第11章 第1讲 交流电的产生及描述(Word练习)-【精讲精练】2026年高考物理一轮复习（人教版）

[对应学生用书第458页] [基础题组] 1．一电阻分别通过四种不同形式的电流，电流随时间变化的情况如图所示，在相同时间内电阻产生热量最大的是(　　) 解析　选项A、B中交变电流的有效值都为 A，选项C中恒定电流的大小为1.5 A，选项D中交变电流的有效值为2 A，根据热量的表达式Q＝I2Rt，得出选项D正确。 答案　D 2．如图所示，MN右侧存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，某同学用粗细均匀、总阻值为R的漆包电阻丝做成两个半径均为r的半圆形闭合金属线圈，图中O点导线交叉处不连通。金属线圈可绕两半圆直径所在的转轴O1O2(恰好与边界MN重合)转动。金属线圈以角速度ω1匀速转过半圈的过程中产生的热量与以角速度ω2匀速转过一圈的过程中产生的热量相等，则ω1∶ω2等于(　　) A．2∶1 B．4∶1 C．1∶2 D．1∶4 解析　金属线圈转动过程中产生的电动势最大值Em＝BSω＝B·πr2ω，电路中电流的有效值I＝＝＝。金属线圈以角速度ω1匀速转过半圈过程中产生的热量Q＝I12R＝，金属线圈以角速度ω2匀速转过一圈过程中产生的热量Q＝I22R＝，ω1∶ω2＝2∶1，故选项A正确，B、C、D错误。 答案　A 3．(2024·贵阳校联考三模)如图所示，圆形单匝线圈a和正三角形单匝线圈b用完全相同的均匀电阻丝制成，线圈b与线圈a的内接正三角形全等，将它们放置在同一匀强磁场中，磁场与两线圈平面垂直，让线圈a绕其直径匀速转动，线圈b绕其对称轴匀速转动，两线圈转动的角速度相同，则两线圈消耗的电功率之比为(　　) A．＝π B．＝π C．＝π D．＝π 解析　根据题意，设三角形边长为a，由几何关系可得圆半径r＝×a＝a，线圈a的面积Sa＝πr2＝πa2，线圈b的面积为Sb＝a×a＝a2；两线圈产生的感应电动势有效值为E＝＝，则两线圈产生的感应电动势有效值之比为＝＝，线圈a的周长为la＝，b的周长为lb＝3a，由电阻定律R＝ρ可知两线圈的电阻之比＝·，由公式P＝可得两线圈消耗的功率之比为＝·＝π，故选A。 答案　A 4．图甲是小型交流发电机的示意图，在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁场方向垂直的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图乙所示。发电机线圈内阻为10 Ω，外接一只电阻为90 Ω的灯泡，不计电路的其他电阻，则(　　) A．t＝0时刻线圈平面与中性面垂直 B．每秒钟内电流方向改变100次 C．灯泡两端的电压为22 V D．0～0.01 s时间内通过灯泡的电荷量为0 解析　由题图乙电动势随时间变化的正弦规律图像可知：计时起点e＝0，即从中性面开始计时，选项A错误；由题图乙可知：电动势周期为0.02 s，所以频率为50 Hz，即每秒钟内电流方向改变100次，选项B正确；由题图乙可知电动势的有效值为22 V，所以灯泡两端的电压为U＝×22 V＝19.8 V，故选项C错误；0～0.01 s时间内通过灯泡的电流均为正方向，所以电荷量不为0，选项D错误。 答案　B 5．如图甲所示，一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的Ф­t图像如图乙所示。下列说法中正确的是(　　) 甲　　　　　　　　　　乙 A．t＝0时刻线圈在中性面位置 B．t＝0.01 s时线圈产生的感应电动势最大 C．t＝0.02 s时线圈磁通量的变化率为零 D．t＝0.03 s时线圈中的电流方向发生改变 解析　t＝0时刻，磁通量等于零，线圈垂直于中性面，故选项A错误；t＝0.01 s时刻，磁通量最大，Φ的变化率为零，产生电动势为零，故选项B错误；t＝0.02 s时磁通量等于零，但Φ的变化率达到最大，故选项C错误；t＝0.03 s时磁通量最大，Φ的变化率为零，产生电动势为零，线圈中的电流方向发生改变，故选项D正确。 答案　D 6．如图所示，某小型发电机的磁极N、S之间的磁场可看做匀强磁场，匝数未知的正方形线圈边长L＝20 cm，内阻r＝2 Ω，绕垂直于磁场的轴匀速转动，电阻R＝10 Ω，电阻R两端的电压随时间的变化图像如图乙所示。下列说法正确的是(　　) A．线圈的转速为25 r/s B．t＝0.2 s时，线圈与中性面垂直 C．