《（通用版）2022-2023版高中物理 第2章 交變電流與發(fā)電機 微型專題4 交變電流的產(chǎn)生及描述練習(xí) 滬科版選修3-2》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（通用版）2022-2023版高中物理 第2章 交變電流與發(fā)電機 微型專題4 交變電流的產(chǎn)生及描述練習(xí) 滬科版選修3-2（7頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、（通用版）2022-2023版高中物理 第2章 交變電流與發(fā)電機 微型專題4 交變電流的產(chǎn)生及描述練習(xí) 滬科版選修3-2 一、選擇題 考點一　交變電流圖像的應(yīng)用 1．一矩形金屬線圈共10匝，繞垂直磁場方向的轉(zhuǎn)軸在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢e隨時間t變化的規(guī)律如圖1所示，下列說法中正確的是(　　) 圖1 A．此交流電的頻率為0.2 Hz B．此感應(yīng)電動勢的有效值為1 V C．t＝0.1 s時，線圈平面與磁場方向平行 D．在線圈轉(zhuǎn)動過程中，穿過線圈的最大磁通量為 Wb 答案　D 解析　由題圖可知，此交流電的周期T＝0.2 s，頻率f＝＝5 Hz，A錯誤；

2、E＝＝ V，B錯誤；t＝0.1 s時，電動勢為0，線圈平面與磁場方向垂直，C錯誤；因Em＝nBSω，其中n＝10，ω＝＝10π rad/s，故Φm＝BS＝ Wb，D正確． 2．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2甲所示，產(chǎn)生的交變電動勢隨時間變化規(guī)律的圖像如圖乙所示，已知發(fā)電機線圈內(nèi)阻為1.0 Ω，外接一只電阻為9.0 Ω的燈泡，則(　　) 圖2 A．電壓表V的示數(shù)為20 V B．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 W D．電動勢隨時間變化的瞬時值表達式為e＝20cos 5πt(V) 答案　C 解析　由題圖乙知電壓最大值為

3、20 V，周期為0.2 s，所以有效值為20 V，角速度ω＝＝10π rad/s.電壓表測的是路端電壓U＝×9 V＝18 V，A錯誤；交流電的頻率為5 Hz，每一周期電流方向改變兩次，所以每秒改變10次，B錯誤；燈泡實際消耗的功率為P＝＝ W＝36 W，C正確；電動勢隨時間變化的瞬時值表達式為e＝20cos 10πt(V)，D錯誤． 考點二　交變電流有效值的應(yīng)用 3．如圖3所示是某種交變電流的電流隨時間變化的圖線，i>0部分的圖線是一個正弦曲線的正半周，i<0部分的圖線是另一個正弦曲線的負(fù)半周，則這種交變電流的有效值為(　　) 圖3 A．I0 B.I0 C.I0 D.I0

4、 答案　B 解析　設(shè)這種交變電流的有效值為I，則I2R·3T＝2R·T＋2R·2T，解得：I＝I0，故選B. 4．(多選)如圖4所示，A、B兩輸電線間的電壓是u＝200sin (100πt) V，輸電線電阻不計，把電阻R＝50 Ω的純電阻用電器接在A、B兩輸電線上，下列說法正確的是(　　) 圖4 A．理想電流表示數(shù)為4 A B．理想電壓表示數(shù)為200 V C．通過R的電流方向每秒鐘改變50次 D．用電器消耗的電功率為1.6 kW 答案　AB 解析　由u＝200sin (100πt) V可知，電壓最大值Um＝200 V，角速度ω＝100π rad/s，所以電壓的有效值U＝

5、＝200 V，周期T＝＝0.02 s，頻率f＝＝50 Hz.由歐姆定律得I＝＝ A＝4 A，所以A、B正確；一周期內(nèi)電流方向改變兩次，而f＝50 Hz，則1 s內(nèi)電流方向改變100次，C項錯誤；用電器消耗的電功率P＝IU＝4×200 W＝800 W，D項錯誤． 5．如圖5所示電路，電阻R1與電阻R2阻值相同，都為R，和R1并聯(lián)的D為理想二極管(正向電阻可看做零，反向電阻可看做無窮大)，在A、B間加一正弦交流電u＝20sin (100πt) V，則加在R2上的電壓有效值為(　　) 圖5 A．10 V B．20 V C．15 V D．5 V 答案　D 解析　由二極管的單向

6、導(dǎo)電性可知，若二極管導(dǎo)通，加在R2上的電壓波形為半個周期，最大值為20 V，若二極管截止，R1、R2串聯(lián)，則R2上的電壓半個周期最大值為10 V．由有效值的定義可得加在R2上的電壓有效值為5 V，選項D正確． 考點三　交變電流“四值”的比較 6．面積均為S的兩個電阻相同的線圈，分別放在如圖6甲、乙所示的磁場中，甲圖中是磁感應(yīng)強度為B0的勻強磁場，線圈在磁場中以周期T繞垂直磁場方向的OO′軸勻速轉(zhuǎn)動，乙圖中勻強磁場變化規(guī)律為B＝B0cos t，從圖示位置開始計時，則 (　　) 圖6 A．兩線圈的磁通量變化規(guī)律相同 B．兩線圈中感應(yīng)電動勢達到最大值的時刻不同 C．經(jīng)相同的時間t

