2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十一章 基礎(chǔ)課1 交變電流的產(chǎn)生和描述訓(xùn)練（含解析）教科版.doc

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基礎(chǔ)課1交變電流的產(chǎn)生和描述一、選擇題(16題為單項選擇題，711題為多項選擇題)1某線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交變電流的圖象如圖1所示，由圖中信息可以判斷()圖1A在A、C時刻線圈處于中性面位置 B在B、D時刻穿過線圈的磁通量為零C從AD線圈轉(zhuǎn)過的角度為2D若從OD歷時0.02 s，則在1 s內(nèi)交變電流的方向改變了100次解析由題中交變電流的圖象可知，在A、C時刻產(chǎn)生的感應(yīng)電流最大，對應(yīng)的感應(yīng)電動勢最大，線圈處于垂直中性面的位置，選項A錯誤；在B、D時刻感應(yīng)電流為零，對應(yīng)的感應(yīng)電動勢為零，即磁通量的變化率為零，此時磁通量最大，選項B錯誤；從AD，經(jīng)歷的時間為周期，線圈轉(zhuǎn)過的角度為，選項C錯誤；若從OD歷時0.02 s，則交變電流的周期為0.02 s，而一個周期內(nèi)電流的方向改變兩次，所以1 s內(nèi)交變電流的方向改變了100次，選項D正確。答案D2(2017山東濰坊市聯(lián)考)現(xiàn)在的調(diào)光燈、調(diào)速電風(fēng)扇是用可控硅電子元件來實現(xiàn)調(diào)控的。如圖2所示為經(jīng)過一個雙向可控硅調(diào)節(jié)后加在電燈上的電壓，即在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。調(diào)節(jié)臺燈上的旋鈕可以控制截去的多少，從而改變電燈上的電壓，那么現(xiàn)在電燈上的電壓為()圖2AUm B.C. D.Um解析由有效值的概念可得T，解得U，選項B正確。答案B3圖3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)和電刷與電阻R10 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。圖乙是穿過矩形線圈磁通量隨時間t變化的圖象。則下列說法正確的是()圖3A電阻R上的電功率為20 WB0.02 s時R兩端的電壓瞬時值為零CR兩端的電壓隨時間變化的規(guī)律是u14.1 cos 100t(V)D通過R的電流隨時間變化的規(guī)律是icos 50t(A)解析電阻R上的電功率為P10 W，選項A錯誤；0.02 s時穿過線圈的磁通量變化率最大，R兩端的電壓瞬時值最大，選項B錯誤；R兩端的電壓u隨時間t變化的規(guī)律是u14.1cos 100t(V)，通過R的電流隨時間變化的規(guī)律i1.41 cos 100t(A)，選項C正確，D錯誤。答案C4(2016福建福州質(zhì)檢)某交流電源電動勢隨時間變化的規(guī)律如圖4所示，現(xiàn)用該電源對標稱值為“5 V10 W”的電動機供電，電源內(nèi)阻不計，下列說法正確的是()圖4A電動機的內(nèi)阻為2.5 B電動機的發(fā)熱功率為10 WC通過電動機的電流為2 AD通過電動機的電流為2 A解析由圖知該電源電動勢最大值為Em5 V，則有效值E5 V，通過電動機的電流I A2 A，電動機是非純電阻元件，電動機內(nèi)阻r 2.5 ，電動機的發(fā)熱功率P熱I2rP總10 W，故A、B、D錯誤，C正確。答案C5如圖5所示，一半徑為L的導(dǎo)體圓環(huán)位于紙面內(nèi)，O為圓心。環(huán)內(nèi)兩個圓心角為90且關(guān)于O中心對稱的扇形區(qū)域內(nèi)分布有勻強磁場，兩磁場的磁感應(yīng)強度大小均為B、方向相反且均與紙面垂面。導(dǎo)體桿OM可繞O轉(zhuǎn)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(dǎo)體桿的電阻，當桿OM以恒定角速度逆時針轉(zhuǎn)動時，理想電流表A的示數(shù)為()圖5A. B. C. D.解析OM切割磁感線產(chǎn)生的電動勢E，OM切割磁感線時產(chǎn)生的感應(yīng)電流I，設(shè)電流的有效值為I有效，則IRT2I2RT，解得I有效，選項A正確。答案A6如圖6甲所示，矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的中心軸OO勻速轉(zhuǎn)動，從圖示位置開始計時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢e隨時間t的變化曲線如圖乙所示。若線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼?倍，而其他條件保持不變，從圖示位置轉(zhuǎn)過90開始計時，則能正確反映線圈中產(chǎn)生的電動勢e隨時間t的變化規(guī)律的圖象是()圖6解析由題圖乙知，周期T4 s，感應(yīng)電動勢的最大值Em1 V，而感應(yīng)電動勢的最大值的表達式EmNBSNBS。若僅把線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼?倍，則周期T變?yōu)樵瓉淼?，即T2 s，而感應(yīng)電動勢的最大值Em變?yōu)樵瓉淼?倍，即Em2 V，所以選項B、C錯誤；從圖示位置轉(zhuǎn)過90開始計時，也就是t0時線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢應(yīng)為0，所以選項A正確，D錯誤。答案A7將電阻R、理想電壓表V、開關(guān)S和交流電源按照圖7所示的方式連接起來，其中R30 ，合上開關(guān)S后，交流電源輸出的正弦交變電壓u隨時間t變化的關(guān)系如圖8所示。