针匀速转动，线圈的电阻r=1，外电阻R=9（其余电阻不计）。t=0时线圈平面与磁感线垂直，ab边通过内金属环与电刷相连，cd边通过外金属环与电刷相连，电流表和电压表可看成理想电表，则（　　） A. 从t=0时刻再转过90°角，线圈中电流将改变方向 B. 电流表的读数为10A C. 电压表的读数为45V D. 通过线圈电流的瞬时表达式i=10sinl00t（A） 【参考答案】CD 【名师解析】 从t=0时刻再转过90°角，线圈处于与中性面垂直的位置，电流不改变方向。故A错误； 根据角速度与转速的关系式，可得 线圈中产生的感应电动势的最大值为 根据闭合电路欧姆定律，有 电流表的读数为 故B错误； 电压表的读数为 故C正确； 通过线圈电流的瞬时表达式为i=10sinl00t（A） 故D正确。 2. （2022北京海淀二模）如图甲所示，在匀强磁场中，闭合线框绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。线框产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A. 交变电流的有效值为 B. 交变电流的周期为 C. 在时穿过线框的磁通量为零 D. 线框匀速转动的角速度为 【参考答案】D 【名师解析】 由图乙可知交变电流的最大值3A，则交变电流的有效值为，故A错误； 由图可知交变电流的周期为0.02s，故B错误；在时感应电流为零，穿过线框的磁通量最大，故C错误；角速度，故D正确。 3. （2022安徽马鞍山二模）图（a）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（b）的正弦规律变化，则（　　） A. 0.01s时穿过线圈的磁通量为零 B. 线圈转动的角速度为100rad/s C. 电压表的示数为4.5V D. 灯泡L的电功率为9W 【参考答案】D 【名师解析】0.01s时电动势为零，所以此时穿过线圈的磁通量最大，故A错误； 由图乙可知，周期为0.02s，由公式，故B错误； 电动势的有效值为，由闭合电路欧姆定律得， 电压表的示数为9V，故C错误；灯泡L的电功率为，故D正确。 4（2021届江西省丰城中学、高安二中等六校高三(上)1月联考理综）空间存在范围足够大、竖直向下的、磁感应强度为B的匀强磁场，在其间竖直固定两个相同的、彼此正对的金属细圆环a、b，圆环a在前、圆环b在后。圆环直径为d，两环间距为L、用导线与阻值为R的外电阻相连，如图所示。一根细金属棒保持水平、沿两圆环内侧做角速度为ω的逆时针匀速圆周运动（如图），金属棒电阻为r。棒与两圆环始终接触良好，圆环电阻不计。则下列说法正确的是（　　） A. 金属棒在最低点时回路电流为零 B. 金属棒在圆环的上半部分运动时（不包括最左和最右点），a环电势低于b环 C. 从最高点开始计时，回路电流的瞬时值为 D. 电阻R两端电压的有效值为 【参考答案】D 【名师解析】金属杆做圆周运动的线速度，，设从最左侧点开始计时，金属杆的速度方向与磁场间的夹角为θ=ωt，感应电动势，感应电流，L、R、ω、r都是定值，从最左侧到最右侧的过程中sinθ先增大后减小，金属棒运动到在最低点时回路电流最大，故A错误； 金属棒在圆环的上半部分运动时（不包括最左和最右点），根据右手定则可知a环电势高于b环，故B错误；从最高点开始计时，回路电流的瞬时值为，故C错误；电流的有效值为，电阻R两端电压的有效值为，故D正确。答案：D 【提醒】按正弦规律变化的交流电的有效值与最大值之间存在的关系。 【模型构建】此题可视为单边单匝线框在匀强磁场中做切割磁感应强度圆周运动，与磁感线垂直的面（最左侧到最右侧），相当于中性面。从中性面位置开始运动产生的感应电动势和感应电流按照正弦规律变化，从垂直中性面位置开始运动产生的感应电动势和感应电流按照余弦规律变化。 【考查思维】本题以导体棒切割磁感线模型为背景命题，考查了交变电流的产生以及交变电流的四值的应用，培养了考生构建物理模型的思维能力。处理交变电流的“四值”问题的关键：(1)涉及到交流电表的读数、功、功率、热量都用有效值；(2)涉及计算通过截面电荷量用平均值；(3)涉及电容器的击穿电压考虑峰值；(4)涉及到电流、电压随时间变化规律时，即与不同时刻有关，考虑瞬时值。 5. （2022江西南昌八一中学三模）在一小型交流发电机中，矩形金属线圈的面积为，匝数为，线圈总电阻为，在磁感应强度为的匀强磁场中，绕轴（从上往下看逆