2022高考物理一輪復(fù)習(xí) 電學(xué)部分 專題09 交變電流單元測試卷A卷
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1、2022高考物理一輪復(fù)習(xí) 電學(xué)部分 專題09 交變電流單元測試卷A卷 一、單選 1.線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生交流電的圖象如圖所示,由圖可知( ) A. 在A和C時(shí)刻線圈處于中性面位置 B. 在B和D時(shí)刻穿過線圈的磁通量為零 C. 從A時(shí)刻起到D時(shí)刻,線圈轉(zhuǎn)過的角度為π弧度 D. 在A和C時(shí)刻磁通量變化率的絕對值最大 【答案】D 2.對于如圖所示的電流i隨時(shí)間t做周期性變化的圖象,下列說法中正確的是( ) A. 電流大小變化,方向不變,是直流電 B. 電流大小、方向都變化,是交流電 C. 電流的周期是0.02 s,最大值是0.2 A
2、D. 電流做周期性變化,是交流電 【答案】A 【解析】由圖象可知,電流的方向不變,而大小作周期性變化,所以不是交流,而是直流,但不是恒定直流,故A正確,BD錯(cuò)誤;電流的周期是0.01s,最大值是0.2A,故C錯(cuò)誤.故選A. 3.交流發(fā)電機(jī)發(fā)電的示意圖如圖所示,線圈的AB邊連在金屬滑環(huán)K上,CD邊連在金屬滑環(huán)L上,線圈在轉(zhuǎn)動時(shí)可以通過滑環(huán)和電刷保持與外電路相連。線圈轉(zhuǎn)動過程中,下列說法中正確的是( ) A. 轉(zhuǎn)到圖甲位置時(shí),通過線圈的磁通量變化率最大 B. 轉(zhuǎn)到圖乙位置時(shí),線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為零 C. 轉(zhuǎn)到圖丙位置時(shí),線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流最大 D. 轉(zhuǎn)到圖丁位置時(shí),
3、AB邊感應(yīng)電流方向?yàn)? 【答案】D 【解析】(1)當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖甲位置時(shí),線圈平面和磁場垂直,穿過線圈磁通量最大,感應(yīng)電動勢為零,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,此時(shí)線圈中磁通量的瞬時(shí)變化率為零,A錯(cuò)誤; (2)當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖乙位置時(shí),線圈平面和磁場平行,此時(shí)穿過線圈的磁通量為零,感應(yīng)電動勢最大,B錯(cuò)誤; (3)當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖丙位置時(shí),線圈平面和磁場垂直,穿過線圈磁通量最大,感應(yīng)電動勢為零,線圈中的感應(yīng)電流為零,C錯(cuò)誤; (4)當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖丁位置時(shí),線圈AB邊、CD邊此時(shí)正分別向上和向下垂直切割磁場,根據(jù)右手定則,此時(shí)回路中的感應(yīng)電流方向?yàn)閺腁到B,D正確; 故本題選D 4.一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場
4、中勻速轉(zhuǎn)動時(shí),產(chǎn)生的交變電動勢的圖象如圖所示,則( ) A. 交流電的頻率是4π Hz B. 當(dāng)t=0時(shí),線圈平面與磁感線垂直,磁通量最大 C. 當(dāng)t=π s時(shí),e有最大值 D. t=π s時(shí),e=-10 V最小,磁通量變化率最小 【答案】B 【解析】由圖象可得交流電的周期是T=2πs,所以交變電流的頻率是,故A錯(cuò)誤;當(dāng)t=0時(shí),產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為零,此時(shí)線圈平面與磁感線垂直,磁通量最大,故B正確;由圖象可知,當(dāng)t=πs時(shí),e有最小值,故C錯(cuò)誤; 時(shí),e=-10V最大,磁通量變化率最大,故D錯(cuò)誤。所以B正確,ACD錯(cuò)誤。 5.變壓器線圈中的電流越大,所用的導(dǎo)線應(yīng)當(dāng)越粗,如
5、圖所示,是降壓變壓器。假設(shè)它只有一個(gè)原線圈和一個(gè)副線圈,匝數(shù)分別為和.下列說法中正確的是 A. >,原線圈比副線圈的導(dǎo)線粗 B. >,原線圈比副線圈的導(dǎo)線細(xì) C. <,原線圈比副線圈的導(dǎo)線粗 D. <,原線圈比副線圈的導(dǎo)線細(xì) 【答案】B 6.使用專用的“整流”設(shè)備可以將交流變換為直流,整流后得到的電壓如圖所示,此電壓的有效值為( ) A. 220V B. 110V C. V D. V 【答案】C 【解析】如圖所示,它不是正弦式電流,取一個(gè)周期進(jìn)行分段,在是正弦式電流,則電壓的有效值等于,在電壓為0,則在內(nèi)產(chǎn)生的熱量為,解得:,故選C.
