2020屆高三物理一輪復(fù)習(xí) 交變電流的產(chǎn)生和描述測(cè)試 大綱人教版（通用）

2020版高三物理一輪復(fù)習(xí) 交變電流的產(chǎn)生和描述 1.小型交流發(fā)電機(jī)中,矩形金屬線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與時(shí)間呈正弦函數(shù)關(guān)系,如圖所示,此線圈與一個(gè)R=10 的電阻構(gòu)成閉合電路,不計(jì)電路的其他電阻,下列說(shuō)法正確的是( )A.交變電流的周期為0.125 sB.交變電流的頻率為8 HzC.交變電流的有效值為AD.交變電流的的最大值為4 A解析:從圖象中知T=0.25 s,則f=1/T=4 Hz,所以AB均錯(cuò)誤,交流電的有效值I= A= A,所以C正確.電流的最大值Im=10 A,則D錯(cuò)誤.答案:C2.圖1圖2分別表示兩種電壓的波形,其中圖1所示的電壓按正弦規(guī)律變化.下列說(shuō)法正確的是( )A.圖1表示交流電,圖2表示直流電B.兩種電壓的有效值相等C.圖1所示電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u=311sin100t VD.圖1所示電壓經(jīng)匝數(shù)比為10：1的變壓器變壓后,頻率變?yōu)樵瓉?lái)的解析:因大小和方向均隨時(shí)間做周期性變化的電流為交流電,故圖2電壓表示的也為交流電.A錯(cuò)誤;由圖象知,相同時(shí)間U1>U2,故B錯(cuò)誤;由圖1知,該交流電壓是正弦交流電壓,Um=311 V,T=2×10-2 s,則瞬時(shí)值u=Umsint V=311sin100t V,故C正確;因變壓器變壓后輸入電壓與輸出電壓的頻率相同,故D錯(cuò)誤.答案:C3.如圖a所示,一矩形線圈abcd放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,并繞過(guò)abcd中點(diǎn)的軸OO以角速度逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng).若以線圈平面與磁場(chǎng)夾角=45°時(shí)(如圖b)為計(jì)時(shí)起點(diǎn),并規(guī)定當(dāng)電流自a流向b時(shí)電流方向?yàn)檎?則下列四幅圖中正確的是( )解析:t=0時(shí)線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)閏bad為負(fù).經(jīng)過(guò)時(shí),線圈平面與磁場(chǎng)垂直,線圈中瞬時(shí)電流為零,所以D正確,ABC錯(cuò)誤.答案:D4.正弦交流電源與電阻R1R2交流電壓表按圖甲所示的方式連接,R1=20,R2=10,交流電壓表的示數(shù)是20V.圖乙是交變電源輸出電壓u隨時(shí)間t變化的圖象,則( )A.通過(guò)R1的電流i1隨時(shí)間t變化的規(guī)律是i1=2cos10t(A)B.通過(guò)R1的電流i1隨時(shí)間t變化的規(guī)律是i1=2cos100t(A)C.R2兩端的電壓u2隨時(shí)間t變化的規(guī)律是u2=20cos10t(V)D.R2兩端的電壓u2隨時(shí)間t變化的規(guī)律是u2=20cos100t(V)解析:由乙圖可知,交流電的周期T=0.2s,角速度=10,由u=Umcost,則u2=Umcos10t=20cos10t,所以CD選項(xiàng)均錯(cuò);通過(guò)R1的電流i1=得A選項(xiàng)正確,B選項(xiàng)錯(cuò)誤.答案:A5.家用電子調(diào)光燈的調(diào)光原理是用電子線路將輸入的正弦交流電壓的波形截去一部分來(lái)實(shí)現(xiàn)的,由截去部分的多少來(lái)調(diào)節(jié)電壓,從而實(shí)現(xiàn)燈光的可調(diào),比過(guò)去用變壓器調(diào)壓方便且體積較小,某電子調(diào)光燈經(jīng)調(diào)整后的電壓波形如圖所示,若用多用電表測(cè)燈泡兩端的電壓,多用電表示數(shù)為( )A. Um B. UmC. Um D. Um解析:多用電表測(cè)得的電壓值為有效值,根據(jù)電流的熱效應(yīng)Q=T,得U有=Um,C正確.答案:C6.某同學(xué)在研究電容電感對(duì)恒定電流與交變電流的影響時(shí),采用了如圖所示的電路,其中L1L2是兩個(gè)完全相同的燈泡,已知把開(kāi)關(guān)置于34時(shí),電路與交流電源接通,穩(wěn)定后的兩個(gè)燈泡發(fā)光亮度相同,則該同學(xué)在如下操作過(guò)程中能觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是( )A.當(dāng)開(kāi)關(guān)置于12時(shí),穩(wěn)定后L1L2兩個(gè)燈泡均發(fā)光且亮度相同B.當(dāng)開(kāi)關(guān)置于12時(shí),穩(wěn)定后L1L2兩個(gè)燈泡均發(fā)光,且L1比L2亮C.當(dāng)開(kāi)關(guān)置于34時(shí),穩(wěn)定后,若只增加交變電流的頻率,則L1變暗,L2變亮D.在開(kāi)關(guān)置于34的瞬間,L2立即發(fā)光,而L1亮度慢慢增大解析:當(dāng)開(kāi)關(guān)置于12時(shí),穩(wěn)定后因電容器隔直流,故電路斷開(kāi)L2不發(fā)光,AB錯(cuò)誤;在開(kāi)關(guān)置于34的瞬間,電容器通交流,L2立即發(fā)光,由于電感的自感作用,L1亮度慢慢增大,D正確.當(dāng)開(kāi)關(guān)置于34穩(wěn)定后,增加交變電流頻率,容抗減小,感抗增大,L1變暗,L2變亮,C正確.答案:CD7.如圖甲所示,AB為相同的環(huán)形線圈,它們共軸且相距很近,A線圈中通有圖乙所示的交變電流,則( )A.在t1時(shí)刻,AB的相互作用力為零B.在t1到t2時(shí)間內(nèi),AB相互吸引C.在t2到t3時(shí)間內(nèi),AB相互排斥D.在t2時(shí)刻,AB的相互作用力最大解析:A中通以交變電流,產(chǎn)生交變磁場(chǎng),使B的磁通量發(fā)生變化,據(jù)楞次定律的推廣含義,t1時(shí)刻磁通量變化率為零,無(wú)作用力,A對(duì);t1到t2時(shí)間內(nèi),表現(xiàn)為引力,B對(duì);t2到t3時(shí)間內(nèi)表現(xiàn)為斥力,C對(duì);t2時(shí)刻因A中電流為零,所以作用力為零,D錯(cuò).答案:ABC8.如圖所示,矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中可以分別繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸P1和P2以相同的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到與磁場(chǎng)方向平行時(shí)( )A.