（新課標）2022年高考物理一輪復習 主題十 交變電流 傳感器 課時跟蹤訓練46

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1、（新課標）2022年高考物理一輪復習 主題十 交變電流 傳感器 課時跟蹤訓練46 1．(多選)圖甲為小型交流發(fā)電機的原理圖，其矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的固定軸OO′勻速轉動，線圈的匝數n＝100、總電阻r＝5 Ω，線圈的兩端與阻值為95 Ω的電阻R連接，交流電壓表為理想電表．t＝0時刻，線圈平面與磁場方向平行，穿過每匝線圈的磁通量Φ隨時間t按圖乙所示正弦規(guī)律變化．若交流發(fā)電機產生的電動勢的最大值為Umax，電壓表的示數為U，則(　　) A．Umax＝200 V，U＝134 V B．Umax＝134 V，U＝95 V C．通過電阻R的電流每秒內方向改變約50次 D．電阻

2、R實際消耗的功率為190 W [解析]　交流發(fā)電機產生的電動勢的最大值Emax＝nBSω，而Φmax＝BS、ω＝100 rad/s，由Φ－t圖線可知Φmax＝2.0×10－2 Wb，T＝2π×10－2 s，所以Emax＝200 V，電動勢的有效值E＝＝100 V，由閉合電路的歐姆定律，可知電路中電流的有效值I＝，電壓表的示數為U＝IR＝134 V，故A正確，B錯誤；由題圖乙可知，周期T＝2π×10－2 s，頻率f＝≈16，故通過電阻R的電流每秒內方向改變約32次，C錯誤；電阻R消耗的功率為P＝I2R＝190 W，故D正確． [答案]　AD 2．如圖所示是一交變電流的i－t圖象，則該交變電

3、流的有效值為(　　) A．4 A B．2 A C. A D. A [解析]　由i－t圖象知，該交變電流一個周期的時間為3×10－2 s，前周期為正弦交變電流，后周期為恒定電流，則該電流通過一個電阻R在1個周期內產生的熱量為2R·T＋IR·T＝I2RT，可確定有效值I＝ A，故D正確． [答案]　D 3．(多選)(2017·湖北黃岡中學模擬)如圖甲所示是一種振動發(fā)電裝置的示意圖，半徑為r＝0.1 m、匝數n＝20的線圈位于輻向分布的磁場中，磁場的磁感線均沿半徑方向均勻分布(其右視圖如圖乙所示)，線圈所在位置的磁感應強度的大小均為B＝ T，線圈電阻為R1＝0.5 Ω，它的引出

4、線接有R2＝9.5 Ω的小電珠L，外力推動線圈框架的P端，使線圈沿軸線做往復運動，線圈運動速度v隨時間t變化的規(guī)律如圖丙所示(摩擦等損耗不計)，則(　　) A．小電珠中電流的峰值為0.16 A B．小電珠中電流的有效值為0.16 A C．電壓表的示數約為1.5 V D．t＝0.1 s時外力的大小為0.128 N [解析]　由題意及法拉第電磁感應定律知道，線圈在磁場中做往復運動，產生的感應電動勢的大小符合正弦曲線變化規(guī)律，線圈中的感應電動勢的峰值為Em＝nBlv＝nB·2πrvm，故小電珠中電流的峰值為Im＝＝ A＝0.16 A，A正確，B錯誤；電壓表示數為U＝·R2≈1.07 V

5、，C錯誤；當t＝0.1 s也就是時，外力的大小為F＝nB·2πrIm＝0.128 N，D正確． [答案]　AD 4．某小型交流發(fā)電機的示意圖，其矩形線圈abcd的面積為S＝0.03 m2，共有n＝10匝，線圈總電阻為r＝1 Ω，線圈處于磁感應強度大小為B＝T的勻強磁場中，可繞與磁場方向垂直的固定對稱軸OO′轉動，線圈在轉動時可以通過滑環(huán)和電刷保持與外電路電阻R＝9 Ω的連接。在外力作用下線圈以角速度ω＝10π rad/s繞軸OO′逆時針勻速轉動，下列說法中正確的是(　　) A．剛開始轉動時線圈中感應電流方向為abcd B．用該交流發(fā)電機給電磁打點計時器供電時，打點的時間間隔為0.0