6、 7.如圖甲所示,電阻為1Ω的矩形線圈繞垂直勻強(qiáng)磁場的轉(zhuǎn)軸OO′勻速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生交流電,現(xiàn)將此電流給阻值為R=10Ω的小燈泡L供電,通過電流傳感器得到燈泡中電流的圖象如圖乙,不考慮溫度對燈泡阻值的影響,下步列說法中正確的是( ) A. 在t=5×10-3s時(shí),線圈處于中性面位置 B. 在=10×10-3s時(shí),穿過線圈的磁通量最大 C. 交變電流的瞬時(shí)表達(dá)式為i=5cos50πt D. 線圈產(chǎn)生的交流電的電動勢為55V 【答案】A 8.理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)為n1和n2,電流為I1和I2,電壓為U1和U2,功率為P1和P2,下面關(guān)系正確的是( ) A.
7、 B. C. D. 【答案】A 【解析】理想變壓器中原副線圈的電壓滿足: ;理想變壓器中不考慮銅損和鐵損,輸出功率等于輸入功率,即P1=P2,則U1I1=U2I2,即n1I1=n2I2,故選A. 9.某發(fā)電站采用高壓輸電向外輸送電能。若輸送的總功率為,輸電電壓為U,輸電導(dǎo)線的總電阻為R。則 A. 輸電線上的電壓為U B. 輸電線上的電流I= C. 輸電線上損失的功率P= D. 輸電線上損失的功率P= 【答案】D 【解析】AB:輸送的總功率為,輸電電壓為U,輸電導(dǎo)線的總電阻為R,則輸電線上的電流,輸電線上的電壓。故AB兩項(xiàng)錯(cuò)誤。 CD:輸電線上
8、損失的功率,故C項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確。 10.如圖所示,一理想變壓器給一標(biāo)有“20V,10W”的小燈泡供電,原副線圈分別接一理想電流表和一理想電壓表。當(dāng)原線圈輸入220V的交變電流時(shí),閉合開關(guān)S小燈泡恰好正常發(fā)光。下列說法正確的是 A. 變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1∶11 B. 變壓器原、副線圈中每匝線圈的磁通量的變化率之比為11∶1 C. 將開關(guān)斷開,電壓表的示數(shù)將為0 D. 燈泡兩端再并聯(lián)一盞相同的燈泡,電流表的示數(shù)將變?yōu)樵瓉淼膬杀? 【答案】D 【解析】A、原線圈的電壓,副線圈的燈泡正常發(fā)光,由變壓器的規(guī)律可知,可知,故A錯(cuò)誤。B、根據(jù)互感的原理可知,則原副線圈每匝線圈的磁
9、通量匝數(shù)比為1:1,故B錯(cuò)誤。C、副線圈開光斷開,則無電流和輸出功率,當(dāng)由U1決定,故不為零,故C錯(cuò)誤。D、副線圈并一相同燈泡,則輸出功率加倍,即輸入功率加倍,而輸入電流不變,則輸入電流變?yōu)樵瓉淼?倍,故D正確。故選D。 二、多選 11.圖甲為交流發(fā)電機(jī)的原理圖,正方形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁感線的軸OO′勻速轉(zhuǎn)動,電流表為理想交流電表,線圈中產(chǎn)生的交變電流隨時(shí)間的變化如圖乙所示,則 A. 線圈轉(zhuǎn)動的角速度為50rad/s B. 電流表的示數(shù)為10A C. 0.01s時(shí)線圈平面和磁場平行 D. 0.01s時(shí)線圈的磁通量變化率為0 【答案】BD 【解析】A、角速度,選項(xiàng)A