線圈繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電流等于繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電流B.線圈繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電動(dòng)勢(shì)小于繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電動(dòng)勢(shì)C.線圈繞P1和P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)電流的方向相同,都是abcdD.線圈繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)dc邊受到的安培力大于繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)dc邊受到的安培力解析:產(chǎn)生正弦交流電的條件是軸和磁感線垂直,與軸的位置和線框形狀無(wú)關(guān),轉(zhuǎn)到圖示位置時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E具有最大值Em=nBS由歐姆定律I=E/R總可知此時(shí)I相等,A對(duì),B錯(cuò).由右手定則可知電流方向?yàn)閍dcb,故C錯(cuò).兩種情況下cd邊受的安培力均為F=BLcdI,故D錯(cuò).答案:A9.一個(gè)面積為S的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以其一條邊為軸做勻速轉(zhuǎn)動(dòng),磁場(chǎng)方向與轉(zhuǎn)軸垂直,線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e與時(shí)間t的關(guān)系圖象如圖所示,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值和周期可在圖中讀出,則磁感應(yīng)強(qiáng)度B=_.在t=時(shí)刻,線圈平面與磁感強(qiáng)度的夾角_.解析:線圈在t=0時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)達(dá)最大值Em,這時(shí)線圈平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的夾角=0,由Em=BS=BS,得B=,又t=0,=0,則當(dāng)t=時(shí),有=t=.答案:10.如圖所示, N=50匝的矩形線圈abcd,邊長(zhǎng)ab=20 cm,ad=25 cm,放在磁感強(qiáng)度B=0.4 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,外力使線圈繞垂直于磁感線且通過(guò)線圈中線的OO軸以n=3000 r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng),線圈電阻r=1 ,外電路電阻R=9 ,t=0,線圈平面與磁感線平行,ab邊正好轉(zhuǎn)出紙外cd邊轉(zhuǎn)入紙里.(1)在圖中標(biāo)出t=0時(shí)感應(yīng)電流的方向;(2)寫(xiě)出線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式;(3)線圈轉(zhuǎn)一圈外力做功多大?解析:(1)線圈感應(yīng)電流方向?yàn)閍dcb(2)線圈的角速度=2n=2××3000÷60 rad/s=100 rad/s.設(shè)ab邊在t=0時(shí)刻速度為vab,圖示位置的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,其大小為Em=2 NB·vab= N·=50×0.4×0.20×0.25×100 V=314 V,電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式為e=314cos100t V(3)電動(dòng)勢(shì)的有效值E=.線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的周期T=60 s/n=0.02 s.線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一圈,外力做功大小等于電功的大小,即W外力= J=98.6 J答案:(1)如圖所示 (2)e=314cos100t V (3)98.6 J11.如圖甲所示,一固定的矩形導(dǎo)體線圈水平放置,線圈的兩端接一只小燈泡,在線圈所在空間內(nèi)存在著與線圈平面垂直的均勻分布的磁場(chǎng).已知線圈的匝數(shù)n=100匝,電阻r=1.0 ,所圍成矩形的面積S=0.040 m2,小燈泡的電阻R=9.0 ,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間按如圖乙所示的規(guī)律變化,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的表達(dá)式為e=nBmStV,其中Bm為磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值,T為磁場(chǎng)變化的周期.忽略燈絲電阻隨溫度的變化,求:(1)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值;(2)小燈泡消耗的電功率;(3)在磁感應(yīng)強(qiáng)度變化的0的時(shí)間內(nèi),通過(guò)小燈泡的電荷量.解析:(1)因?yàn)榫€圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流變化的周期與磁場(chǎng)變化的周期相同,所以由圖象可知,線圈中產(chǎn)生交變電流的周期為T(mén)=3.14×10-2 s所以線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em=8.0 V.(2)根據(jù)歐姆定律,電路中電流的最大值為Im=0.80 A通過(guò)小燈泡電流的有效值為I=Im/A小燈泡消耗的電功率為P=I2R=2.88 W.(3)在磁感應(yīng)強(qiáng)度變化的0內(nèi),線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值 =nS通過(guò)燈泡的平均電流=通過(guò)燈泡的電荷量Q=t=4.0×10-3 C.答案:(1)8.0 V (2)2.88 W (3)4.0×10-3 C