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2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時提升練29 交變電流的產(chǎn)生和描述.doc

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2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時提升練29 交變電流的產(chǎn)生和描述.doc

2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時提升練29 交變電流的產(chǎn)生和描述題組一正弦式交變電流的產(chǎn)生1如圖10112所示,矩形線圈abcd繞軸OO勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生交流電,在圖示位置開始計時,則下列說法正確的是()圖10112At0時穿過線圈的磁通量最大,產(chǎn)生的感生電流最大Bt(T為周期)時感生電流沿abcda方向C若轉(zhuǎn)速增大為原來的2倍,則交變電流的頻率是原來的4倍D若轉(zhuǎn)速增大為原來的2倍,則產(chǎn)生的電流有效值為原來的4倍【解析】圖示時刻,ab、cd邊切割磁感線的有效速率為零,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為零,A錯誤;根據(jù)線圈的轉(zhuǎn)動方向,確定時線圈的位置,用右手定則可以確定線圈中的感應(yīng)電流沿abcda方向,B正確;根據(jù)轉(zhuǎn)速和頻率的定義可知C錯誤;根據(jù)EmnBS,E,I可知電流有效值變?yōu)樵瓉淼?倍,D錯誤【答案】B2一單匝閉合線框在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動在轉(zhuǎn)動過程中,線框中的最大磁通量為m,最大感應(yīng)電動勢為Em,下列說法中正確的是()A當(dāng)磁通量為零時,感應(yīng)電動勢也為零B當(dāng)磁通量減小時,感應(yīng)電動勢也減小C當(dāng)磁通量等于0.5m時,感應(yīng)電動勢等于0.5EmD角速度等于【解析】根據(jù)正弦式交變電流的產(chǎn)生及其變化規(guī)律:當(dāng)磁通量最大時,感應(yīng)電動勢為零;當(dāng)磁通量減小時,感應(yīng)電動勢在增大;磁通量減為零時,感應(yīng)電動勢最大由此可知A、B項錯誤;設(shè)從線框位于中性面開始計時,則有eEmsin t,式中EmBS.因mBS,故角速度,D項正確;設(shè)e0.5Em,則解出t.此時BScos BSm,所以C項錯【答案】D題組二有效值的計算3圖10113甲為一正弦交流電的圖象,圖10113乙為一方波交流電的圖象以下關(guān)于這兩個交流電的說法中正確的是()圖10113A兩種交變電流的有效值均為 AB圖甲表示的交變電流的瞬時值的表達(dá)式為i2sin 10t(A)C兩種交變電流分別通過同一只電阻,在各自的一個周期內(nèi),在該電阻上產(chǎn)生的熱量之比為Q甲Q乙23D圖甲表示的交變電流經(jīng)過一個變壓比為51的升壓變壓器后,該交變電流的頻率將變?yōu)樵瓉淼摹窘馕觥繌念}圖上可以看出,正弦交流電的峰值是2 A,周期是0.4 s;而方波交流電的峰值也是2 A,周期則為0.3 s正弦交流電電流的有效值為I1 A,方波交流電電流的有效值I22 A,A錯誤;正弦交流電的電流瞬時值的數(shù)學(xué)表達(dá)式為i2sin 