10、錯(cuò)誤; B、由題圖乙可知交流電電流的最大值是,周期,由于電流表的示數(shù)為有效值,故示數(shù)選項(xiàng)B正確; CD、0.01s時(shí)線圈中的感應(yīng)電流為0,則穿過線圈的磁通量為最大,磁通量變化率為0,故線圈平面與磁場方向垂直,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確;故選:BD。 【點(diǎn)睛】由題圖乙可知交流電電流的最大值、周期,電流表的示數(shù)為有效值,感應(yīng)電動勢為零,則穿過線圈的磁通量變化為零,磁通量最大. 12.如圖所示遠(yuǎn)距離交流輸電的簡化電路圖。發(fā)電廠的輸出電壓是,用等效總電阻是的兩條輸電線輸電,輸電線路中的電流是,其末端間的電壓為。在輸電線與用戶間連有一理想變壓器,流入用戶端的電流為。則( ) A. 用戶端的電
11、壓為 B. 理想變壓器的輸入功率為 C. 輸電線路上損失的電功率為 D. 當(dāng)用戶消耗的功率增大時(shí),輸電效率將下降 【答案】AD 【解析】由于輸電線與用戶間連有一理想變壓器,設(shè)用戶端的電壓是,則,得,A正確;理想變壓器的輸入功率為線路上消耗的電功率與用戶消耗功率之和,故為,B錯(cuò)誤;線路上損失的電功率為,C錯(cuò)誤;當(dāng)用戶消耗的功率增大時(shí),用戶端的電流增大,根據(jù)可知輸送電線上的電流增大,電廠的輸出功率增大,則:,發(fā)電廠的輸出電壓不變,輸電線上的電阻不變,所以輸電線上損耗的功率占總功率的比例隨著發(fā)電廠輸出功率的增大而增大;輸電效率隨著發(fā)電廠輸出功率的增大而減小,D正確. 【點(diǎn)睛】正確解答本題
12、需要掌握:理想變壓器的輸入功率由輸出功率決定,輸出電壓由輸入電壓決定;明確遠(yuǎn)距離輸電過程中的功率、電壓的損失與哪些因素有關(guān),明確整個(gè)過程中的功率、電壓關(guān)系.理想變壓器電壓和匝數(shù)關(guān)系. 13.如圖所示,圖線是線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動時(shí)所產(chǎn)生的正弦交流電的圖象,當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后,所產(chǎn)生的正弦交流電的圖象如圖線所示,以下關(guān)于這兩個(gè)正弦交流電的說法正確的是( ) A. 在圖中時(shí)刻穿過線圈的磁通量均為零 B. 線圈先后兩次周期之比為 C. 交流電的瞬時(shí)值表達(dá)式為 D. 交流電的最大值為 【答案】BD 【解析】t=0時(shí)刻線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為0,說明線圈與磁場垂直,則t=0時(shí)刻穿
13、過線圈的磁通量最大。故A錯(cuò)誤。由圖可知,周期Ta=0.4s,Tb=0.6s,則線圈先后兩次周期之比為2:3,選項(xiàng)B正確;由圖知:a的電動勢最大值Ema=10V,,則交流電a的瞬時(shí)值表達(dá)式為u=10sin5πt (V ),選項(xiàng)C錯(cuò)誤;由電動勢的最大值Em=NBSω,則兩個(gè)電動勢最大之值比Uma:Umb=ω a:ωb=3:2,則交流電b電壓的最大值為20V/3,故D正確。故選BD。 點(diǎn)睛:本題考查對交流電壓圖象的理解能力.關(guān)鍵是能從給點(diǎn)的圖像中獲取信息;知道交流電的最大值表達(dá)式Em=NBSω. 14.如圖甲所示,abcd是匝數(shù)為100匝、邊長為lOcm、總電阻為0.1Ω的正方形閉合導(dǎo)線圈,放在
