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(新課改省份專用)2022年高考物理一輪復習 課時跟蹤檢測(三十六)交變電流的產生及描述(含解析)

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(新課改省份專用)2022年高考物理一輪復習 課時跟蹤檢測(三十六)交變電流的產生及描述(含解析)

(新課改省份專用)2022年高考物理一輪復習 課時跟蹤檢測(三十六)交變電流的產生及描述(含解析)1(2019·金華調研)一只電阻分別通過四種不同形式的電流,電流隨時間變化的情況如下列各圖所示,在相同時間內電阻產生熱量最大的是()解析:選D選項A、B中交變電流的有效值都為 A,選項C中恒定電流的大小為1.5 A,選項D中交變電流的有效值為2 A,根據(jù)熱量的表達式QI2Rt得出選項D正確。2(2018·漢中模擬)一交流電壓為u100sin (100t)V,由此表達式可知()A用電壓表測該電壓其示數(shù)為50 VB該交流電壓的周期為0.02 sC將該電壓加在“100 V100 W”的燈泡兩端,燈泡的實際功率小于100 WDt s時,該交流電壓的瞬時值為50 V解析:選B由交流電壓瞬時值表達式可知電壓的有效值為100 V,故用電壓表測該電壓其示數(shù)為100 V,選項A錯誤;100 rad/s,則周期T0.02 s,選項B正確;該電壓加在“100 V100 W”的燈泡兩端,燈泡恰好正常工作,選項C錯誤;把t s代入瞬時值表達式得電壓的瞬時值為100 V,選項D錯誤。3.(多選)電阻為1 的矩形線圈繞垂直于磁場方向的軸在勻強磁場中勻速轉動,線圈的電動勢隨時間變化的圖像如圖所示?,F(xiàn)把線圈與電阻為9 的電熱絲相連,則下列說法正確的是()A線圈轉動的角速度為31.4 rad/sB如果線圈轉速提高一倍,則電流發(fā)生改變C電熱絲兩端的電壓U100 VD電熱絲的發(fā)熱功率P1 800 W解析:選BD從題圖可知T0.02 s,314 rad/s,故選項A錯誤;其他條件不變,如果線圈轉速提高一倍,角速度變?yōu)樵瓉淼膬杀?,則電動勢最大值EmNBS 變?yōu)樵瓉淼膬杀?,電壓的有效值變?yōu)樵瓉淼膬杀?,根?jù)歐姆定律可知電流發(fā)生改變,故選項B正確;該交流電壓的最大值為200 V,所以有效值為100 V,電熱絲兩端電壓U×100 V90 V,故選項C錯誤;根據(jù)P得P W1 800 W,選項D正確。4圖甲所示電壓按正弦規(guī)律變化,圖乙所示電壓是正弦交流電的一部分。下列說法正確的是()A圖乙所示的電壓也是正弦交流電壓B圖甲所示電壓的瞬時值表達式為u10sin 50t(V)C圖乙所示電壓的周期與圖甲所示電壓周期相同D圖甲所示電壓的有效值比圖乙所示電壓的有效值小解析:選D題圖乙所示電壓只有一部分按正弦交流電壓變化,整個不能稱為正弦交流電壓,選項A錯誤;題圖甲所示電壓的瞬時值表達式為u10sin 100t(V),選項B錯誤;題圖乙所示電壓的周期為題圖甲所示電壓周期的2倍,選項C錯誤;題圖甲所示電壓的有效值為5 V,對題圖乙由·T,得電壓的有效值為U10 V,因此選項D正確。5.某研究小組成員設計了一個如圖所示的電路,已知純電阻R的阻值不隨溫度變化。與R并聯(lián)的是一個理想的交流電壓表,D是理想二極管(它的導電特點是正向電阻為零,反向電阻為無窮大)。在A、B間加一交流電壓,其瞬時值的表達式為u20sin 100t(V),則交流電壓表的示數(shù)為()A10 VB20 VC15 VD14.1 V解析:選D二極管具有單向導電性,使得半個周期內R通路,另半個周期內R斷路。電壓表的示數(shù)為加在R兩端電壓的有效值,設為U,在正半周內,交流電壓的有效值為20 V,由電流的熱效應,在一個周期內有T·,解得U10 V14.1 V,選項D正確。6(2019·惠州五校聯(lián)考)如圖甲所示,為一種調光臺燈電路示意圖,它通過雙向可控硅電子器件實現(xiàn)了無級調節(jié)亮度。給該臺燈接220 V的正弦交流電后加在燈管兩端的電壓如圖乙所示,則此時交流電壓表的示數(shù)為()A220 V B110 VC. V D. V解析:選B設電壓的有效值為U,根據(jù)有效值定義有·T,解得U110 V,則B正確。