5t(A),B錯誤;將兩種不同的交流電分別通過同一個電阻的時候,由于熱量的計算要用電流的有效值,所以有Q甲IRT1,Q乙IRT2,代入數(shù)據(jù)可得Q甲Q乙23,C正確;變壓器只能改變電路中的電壓和電流,不能改變交變電流的頻率,D錯誤【答案】C4多數(shù)同學(xué)家里都有調(diào)光臺燈、調(diào)速電風(fēng)扇,過去是用變壓器來實現(xiàn)上述調(diào)節(jié)的,這種調(diào)節(jié)方法成本高、體積大、效率低,且不能任意調(diào)節(jié)燈的亮度或電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速現(xiàn)在的調(diào)光臺燈、調(diào)速電風(fēng)扇是用可控硅電子元件來實現(xiàn)調(diào)節(jié)的如圖10114甲所示為一種調(diào)光臺燈的電路示意圖,它通過雙向可控硅電子元件實現(xiàn)了無級調(diào)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為如圖10114乙所示的周期性電壓(每個周期的前半部分為一正弦函數(shù)完整波形的前段),則此時交流電壓表的示數(shù)為()圖10114A220 VB110 VC. VD. V【解析】交流電的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來規(guī)定的,即在同一時間內(nèi),跟某一交流電能使同一電阻產(chǎn)生相等熱量的直流電的數(shù)值,叫做該交流電的有效值設(shè)電壓的有效值為U,根據(jù)有效值定義有T,解得U110 V,所以選項B正確【答案】B5通過某電流表的電流按如圖10115所示的規(guī)律變化,則該電流表的讀數(shù)為() 圖10115A4 AB4 AC5 AD.5 A【解析】由電流的熱效應(yīng)可得()2R(3)2RI2RT,解得I5 A,選項C正確【答案】C題組三交變電流“四值”的集合6(xx遼寧沈陽質(zhì)量檢測)在勻強磁場中,一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動,如圖10116乙所示,產(chǎn)生的交變電動勢隨時間變化規(guī)律的圖象如圖10116甲所示,已知發(fā)電機線圈內(nèi)阻為1.0 ,外接一只電阻為9.0 的燈泡,則()甲乙圖10116A電壓表V的示數(shù)為20 VB電路中的電流方向每秒改變5次C燈泡實際消耗的功率為36 WD電動勢隨時間變化的瞬時值表達(dá)式為e20cos (5t)V【解析】由甲圖知電動勢峰值為20 V,周期為0.2 s,所以有效值為20 V,角速度10 rad/s,電壓表測的是路端電壓UR9.0 V18 V,A項錯誤;交流電的頻率f5 Hz,每一周期電流方向改變兩次,所以每秒改變10次,B項錯誤;燈泡實際消耗功率為P W36 W,故C項正確;電動勢瞬時值表達(dá)式e20cos 10t(V),D項錯誤【答案】C7(xx鄭州市一模)圖10117甲為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機的原理圖,其矩形線圈在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中,繞垂直于磁場方向的固定軸OO勻速轉(zhuǎn)動,線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)和電刷與R10 的電阻連接,與電阻R并聯(lián)的交流電壓表為理想電表,示數(shù)是10 V圖10117乙是矩形線圈磁通量隨時間t變化的圖象,則()甲乙圖10117A電阻R上的電功率為20 WB0.02 s的R兩端的電壓瞬時值為零CR兩端的電壓u隨時間t變化的規(guī)律是u14.1cos 100t(V)D通過R的電流i隨時間t變化的規(guī)律是icos 50t(A)【解析】電壓表上的示數(shù)為有效值,故可知電阻R上的電功率為P10 W,則A錯誤;由乙圖可知,0.02 s時磁通量為0,但磁通量的變化率是最大的,故此時的電壓瞬時值最大,則B錯誤;由于磁通量按正弦規(guī)律變化,則電動勢必按余弦規(guī)律變化,且電壓最大值為10 V,100 rad/s,所以R兩端的電壓u隨時間t變化的規(guī)律是u14.1cos 100t(V),故C正確;同理可知通過R的電流i隨時間t變化的規(guī)律是i1.41cos 100t(A),則D錯誤【答案】C8(多選) 如圖10118所示,在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動的矩形線圈的周期為T,轉(zhuǎn)軸O1O2垂直于磁場方向,線圈電阻為2 .