线圈转一圈，电阻R上产生的热量Q＝9.6 J D．0～0.1 s时间内，通过电阻R的电荷量q＝ C 解析　交流电的周期T＝0.4 s，则转速n＝f＝＝2.5 r/s，选项A错误；t＝0.2 s时，线圈中产生的感应电动势为零，则此时线圈处于中性面，选项B错误；线圈转一圈，电阻R上产生的热量Q＝T＝×0.4 J＝8 J，选项C错误；0～0.1 s时间内，＝＝＝＝ V，通过电阻R的电荷量q＝t＝ C，选项D正确。 答案　D 7．如图所示，在xOy直角坐标系中的第二象限有垂直坐标平面向里的匀强磁场，第四象限有垂直坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小均为B。直角扇形导线框半径为L、总电阻为R，在坐标平面内绕坐标原点O以角速度ω匀速转动。线框从图中所示位置开始转动一周的过程中，线框内感应电流的有效值是(　　) A．I＝ B．I＝ C．I＝0 D．I＝ 答案　B [提升题组] 8．(多选)半径为r的圆形导体框与小灯泡组成如图甲所示的回路，框内存在匀强磁场，磁感应强度随时间按正弦规律变化，如图乙所示(规定垂直纸面向里为磁场的正方向)，圆形导体框电阻为R1，小灯泡电阻为R2，其他电阻不计，磁感应强度最大值为B0，变化周期为T，电压表为理想电压表，下列说法正确的是(　　) A．导体框上感应电动势的最大值为 B．电压表的示数为 C．在～内流过小灯泡电流的方向N→L→M，通过小灯泡的电荷量q＝ D．一个周期内回路中产生的热量 解析　由题图乙可知磁感应强度为B＝B0sin ωt，线框中感应电动势为E感＝＝B0πr2ωcos ωt，ω＝，感应电动势的最大值为Em＝，故选项A正确；电压表示数为小灯泡电压的有效值E有效＝，U＝＝，故选项B错误；在～内磁场垂直纸面向外增大，感应电流产生的磁场垂直纸面向里，感应电流沿顺时针方向，故流过小灯泡电流的方向N→L→M，通过小灯泡的电荷量为q＝·Δt＝Δt＝＝，选项C错误；一个周期内回路中产生的热量应该用交流电的有效值Q＝T＝，故选项D正确。 答案　AD 9．如图所示，虚线左侧有范围足够大、方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，一边长为L的单匝正方形导线框abcd的总电阻为R。现使导线框以对角线ac为转轴以角速度ω匀速转动。求： (1)从图示位置(线框平面垂直于磁场方向)开始计时，Δt时间内导线框abcd中平均感应电动势的大小和通过导线截面的电荷量； (2)此线框的发热功率。 解析　(1)从题图位置开始计时，线圈的磁通量瞬时值为Φ＝cos ωt Δt时间内线圈的磁通量变化大小为 ΔΦ＝－cos ωΔt 导线框abcd中平均感应电动势的大小为 ＝＝ 通过导线截面的电荷量为 q＝Δt＝Δt＝。 (2)线圈产生的最大电动势为Em＝Bω 电动势有效值为E＝＝ 此线框的发热功率为P＝＝。 答案　(1)　 (2) 10．如图甲所示是某同学设计的一种振动发电装置的示意图，一个半径r＝0.10 m、匝数n＝20匝的线圈套在永久磁铁槽中，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右视图如图乙所示)。在线圈所在位置磁感应强度B的大小均为B＝0.20 T，线圈的电阻为R1＝0.50 Ω，它的引出线接有R2＝9.5 Ω的小电珠L。外力推动线圈框架的P端，使线圈沿轴线做往复运动，便有电流通过电珠。当线圈向右的位移x随时间t变化的规律如图丙所示时(x取向右为正)。求： (1)线圈运动时产生的感应电动势E的大小；(结果保留一位小数) (2)线圈运动时产生的感应电流I的大小； (3)每一次推动线圈运动过程中作用力F的大小；(结果保留两位小数) (4)该发电机的输出功率P。 解析　(1)由题图丙图像，可得线圈的切割速度v＝＝0.80 m/s 线圈做切割磁感线运动产生的感应电动势 E＝n·2πrBv＝20×2×π×0.10×0.20×0.80 V≈2.0 V。 (2)由闭合电路的欧姆定律，感应电流I＝＝ A＝0.20 A。 (3)由于线圈每次运动都是匀速直线运动，由平衡条件F推＝F安，即F推＝nBI·2πr＝20×0.20×0.20×2×π×0.10 N≈0.50 N。 (4)发电机的输出功率即小电珠的电功率P＝I2R2＝0.202×9.5 W＝0.38 W。 答案　(1)2.0 V　(2)0.20 A　(3)0.50 N (4)0.38 W 学科网（北京）股份有限公司 $$