14、與線圈平面垂直的圖示勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示,則以下說法正確的是( ) A. 導(dǎo)線圈中產(chǎn)生的是交變電流 B. 在t=2. 5s時(shí)導(dǎo)線圖產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為1V C. 在0 -2s內(nèi)通過導(dǎo)線橫截面的電荷量為20C D. 在t=ls時(shí),導(dǎo)線圈內(nèi)電流的瞬時(shí)功率為20W 【答案】AC 【解析】A. 根據(jù)楞次定律可知,在0~2s內(nèi)的感應(yīng)電流方向與2s~3s內(nèi)的感應(yīng)電流方向相反,即為交流電,故A正確; B. 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,在t=2. 5s時(shí)導(dǎo)線圖產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢=2V,故B錯(cuò)誤 C. 在0~2s時(shí)間內(nèi),感應(yīng)電動勢為:E1=100××0.12V
15、=1V, 再根據(jù)歐姆定律I=E/R,則有:I1=1/0.1A=10A 根據(jù)Q=It,解得:Q=10×2C=20C,故C正確; D. 在t=ls時(shí),導(dǎo)線圈內(nèi)電流的瞬時(shí)功率P= =102×0.1=10W,故D錯(cuò)誤; 故選:AC 15.如圖,電路中接有一理想變壓器,b是原線圈的中心抽頭,電壓表和電流表均為理想電表.在原線圈c、d兩端加上交變電壓.則( ) A. 開關(guān)接a,將滑動變阻器觸片P向下移,電壓表V2示數(shù)變小,電流表A2示數(shù)變大 B. 開關(guān)接a,將滑動變阻器觸片P向下移,電壓表V2示數(shù)不變,電流表A2示數(shù)變大 C. 僅將開關(guān)由a撥向b,電流表A2的示數(shù)為原來的2倍,輸
16、入功率為原來的4倍 D. 僅將開關(guān)由a撥向b,兩電流表的示數(shù)均增加為原來的2倍 【答案】BC 【解析】AB. 當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與a連接,再將滑動變阻器觸片P向下移,副線圈電阻減小,電流表A2示數(shù)增大,根據(jù)電流與匝數(shù)成反比知電流表A1示數(shù)變大,電壓由電源和匝數(shù)比決定,電壓表V1示數(shù)不變,電壓表V2示數(shù)不變,故A錯(cuò)誤,B正確; C. 若將單刀雙擲開關(guān)由a撥向b,原副線圈匝數(shù)比減小一半,副線圈的電壓增大到2倍,電流表A2的示數(shù)為原來的2倍,根據(jù)P=I2R,輸出功率為原來的4倍,根據(jù)理想變壓器輸入功率等于輸出功率,輸入功率為原來的4倍,故C正確; D.輸入功率變?yōu)樵瓉淼?倍,輸入電壓不變,輸
17、入電流即電流表A1的示數(shù)為原來的4倍,故D錯(cuò)誤。 故選:BC 三、解答 16.如圖所示,單匝線圈在勻強(qiáng)磁場中繞OO′軸從圖示位置開始勻速轉(zhuǎn)動,已知從圖示位置轉(zhuǎn)過時(shí),線圈中電動勢大小為10V,求: (1)交變電動勢的峰值; (2)交變電動勢的有效值; (3)與線圈相接的交流電壓表的示數(shù). (4)設(shè)線圈電阻為R=1Ω,角速度ω=100rad/s,線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過過程中通過導(dǎo)線截面的電荷量q. 【答案】(1)20V (2) (3) (4)0.2C 【解析】(1)圖示位置為中性面,從此時(shí)開始計(jì)時(shí),交變電動勢的瞬時(shí)值為e=Emsinωt, 將,e=10V 代入上式,求得Em