7(多選)如圖甲為小型交流發(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(shù)n100、總電阻r5 ,線圈的兩端與阻值為95 的電阻R連接,交流電壓表為理想電表。t0時刻,線圈平面與磁場方向平行,穿過每匝線圈的磁通量隨時間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Em,電壓表的示數(shù)為U,則()AEm200 V,U134 VBEm134 V,U95 VC通過電阻R的電流每秒內方向改變約50次D電阻R實際消耗的功率為190 W解析:選AD交流發(fā)電機產生的電動勢的最大值EmnBS,而mBS,由題圖乙可知m2.0×102 Wb,T2×102 s,所以100 rad/s,Em200 V,電動勢的有效值E100 V,由閉合電路歐姆定律,可知電路中電流的有效值I A,電壓表的示數(shù)為UIR134 V,故選項A正確,B錯誤;頻率f16 Hz,故通過電阻R的電流每秒內方向改變約32次,選項C錯誤;電阻R消耗的功率為PI2R190 W,故選項D正確。8(多選)一正弦交流電的電壓隨時間變化的規(guī)律如圖所示。由圖可知()A該交流電的電壓瞬時值的表達式為u100sin(25t)VB該交流電的頻率為25 HzC該交流電的電壓的有效值為100 VD若將該交流電壓加在阻值R100 的電阻兩端,則電阻消耗的功率為50 W解析:選BD從題給圖像中可得該交流電壓最大值為Um100 V,交流電的周期為T4×102 s,所以頻率為f25 Hz,選項B正確;角速度為2f50 rad/s,所以該交流電的電壓瞬時值的表達式為u100sin(50t)V,該交流電的電壓有效值為U50 V,選項A、C錯誤;若將該交流電壓加在阻值R100 的電阻兩端,則電阻消耗的功率為P W50 W,選項D正確。B級保分題目練通抓牢9.(多選)如圖所示,空間中有范圍足夠大的勻強磁場,磁場方向豎直向下,在其間豎直放置兩彼此正對的相同金屬圓環(huán),兩環(huán)相距L,用導線將環(huán)與外電阻相連?,F(xiàn)用外力使金屬桿沿兩環(huán)做勻速圓周運動。若已知磁感應強度大小為B,圓環(huán)半徑為R,桿轉動角速度為,金屬桿和電阻的阻值均為r,其他電阻不計,則()A當金屬桿從圓環(huán)最高點向最低點轉動過程中,流過外電阻的電流先變大后變小B當金屬桿從圓環(huán)最高點向最低點轉動過程中,流過外電阻的電流先變小后變大C流過外電阻電流的有效值為D流過外電阻電流的有效值為解析:選BC金屬桿從圓環(huán)最高點向最低點轉動的過程中,垂直磁場方向的分速度先減小再增大,因而流過外電阻的電流先減小再增大,選項A錯誤,B正確;金屬桿沿圓環(huán)的勻速率運動等效為以兩環(huán)圓心連線為轉動軸、長為L、寬為R的矩形線框的勻速轉動,因此產生正弦交流電,遵守I的關系,電動勢的最大值為EmBLR,Im,I,故選項C正確,D錯誤。10(2019·廣元檢測)如圖所示,一半徑為L的導體圓環(huán)位于紙面內,O為圓心。環(huán)內兩個圓心角為90°且關于O中心對稱的扇形區(qū)域內分布有勻強磁場,兩磁場的磁感應強度大小均為B、方向相反且均與紙面垂直。導體桿OM可繞O轉動,M端通過滑動觸點與圓環(huán)良好接觸,在圓心和圓環(huán)間連有電阻R,不計圓環(huán)和導體桿的電阻,當桿OM以恒定角速度逆時針轉動時,理想電流表A的示數(shù)為()A. B.C. D.解析:選A當導體桿OM在無磁場區(qū)域轉動時,沒有感應電動勢,故沒有電流,當導體桿OM在其中一個有磁場的區(qū)域轉動時,OM切割磁感線產生的電動勢為EBL2,感應電流為I1,當導體桿OM在另一個有磁場的區(qū)域轉動時,電流也為I2,但方向相反,故導體桿OM旋轉一周過程中,電流情況如圖所示。設電流的有效值為I有效,則I有效2RT22R·T,解得I有效,選項A正確。11在勻強磁場中,一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉動軸勻速轉動,如圖甲所示。產生的交變電動勢隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示。