從線圈平面與磁場方向平行時開始計時,線圈轉(zhuǎn)過60時的感應(yīng)電流為1 A那么()圖10118A線圈消耗的電功率為4 WB線圈中感應(yīng)電流的有效值為2 AC任意時刻線圈中的感應(yīng)電動勢為e4costD任意時刻穿過線圈的磁通量為sint【解析】線圈轉(zhuǎn)動角速度,線圈平面從與磁場方向平行開始計時,當(dāng)轉(zhuǎn)過60時,電流的瞬時值表達(dá)式為iImcos 601 AIm2 A,正弦交變電流有效值I A,B項錯;線圈消耗的功率PI2R4 W,A項正確;由歐姆定律可知,感應(yīng)電動勢最大值EmImR4 V,所以瞬時值表達(dá)式為e4 cost,C項正確;通過線圈的磁通量msin tmsint,由感應(yīng)電動勢的最大值EmBSmm,解兩式得:sintsint,D項錯【答案】ACB組深化訓(xùn)練提升應(yīng)考能力9(多選)(xx南京模擬)如圖10119甲所示,為一臺小型發(fā)電機構(gòu)造示意圖,線圈逆時針轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生的電動勢隨時間按余弦規(guī)律變化,其et圖象如圖10119乙所示發(fā)電機線圈的內(nèi)阻為1 ,外接燈泡的電阻為9 ,則()甲乙圖10119A電壓表的示數(shù)為6 VB發(fā)電機的輸出功率為4 WC在1.0102 s時刻,穿過線圈的磁通量最大D在2.0102 s時刻,穿過線圈的磁通量變化率最大【解析】根據(jù)e t圖象可知產(chǎn)生的交變電流的電動勢最大值為6 V,有效值為6 V,根據(jù)閉合電路歐姆定律可求得電壓表的示數(shù)為U6 V5.4 V,A錯;根據(jù)電功率公式得發(fā)電機的輸出功率為P()29 W3.24 W,B錯;根據(jù)et圖象可知在1.0102 s時刻,電動勢為零,說明此時線圈處于中性面,磁通量最大,C正確;在2.0102 s時刻,電動勢為最大,說明此時線圈處于與中性面垂直的位置,磁通量最小,但是磁通量的變化率最大,D正確【答案】CD10(多選)如圖10120所示,某玩具電磁驅(qū)動發(fā)電機可簡化為在勻強磁場中的一匝閉合金屬線圈,線圈平面與磁感應(yīng)強度方向垂直,磁場的磁感應(yīng)強度大小為B,線圈面積為S,電阻為R.當(dāng)線圈以右邊為軸,以恒定的角速度勻速轉(zhuǎn)動時,下列敘述中正確的是() 圖10120A產(chǎn)生的感應(yīng)電流的有效值為B轉(zhuǎn)過30時,線圈中的電流方向為逆時針C轉(zhuǎn)過90的過程中,通過線圈導(dǎo)線某一橫截面的電荷量為D線圈轉(zhuǎn)動一周產(chǎn)生的熱量為【解析】線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大值為EmBS,電動勢有效值為EEmBS,則電流的有效值為I,選項A正確;據(jù)楞次定律可知轉(zhuǎn)過30時,線圈中感應(yīng)電流方向為順時針,選項B錯誤;由,qt,得到電荷量q,故選項C正確;線圈轉(zhuǎn)一周的過程中,產(chǎn)生的熱量為QI2Rt,選項D錯誤【答案】AC11在如圖10121甲所示電路中,D為理想二極管(正向電阻為零,反向電阻為無窮大)R130 ,R260 ,R310 .