6、2 s C．該電路的路端電壓有效值為5.4 V D．如果將電阻R換成標有“6 V　3 W”字樣的小燈泡，小燈泡能正常工作 [解析]　由右手定則可知，剛開始轉動時線圈中感應電流方向為abcd，選項A錯誤；交流電的周期T＝＝ s＝0.2 s，故打點的時間間隔一定為0.2 s，故B錯誤；線圈產生的最大感應電動勢為Em＝NBSω＝10××0.03×10π V＝6 V，有效值為E＝＝6 V，根據閉合電路的歐姆定律可知I＝＝ A＝0.6 A，則電路的路端電壓有效值為U＝IR＝5.4 V，選項C正確；燈泡的電阻R＝＝12 Ω，電燈泡兩端的的電壓為U＝R≈5.5 V，故小燈泡不能正常發(fā)光，故D錯誤；故選

7、C. [答案]　C 5．(2015·山東卷)如圖甲，R0為定值電阻，兩金屬圓環(huán)固定在同一絕緣平面內．左端連接在一周期為T0的正弦交流電源上，經二極管整流后，通過R0的電流i始終向左，其大小按圖乙所示規(guī)律變化．規(guī)定內圓環(huán)a端電勢高于b端時，a、b間的電壓uab為正，下列uab－t圖象可能正確的是(　　) [解析]　由題圖乙知，0～0.25T0，外圓環(huán)電流逐漸增大且逐漸減小，根據安培定則，外圓環(huán)內部磁場方向垂直紙面向里，磁場逐漸增強且逐漸減小，根據楞次定律知內圓環(huán)a端電勢高，所以uab>0，根據法拉第電磁感應定律uab＝＝知，uab逐漸減??；t＝0.25T0時，＝0，所以＝0，uab＝0

8、；同理可知0.25T0

9、中產生的熱量為 [解析]　矩形線框轉動產生正弦交變電流最大值：Em＝Bl1l2ω，有效值E＝＝Bl1l2ω，故A正確；轉過半周，線圈平面與磁場垂直，磁通量最大，感應電動勢為零，瞬時電流為零，B正確；轉過一周通過橫截面的電荷量為零，C錯誤；轉過半周時間內產生的熱量為Q＝t＝×＝，D正確． [答案]　ABD 7．(多選)(2018·江西上饒模擬)如圖甲所示，一單匝圓形閉合導線框半徑為r，線框電阻為R，連接一交流電流表(內阻不計)．線框內充滿均勻分布的磁場，已知該磁場磁感應強度B隨時間按正弦規(guī)律變化，如圖乙所示(規(guī)定向下為B的正方向)，則下列說法正確的是(　　) A．0.005 s時線框

10、中的感應電流最大 B．0.01 s時線框中感應電流方向從上往下看為順時針方向 C．0.015 s時電流表的示數為零 D．0～0.02 s內閉合導線框上產生的熱量為 [解析]　由圖可知B＝0.1sin(100πt)，磁通量Φ＝BS＝0.1πr2sin(100πt)，所以E＝＝10π2r2cos(100πt)，i＝cos(100πt)，當t＝0.005 s時i＝0，A項錯誤；根據楞次定律，0.01 s時，磁場逐漸減小，感應電流的磁場，應該與原磁場方向相同，根據右手螺旋定則電流方向從上往下看為順時針，B正確；0.015 s時，瞬時電流為零，但交流電有效值不為0，故C項錯誤；閉合線框產生的熱量

11、Q＝IRt＝，故D項正確． [答案]　BD 8．(2017·開封模擬)如圖所示，一個半徑為r的半圓形線圈，以直徑ab為軸勻速轉動，轉速為n，ab的左側有垂直于紙面向里(與ab垂直)的勻強磁場，磁感應強度為B.M和N是兩個集流環(huán)，負載電阻為R，線圈、電流表和連接導線的電阻不計，求： (1)感應電動勢的最大值． (2)從圖示位置起轉過轉的時間內負載電阻R上產生的熱量． (3)從圖示位置起轉過轉的時間內通過負載電阻R的電荷量． (4)求出電流表的示數． [解析]　 (1)線圈繞軸轉動時，在電路中產生如圖所示的交變電流： 此交變電流的最大值為 Em＝BSω＝B2πn＝π2B

12、nr2. (2)在轉過周期的時間內，導體一直切割磁感線，則產生的熱量Q＝·＝. (3)在轉過周期的時間內，電動勢的平均值＝ 通過R的電荷量q＝Δt＝Δt＝＝. (4)根據電流的熱效應，在一個周期內： Q＝I2RT＝· 故電流表的示數為I＝. [答案]　(1)π2Bnr2　(2)　(3)　(4) [素能培養(yǎng)] 9．(2017·福建廈門模擬)如圖甲的電路，已知電阻R1＝R2＝R，和R1并聯(lián)的D是理想二極管(正向電阻可視為零，反向電阻為無窮大)，在A、B之間加一個如圖乙所示的交變電壓(電壓為正值時，UAB>0)．由此可知(　　) A．在A、B之間所加的交變電壓的周期為2 s