則()圖7圖8A電壓表V的示數(shù)是36 VBR消耗的電功率是21.6 WC通過R的電流瞬時值表達式為i1.2 sin 100t AD通過R的電流最大值為1.2 A解析電壓表的示數(shù)為有效值，U18 V，A項錯誤；P21.6 W，B項正確；isin 100t A1.2sin 100t A，C項正確；Im1.2 A，D項正確。答案BCD8如圖9甲所示，在勻強磁場中，一矩形金屬線圈兩次分別以不同的轉(zhuǎn)速，繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交變電動勢圖象如圖乙中曲線a、b所示，則()圖9A兩次t0時刻線圈平面均與中性面重合B曲線a、b對應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為23C曲線a表示的交變電動勢頻率為25 HzD曲線b表示的交變電動勢有效值為10 V解析線圈經(jīng)過中性面時不切割磁感線，此時感應(yīng)電動勢為零，選項A正確；由圖可知曲線a、b的周期之比為23，則對應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為32，選項B錯誤；曲線a的周期為Ta4102 s，其頻率為fa25 Hz，選項C正確；曲線a、b表示的交變電流的峰值之比為，又Ema15 V，Emb10 V，UbEmb5 V，選項D錯誤。答案AC9如圖10所示，N匝矩形導(dǎo)線框以角速度在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中繞軸OO勻速轉(zhuǎn)動，線框面積為S，線框的電阻、電感均不計，外電路接有電阻R、理想交流電流表和二極管D。二極管D具有單向?qū)щ娦?，即正向電阻為零，反向電阻無窮大。下列說法正確的是()圖10A交流電流表的示數(shù)INBSB一個周期內(nèi)通過R的電荷量qCR兩端電壓的有效值UNBSD圖示位置電流表的示數(shù)為0解析設(shè)回路中電流的有效值為I，由電流的熱效應(yīng)可知，()2RTI2RT，I，A正確，D錯誤；電阻R兩端電壓的有效值UIR，C錯誤；一個周期內(nèi)通過R的電荷量q，B正確。答案AB10(2017安徽屯溪模擬)如圖11所示，面積為S、匝數(shù)為N、電阻為r的正方形導(dǎo)線框與阻值為R的電阻構(gòu)成閉合回路，理想交流電壓表并聯(lián)在電阻R的兩端。線框在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，以與電路連接的一邊所在直線為軸垂直于磁場以角速度勻速轉(zhuǎn)動，不計其他電阻，則下列說法正確的是()圖11A若從圖示位置開始計時，線框中感應(yīng)電動勢的瞬時值為eNBSsin tB線框通過中性面前后，流過電阻R的電流方向?qū)l(fā)生改變，1秒鐘內(nèi)流過電阻R的電流方向改變次C線框從圖示位置轉(zhuǎn)過60的過程中，通過電阻R的電荷量為D電壓表的示數(shù)跟線框轉(zhuǎn)動的角速度大小無關(guān)解析從圖示位置開始計時，即從線框處于中性面位置開始計時，感應(yīng)電動勢瞬時值eNBSsin t，選項A正確；線框通過中性面前后，流過電阻R的電流方向發(fā)生改變，每轉(zhuǎn)1周電流方向改變2次，1秒鐘內(nèi)線框轉(zhuǎn)動圈數(shù)為，故流過電阻R的電流方向改變2次，選項B正確；線框從圖示位置轉(zhuǎn)過60的過程中，通過電阻R的電荷量qttN，而BSBS，故q，選項C正確；電壓表的示數(shù)U，而E，故U，選項D錯誤。答案ABC11如圖12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12A電阻R兩端電壓變化規(guī)律的函數(shù)表達式為u2.5sin 200t(V)B電阻R消耗的電功率為1.25 WC如圖丙所示，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，當線圈的轉(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，周期為T0.01 s，其角速度為200 rad/s，由歐姆定律得UmImR2.5 V。所以R兩端電壓瞬時值的表達式為u2.5sin 200t(V)，選項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，選項B錯誤；電流表的示數(shù)為有效值，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，選項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，故有效值之比為，選項D正確。答案AD二、非選擇題12如圖13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。已知線圈的匝數(shù)n100匝，總電阻r1.0 ，所圍成矩形的面積S0.040 m2，小燈泡的電阻R9.0 ，磁感應(yīng)強度隨時間按如圖乙所示的規(guī)律變化，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢瞬時值的表達式為enBmScost，其中Bm為磁感應(yīng)強度的最大值，T為磁場變化的周期，不計燈絲電阻隨溫度的變化，求：圖13(1)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的最大值；(2)小燈泡消耗的電功率；(3)在磁感應(yīng)強度變化的0時間內(nèi)，通過小燈泡的電荷量。解析(1)由圖象知，線圈中產(chǎn)生的交變電流的周期T3.14102 s，所以EmnBmS8.0 V。(2)電流的最大值Im0.80 A，有效值I A，小燈泡消耗的電功率PI2R2.88 W。(3)在0時間內(nèi)，電動勢的平均值，平均電流，流過燈泡的電荷量Qt4.0103 C。答案(1)8.0 V(2)2.88 W(3)4.0103 C