18、=20V. (2)此電流為正弦交變電流,所以交變電動勢的有效值 (3)此交流電壓表測的是電動勢的有效值,大小為 (4)在線圈轉(zhuǎn)過的過程中,穿過線圈平面的磁通量變化量ΔΦ=BS, 根據(jù)Em=BSω得: 故 17.如圖所示,單匝矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞OO′軸勻速轉(zhuǎn)動,磁場方向與轉(zhuǎn)軸垂直,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。線圈的電阻為r,長為l1,寬為l2,轉(zhuǎn)動角速度為ω。線圈兩端外接阻值為R的電阻和一個(gè)理想交流電流表。 (1)請推導(dǎo)證明:線圈轉(zhuǎn)至圖示位置時(shí),線圈中的感應(yīng)電動勢為E=B l1 l2ω; (2)從圖示位置開始計(jì)時(shí),請寫出線圈中感應(yīng)電動勢e隨時(shí)間t變化的表達(dá)式; (3)電流
19、表的讀數(shù)是多少? 【答案】(1)Bωl1l2 (2)(3) 【解析】(1)在圖示位置電動勢有最大值 Em = 2Bl1v 由 聯(lián)立以上兩式解得 Em = Bωl1l2 點(diǎn)睛:圖示位置,速度方向與磁場方向垂直,感應(yīng)電動勢最大,注意有兩根導(dǎo)線切割,根據(jù)感應(yīng)電動勢的表達(dá)式,代入導(dǎo)線的速度即可求出;電流表讀數(shù)為有效值,根據(jù)閉合電路歐姆定律求出最大值,根據(jù)正弦交流電最大值與有效值的關(guān)系求出有效值。 18.某發(fā)電站的輸出功率為P0=100kW,向遠(yuǎn)處的用戶供電.為了使輸電線路損失的功率為輸出功率的1%,電站采用升壓變壓器升壓后再輸電,到達(dá)用戶后再用降壓變壓器將電壓降為
20、U4=220V,已知輸電導(dǎo)線的總電阻R=10Ω.兩臺變壓器均為理想變壓器,求: (1)輸電線上通過的電流I. (2)輸電線上的電壓損失值U損. (3)降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n3:n4. 【答案】(1) (2) (3) 【解析】(1)根據(jù)題意△P=1%P0=1000W △P=I2R 解得=10A (2)損失的電壓為△U=IR=100V (3)用戶的得到的功率為P用=P0-1%P0=U4I4 聯(lián)立解得 19.一小型水電站為某企業(yè)供電,發(fā)電機(jī)輸出功率為66kW,輸出電壓為220V,輸電線的總電阻為0.2Ω。 (1)若由發(fā)電機(jī)經(jīng)輸電線直接送電,求企業(yè)得到的電壓和功率是多少? (2)若用1:10升壓變壓器先升壓,再用10:1的降壓變壓器降壓,企業(yè)得到的電壓和功率是多少? 【答案】(1)(2) 【解析】(1)直接輸送,有,解得 所以線路損耗的功率為 用戶得到的電壓為 用戶得到的功率 (2)輸電電路如圖所示: ,可得 , 可得 用戶得到的功率 點(diǎn)睛:解決本題的關(guān)鍵知道原副線圈電壓之比、電流之比與匝數(shù)比的關(guān)系,以及知道升壓變壓器的輸出電壓、功率與降壓變壓器的輸入電壓和功率的關(guān)系.
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