13、 B．在A、B之間所加的交變電壓的瞬時值表達式為u＝20sin50πt(V) C．加在R1上電壓的有效值為10 V D．加在R2上電壓的有效值為5 V [解析]　由題圖乙可得交流電的周期T＝0.02 s故A錯誤；電壓最大值為um＝20 V，交變電壓的瞬時值表達式為u＝umsinωt＝20sint＝20sin100πt(V)，故B錯誤；當電壓為正值時A點電位高于B點電位，二極管導通即R1被短路，R2兩端電壓為電源電壓 V＝20 V，電壓為負值時B點電位高于A點電位，二極管截止，R1、R2串聯(lián)分壓，設R1兩端的電壓有效值為U1，根據有效值的定義，一個周期內R1的電熱為·＝T，解得U1＝5 V

14、，同理可得R2兩端的電壓有效值U2，T＝·＋·，解得U2＝5 V，故C錯誤，D正確． [答案]　D 10．(2017·四川成都模擬)如下圖所示電路中，電源電壓u＝311sin100πt(V)，A、B間接有“220 V,440 W”的電暖寶、“220 V,220 W”的抽油煙機、交流電壓表及保險絲．下列說法正確的是(　　) A．交流電壓表的示數為311 V B．電路要正常工作，保險絲的額定電流不能小于3 A C．電暖寶發(fā)熱功率是抽油煙機發(fā)熱功率的2倍 D．抽油煙機1 min消耗的電能為1.32×104 J [解析]　由電源電壓u＝311sin100πt(V)可知該交變電壓的有效

15、值為220 V，故交流電壓表的示數為220 V，A錯誤；電路正常工作時，電路的總功率為660 W，故對應的電流為3 A，保險絲的額定電流為交變電流的有效值，B錯誤；抽油煙機為非純電阻用電器，故不能直接利用功率的大小比較電暖寶與抽油煙機的發(fā)熱功率，C錯誤；抽油煙機1 min消耗的電能為W＝Pt＝1.32×104 J，D正確． [答案]　D 11．(多選)將電阻R、理想電壓表V、開關S和交流電源按照圖甲所示的方式連接起來，其中R＝30 Ω，合上開關S后，交流電源輸出的正弦交變電壓u隨時間t變化的關系如圖乙所示．則(　　) A．電壓表V的示數是36 V B．R消耗的電功率是21.6 W

16、 C．通過R的電流瞬時值表達式為i＝1.2sin100πt(A) D．通過R的電流最大值為1.2 A [解析]　電壓表的示數為有效值，U＝＝18 V，A項錯誤；P＝＝21.6 W，B項正確；i＝sin100πt(A)＝1.2sin100πt(A)，C項正確；Im＝＝1.2 A，D項正確． [答案]　BCD 12．(2017·山東德州模擬)如右圖所示，勻強磁場的磁感應強度B＝0.5 T，邊長L＝10 cm的正方形線圈共100匝，線圈總電阻r＝1 Ω，線圈繞垂直于磁感線的對稱軸OO′勻速轉動，角速度ω＝2π rad/s，外電路中的電阻R＝4 Ω，求： (1)感應電動勢的最大值． (

17、2)由圖示位置(線圈平面與磁感線平行)轉過60°時的瞬時感應電動勢． (3)由圖示位置(線圈平面與磁感線平行)轉過60°的過程中產生的平均感應電動勢． (4)交流電壓表的示數． (5)線圈轉動一周產生的總熱量． (6)在周期內通過電阻R的電荷量． [解析]　(1)感應電動勢的最大值為 Em＝NBSω＝100×0.5×0.12×2π V＝3.14 V (2)由圖示位置轉過60°時的瞬時感應電動勢為 e＝Emcos60°＝3.14×0.5 V＝1.57 V (3)由圖示位置轉過60°的過程中產生的平均感應電動勢為 ＝N＝N＝100× V≈2.6 V (4)交流電壓表的示數為外電路兩端電壓的有效值，即 U＝R＝××4 V≈1.78 V (5)線圈轉動一周產生的總熱量為 Q＝2T≈0.99 J (6)在周期內通過電阻R的電荷量為 q＝×＝×≈0.087 C. [答案]　(1)3.14 V　(2)1.57 V　(3)2.6 V　(4)1.78 V　(5)0.99 J　(6)0.087 C