在MN間加上如圖10121乙所示的交變電壓時,R3兩端電壓表的讀數(shù)大約是()甲乙圖10121A3 VB3.5 VC4 VD5 V【解析】在00.01 s內(nèi),二極管導(dǎo)通,電壓表讀數(shù)為U3Um4 V,在0.010.02 s內(nèi),二極管截止,電壓表讀數(shù)U3Um3 V根據(jù)交流電有效值的定義得:T,U3.5 V,B正確【答案】B12如圖10122所示, 用電阻率為、橫截面積為S的硬導(dǎo)線做成一個邊長為L的方框,其中一邊串接有一理想電流表,方框的右半部分位于勻強磁場區(qū)域中,磁場方向垂直紙面向里,當(dāng)磁感應(yīng)強度大小隨時間的變化率k>0時,電流表示數(shù)為I1;當(dāng)磁場的磁感應(yīng)強度大小為B,線框繞虛線以角速度勻速轉(zhuǎn)動時,電流表示數(shù)為I2,則I1I2為() 圖10122A.1B.21 C11D.2【解析】方框的電阻為R,當(dāng)磁感應(yīng)強度的大小隨時間的變化率為k時,由法拉第電磁感應(yīng)定律知E1,即I1,當(dāng)線框繞虛線以角速度勻速轉(zhuǎn)動時,有I2,所以I1I21,A對,B、C、D錯【答案】A13(xx蘇北四市二模)如圖10123所示,矩形線圈abcd與可變電容器C、理想電流表A組成閉合電路線圈在有界勻強磁場中繞垂直于磁場的bc邊勻速轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)動的角速度100 rad/s.線圈的匝數(shù)N100匝,邊長ab0.2 m,ad0.4 m,電阻不計磁場只分布在bc邊的左側(cè),磁感應(yīng)強度大小B T電容器放電時間不計下列說法正確的是() 圖10123A該線圈產(chǎn)生的交流電動勢峰值為50 VB該線圈產(chǎn)生的交流電動勢有效值為25 VC電容器的耐壓值至少為50 VD電容器的電容C變大時,電流表的示數(shù)變小【解析】該交流電的瞬時值表達(dá)式為eNBSsin t50 sin 100t (V),其峰值為50 V,所以A、C均錯誤;由于一個周期內(nèi)只有半個周期產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,所以有T0,解得E25 V,即B正確;C變大時電容器對交流電的阻礙作用減小,電流表的示數(shù)變大,所以D錯【答案】B14(多選)如圖10124甲所示,將阻值為R5 的電阻接到內(nèi)阻不計的正弦交變電源上,電流隨時間變化的規(guī)律如圖10124乙所示,電流表串聯(lián)在電路中測量電流的大小對此,下列說法正確的是()圖10124A電阻R兩端電壓的函數(shù)表達(dá)式為u2.5sin 200t(V)B電阻R消耗的電功率為1.25 WC若此交變電流由一矩形線框在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生,如圖10124丙所示,當(dāng)線圈的轉(zhuǎn)速提升一倍時,電流表的示數(shù)為1 AD這一交變電流與圖10124丁所示電流比較,其有效值之比為【解析】圖乙所示電流的最大值為Im0.5 A,由歐姆定律得UmImR2.5 V周期為T0.01 s,200 rad/s,所以R兩端電壓的表達(dá)式為u2.5sin 200t(V),A正確;該電流的有效值為I,電阻R消耗的電功率為PI2R,解得P0.625 W,B錯誤;該交變電流由圖丙所示矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生,當(dāng)轉(zhuǎn)速提升一倍時,電動勢的最大值EmnBS為原來的2倍電路中電流的有效值也是原來的2倍,為2 A1 A電流表的示數(shù)為有效值,C錯誤;圖乙中的正弦交變電流的有效值為 A圖丁所示的交變電流雖然方向發(fā)生變化,但大小恒為0.5 A,可知D正確【答案】AD15如圖10125所示為一個經(jīng)雙可控硅調(diào)節(jié)后加在電燈上的電壓,正弦交流電的每一個二分之一周期中,前面四分之一周期被截去,則現(xiàn)在電燈上電壓的有效值為()圖10125AUmB.C.D.【解析】由題給圖象可知,交流電壓的變化規(guī)律具有周期性,用電流熱效應(yīng)的等效法求解設(shè)電燈的阻值為R,正弦交流電壓的有效值與峰值的關(guān)系是U,由于一個周期內(nèi)半個周期有交流電壓,一周期內(nèi)交流電產(chǎn)生的熱量為Qt,設(shè)交流電壓的有效值為U,由電流熱效應(yīng)得QT,所以該交流電壓的有效值UUm/2,可見選項D正確【答案】D

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