2020年高考物理100考点最新模拟题千题精练（选修3-2）
第五部分 交变电流
专题5.1 交变电流的产生和描述（基础篇）
一．选择题
1．（6分）（2019广西桂林、崇左二模）图甲是小型交流发电机的示意图，线圈绕垂直于匀强磁场的水平轴OO’沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示，以下判断正确的是（ ）
A．交流电的频率是100Hz B．0.02s时线圈平面与磁场方向平行 C．0.02s时穿过线圈的磁通量最大 D．电流表的示数为20A 【参考答案】B
【命题意图】本题考查交变电流的产生、对交变电流图像的理解及其相关知识点。 【解题思路】根据图乙，交变电流周期T＝0.02s，频率f＝1/T＝
Hz＝50Hz，选项A错误；0.02s时，
电流最大，线圈平面与磁场方向平行，穿过线圈的磁通量为零，磁通量变化率最大，选项B正确，C错误；根据图乙，Im＝10
A，电流的有效值I＝
＝
A＝10A，选项D错误。
2.（2019·北京市顺义区高三第二次统练）如图所示，边长为L、匝数为N，电阻不计的正方形线圈abcd在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω绕转轴OO′匀速转动，轴OO′垂直于磁感线且位于线圈平面内，在线圈外接一含有理想变压器的电路，变压器原、副线圈的匝数分别为n1和n2，保持线圈以恒定角速度ω转动，下列判断正确的是（ ）
A．交流电压表V1的示数等于NBωL2
B．变压器的输入功率与输出功率之比为n1: n2 C．交流电压表V2的示数为副线圈两端电压的有效值 D．在图示位置时线圈中磁通量为零，感应电动势最小 【参考答案】C
2NB?L【名师解析】交流电压的最大值等于NBωL，电压表V1示数为有效值，A错误；理想变压器的输
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入与输出功率之比为1:1，故B错误；交流电压表V2的示数为副线圈两端电压的有效值，选项C正确；在图示位置时线圈平面与磁场平行，线圈中磁通量为零，感应电动势最大，故D错误。
3.(2018·河北省衡水金卷模拟一)如图所示，线圈ABCD匝数n＝10，面积S＝0.4 m2，边界MN(与线圈的AB2
边重合)右侧存在磁感应强度B＝ T的匀强磁场，若线圈从图示位置开始绕AB边以ω＝10π rad/s的角速度
π匀速转动.则以下说法正确的是( )
A.线圈产生的是正弦交流电 B.线圈在转动过程中产生的最大感应电动势为80 V 1
C.线圈转动 s时瞬时感应电动势为403 V D.线圈产生的感应电动势的有效值为40 V
60【参考答案】 BD
【名师解析】 线圈在有界匀强磁场中将产生正弦半波脉动电流，故A错误；电动势最大值Em＝nBSω＝80 1ππ
V，故B正确；线圈转动 s、转过角度，瞬时感应电动势为e＝Emsin ＝40 V，故C错误；在一个周期
6066时间内，只有半个周期产生感应电动势，根据有效值的定义有(＝40 V，故D正确.
4．(2018·安徽省宣城市第二次调研)图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴OO′(OO′沿水平方向)匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与电阻R＝10 Ω连接，与电阻R并联的交流电压表为理想电压表，示数是10 V.图乙是矩形线圈中磁通量随时间t变化的图象.线圈内阻不计，则( )
Em2TE2Em)R·＝()RT，可得电动势有效值E＝
2R22R
A.此交流发电机的电动势平均值为102 V B.t＝0.02 s时R两端的电压瞬时值为零
C.R两端的电压u随时间t变化的规律是u＝102cos (100πt) V D.当ab边速度方向向上时，它所受安培力的方向也向上 【参考答案】 C
【名师解析】 矩形线圈绕垂直于磁场的转轴匀速转动，产生正弦交流电，外电阻R＝10 Ω，电压表示数为10 V，说明
Em＝10 V，即电动势最大值为Em＝102 V，所以平均值一定比Em＝102 V小，选项A错.根据2
题图乙知t＝0时磁通量等于0，可判断t＝0时电动势最大，所以电动势随时间变化的规律为u＝Emcos ωt＝102cos(100πt) V，选项C对.将t＝0.02 s代入电动势瞬时值表达式，得U＝102 V，选项B错.根据楞次定律，感应电流总是阻碍线圈的转动，所以当ab边速度方向向上时，它所受安培力的方向向下，选项D错. 5．(多选)(2018·河北省张家口市上学期期末)如图所示，处在垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场中的矩形线框MNPQ，以恒定的角速度ω绕对角线NQ转动.已知MN长为l1，NP长为l2，线框电阻为R.t＝0时刻线框平面与纸面重合，下列说法正确的是( )
A.矩形线框产生的感应电动势有效值为B.矩形线框转过π时的电流强度为零
Bl1l2C.矩形线框转动一周，通过线框任意横截面的电荷量为 RπB2l12l22ω
D.矩形线框转过π过程中产生的热量为
2R【参考答案】 ABD
【名师解析】 产生正弦式交变电流，最大值为Em＝Bl1l2ω，所以有效值为：E＝
2Bl1l2ω
，故A正确；转2
2
Bllω 212
过π时，线圈平面与磁场垂直，磁通量最大，感应电动势为零，电流为零，故B正确；线框转过一周通过