下列說法正確的是()At0.01 s時穿過線框的磁通量最小B該交變電動勢的有效值為11 VC該交變電動勢的瞬時值表達式為e22 cos(100t)VD當電動勢的瞬時值為22 V時,線框平面與中性面的夾角為45°解析:選Dt0.01 s時,感應電動勢為零,線框位于中性面位置,穿過線框的磁通量最大,A項錯誤;由題給圖像知,正弦交變電動勢的最大值為Um22 V,故有效值U22 V,B項錯誤;t0時,感應電動勢為零,故瞬時值表達式應為e22sin(100t)V,C項錯誤;當e22 V時,eEmsin 22 V,解得:45°,D項正確。12.(多選)(2017·天津高考)在勻強磁場中,一個100匝的閉合矩形金屬線圈,繞與磁感線垂直的固定軸勻速轉動,穿過該線圈的磁通量隨時間按圖示正弦規(guī)律變化。設線圈總電阻為2 ,則()At0時,線圈平面平行于磁感線Bt1 s時,線圈中的電流改變方向Ct1.5 s時,線圈中的感應電動勢最大D一個周期內,線圈產生的熱量為82 J解析:選ADt0時,磁通量為零,磁感線與線圈平面平行,A正確;當磁感線與線圈平面平行時,磁通量變化率最大,感應電動勢最大,畫出感應電動勢隨時間變化的圖像如圖,由圖可知,t1 s時,感應電流沒有改變方向,B錯誤;t1.5 s時,感應電動勢為0,C錯誤;感應電動勢最大值EmNBSNm100×0.04×(V)4(V),有效值E×4(V)2(V),QT82(J),D正確。C級難度題目適情選做13(多選)(2018·佛山模擬)一交流發(fā)電機和理想變壓器按如圖電路連接。已知該發(fā)電機線圈匝數(shù)為N,電阻為r。當線圈以轉速n勻速轉動時,電壓表示數(shù)為U,燈泡(額定電壓為U0,電阻恒為R)恰能正常發(fā)光,則(電表均為理想電表)()A變壓器的匝數(shù)比為UU0B電流表的示數(shù)為C在圖示位置時,通過發(fā)電機線圈的磁通量為D從圖示位置開始計時,變壓器輸入電壓的瞬時值表達式為u Usin(2nt) V解析:選AB由變壓器變壓公式可知,變壓器的匝數(shù)比n1n2UU0,選項A正確。燈泡恰能正常發(fā)光,說明變壓器輸出功率P1,根據(jù)變壓器輸出功率等于輸入功率可得UI,解得電流表的示數(shù):I,選項B正確。在題圖圖示位置時,發(fā)電機的線圈處于中性面位置,通過發(fā)電機線圈的磁通量為BS,S為線圈面積,由EmNBS2n,得BS,選項C錯誤。從題圖圖示位置開始計時,發(fā)電機產生電動勢的瞬時值表達式為eEmsin(2nt) V,變壓器輸入電壓的瞬時值表達式為uUmsin(2nt) VUsin(2nt) V,選項D錯誤。14(多選)如圖甲所示是一種振動發(fā)電裝置的示意圖,半徑為r0.1 m、匝數(shù)n20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R10.5 ,它的引出線接有R29.5 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 AB小電珠中電流的有效值為0.16 AC電壓表的示數(shù)約為1.5 VDt0.1 s時外力的大小為0.128 N解析:選AD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EmnBlvnB·2rv,故小電珠中電流的峰值為Im A0.16 A,選項A正確,B錯誤;電壓表示數(shù)為U·R21.07 V,選項C錯誤;當t0.1 s 也就是時,外力的大小為FnB·2rIm0.128 N,選項D正確。15發(fā)電機轉子是匝數(shù)n100、邊長L20 cm的正方形線圈,其置于磁感應強度B0.5 T的勻強磁場中,繞著垂直磁場方向的軸以100 rad/s的角速度轉動,當轉到線圈平面與磁場方向垂直時開始計時。線圈的電阻r1 ,外電路電阻R99 。試求:(1)寫出交變電流瞬時值表達式;(2)外電阻上消耗的功率;(3)從計時開始,線圈轉過過程中,通過外電阻的電荷量是多少?解析:(1)電動勢的最大值:EmnBL2628 V根據(jù)閉合電路歐姆定律得Im6.28 A故交變電流瞬時值表達式:i6.28sin(100t)A。(2)電流的有效值I外電阻上消耗的功率:PI2R2R1.95×103 W。(3)從計時開始到線圈轉過過程中,平均感應電動勢nn平均電流:通過外電阻的電荷量:q·t0.01 C。答案:(1) i6.28sin(100t)A(2)1.95×103 W(3)0.01 C

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