7、(t＞T)，兩線圈產(chǎn)生的熱量不同 D．從此時刻起，經(jīng)過時間，通過兩線圈橫截面的電荷量不同 答案　A 解析　題圖甲中磁通量的變化規(guī)律為Φ甲＝B0Scos t，題圖乙中磁通量的變化規(guī)律為Φ乙＝B0Scos t.由于兩線圈的磁通量變化規(guī)律相同，則兩線圈中感應(yīng)電動勢的變化規(guī)律相同，達到最大值的時刻也相同，有效值E也相同，又因兩線圈電阻相同，所以Q＝t也相同，經(jīng)過時間，通過兩線圈橫截面的電荷量q＝·也相同，故A正確． 7．(多選)如圖7所示，單匝矩形線圈放置在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，以恒定的角速度ω繞垂直磁場方向的ab邊轉(zhuǎn)動，磁場方向垂直于紙面向里，線圈所圍面積為S，線圈導(dǎo)線的總電阻為R.t

8、＝0時刻線圈平面與紙面重合．則(　　) 圖7 A．t時刻線圈中電流的瞬時值表達式為i＝cos ωt B．線圈中電流的有效值為I＝ C．線圈中電流的有效值為I＝ D．線圈消耗的電功率為P＝ 答案　CD 解析　回路中感應(yīng)電動勢的最大值Em＝BSω，電流的最大值Im＝＝，t＝0時刻線圈位于中性面，故電流的瞬時值表達式i＝sin ωt.線圈中電流的有效值I＝＝，P＝I2R＝，故A、B錯誤，C、D正確． 8．(多選)如圖8所示，交流發(fā)電機的矩形線圈邊長ab＝cd＝0.4 m，ad＝bc＝0.2 m，線圈匝數(shù)N＝100 匝，電阻r＝1 Ω，線圈在磁感應(yīng)強度B＝0.2 T的勻強磁場中繞垂

9、直于磁場的軸以ω＝100π rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動，外接電阻R＝9 Ω，從圖示時刻開始計時，則(　　) 圖8 A．電動勢瞬時值為160πsin (100πt) V B．t＝0時線圈中磁通量變化率最大 C．t＝ s時線圈中感應(yīng)電動勢最大 D．交變電流的有效值是8π A 答案　BCD 解析　電動勢的瞬時值e＝NBSωcos ωt＝100×0.2×0.4×0.2×100πcos (100πt) V＝160πcos (100πt) V，A錯誤；圖示時刻即t＝0時，Φ＝0，但最大，B正確；t＝ s時，e＝Em，C正確；交變電流的有效值是I＝＝＝8π A，D正確． 9．(多選)如圖

10、9所示，一半徑為r的半圓形單匝線圈放在具有理想邊界的勻強磁場中，磁場的磁感應(yīng)強度為B.線圈以直徑ab為軸勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速為n，ab的左側(cè)有垂直于紙面向里(與ab垂直)的勻強磁場，M和N是兩個滑環(huán)，負(fù)載電阻為R.線圈、電流表和連接導(dǎo)線的電阻不計，下列說法中正確的是(　　) 圖9 A．轉(zhuǎn)動過程中電流表的示數(shù)為 B．從圖示位置起轉(zhuǎn)過圈的時間內(nèi)產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢為2nπBr2 C．從圖示位置起轉(zhuǎn)過圈的時間內(nèi)通過負(fù)載電阻R的電荷量為 D．轉(zhuǎn)動過程中交變電流的最大值為 答案　ABD 解析　交變電流的最大值為Im＝＝B·πr2·2nπ＝，D正確；轉(zhuǎn)動過程中電流表的示數(shù)為有效值I＝＝，A正確

11、；從圖示位置起轉(zhuǎn)過圈的時間內(nèi)產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢＝·2nπ＝2nπBr2，B正確；從圖示位置起轉(zhuǎn)過圈的時間內(nèi)通過負(fù)載電阻R的電荷量為q＝＝＝，C錯誤． 二、非選擇題 10．如圖10所示，邊長為l的正方形線圈abcd的匝數(shù)為n，線圈電阻為r，外電路的電阻為R，ab的中點和cd的中點的連線OO′垂直于勻強磁場且恰好位于勻強磁場的邊界上，磁感應(yīng)強度為B，現(xiàn)在線圈以O(shè)O′為軸，以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，求： 圖10 (1)從圖示位置開始計時，閉合電路中電流瞬時值的表達式； (2)線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中電阻R上產(chǎn)生的熱量； (3)線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中電阻R上通過的電荷量；

12、 (4)電阻R上的最大電壓． 答案　(1)i＝sin ωt 　(2) (3)　(4) 解析　(1)線圈轉(zhuǎn)動時，總有一條邊切割磁感線，且ad邊和bc邊轉(zhuǎn)動的線速度大小相等，當(dāng)線圈平行于磁場時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大，為Em＝nBlv＝nBl·ω·l＝nBl2ω. 由閉合電路歐姆定律可知Im＝，當(dāng)以圖示位置為計時起點時，流過R的電流瞬時值表達式為i＝Imsin ωt＝sin ωt. (2)在線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中，用有效值來計算電阻R上產(chǎn)生的熱量Q＝I2R·， 其中I＝＝，T＝， 即Q＝I2R·＝. (3)在轉(zhuǎn)過90°的過程中感應(yīng)電動勢的平均值為 ＝n＝＝， 流過R的平均電流＝＝， 所以通過R的電荷量 q＝·＝·＝. (4)由歐姆定律可知電阻R上的最大電壓為Um＝ImR＝.