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1、【】2020年高考物理總復(fù)習(xí) 10-1 交變電流的產(chǎn)生和描述 新人教版選修3-2 (時(shí)間：45分鐘　滿分：100分) 一、選擇題(本題共10個(gè)小題，每小題7分，共70分，每小題至少有一個(gè)選項(xiàng)正確，請(qǐng)將正確選項(xiàng)前的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)) 1． (2020年廣東高考)如圖是某種正弦式交變電壓的波形圖， 由圖可確定該電壓的(　　) A．周期是0.01 s B．最大值是311 V C．有效值是220 V D．表達(dá)式為u＝220sin 100πt(V) 解析：由交變電流的圖象知，周期是0.02 s，A項(xiàng)錯(cuò)；最大值是311 V，B項(xiàng)正確；有效 值是220 V，C項(xiàng)正確；瞬時(shí)值表達(dá)

2、式為u＝311sin 100πt(V)，D項(xiàng)錯(cuò)誤． 答案：BC 2．(2020年天津理綜)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如 圖甲所示，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的圖象如圖乙所示，則(　　) A．t＝0.005 s時(shí)線框的磁通量變化率為零 B．t＝0.01 s時(shí)線框平面與中性面重合 C．線框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)有效值為311 V D．線框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)頻率為100 Hz 解析：線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與磁通量的變化率成正比，而t＝0.005 s時(shí)e最大，故A錯(cuò)誤． t＝0.01 s時(shí)e＝0，故B正確．電動(dòng)勢(shì)有效值為311× V≈220 V，故C錯(cuò)誤．周期T ＝0.

3、02 s，頻率f＝＝50 Hz，故D錯(cuò)誤． 答案：B 3．一個(gè)矩形線圈繞與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直的OO′軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈的兩 條引線分別與A、B兩半圓銅環(huán)相連，兩個(gè)銅環(huán)通過(guò)滑動(dòng)電刷連 入電路，電路中僅有一個(gè)電阻R.如下圖所示，在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)R的電流(　　) A．大小和方向都不斷變化 B．大小不斷變化，方向從A→R→B C．大小和方向都不變 D．大小不斷變化，方向從B→R→A 解析：線圈中產(chǎn)生交流電，由于電刷交替與兩銅環(huán)接觸，流過(guò)R的電流方向不變．根據(jù) 右手定則可知，通過(guò)R的電流方向是B→R→A. 答案：D 4．下圖甲、乙分別表示兩種電壓的波形，其中圖甲所示電壓按正弦規(guī)律

4、變化．下列說(shuō) 法正確的是(　　) A．圖甲表示交流電，圖乙表示直流電 B．兩種電壓的有效值相等 C．圖甲所示電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為U＝311sin 100πt V D．圖甲所示電壓經(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：因圖象的縱坐標(biāo)上電壓的正負(fù)表示電壓的方向，因此兩圖均為交流電，A錯(cuò)；對(duì) 于正弦交流電才有U有效＝，雖然兩圖的峰值相同，但圖乙非正弦(余弦)交流電，不適 用上式有效值的求法，故B錯(cuò)；正弦交流電電壓瞬時(shí)值的表達(dá)式為U＝Umsin ωt，由圖 象可知Um＝311 V，T＝2×10－2 s，可得ω＝＝100π rad/s，代入上式得U＝311sin

5、 (100πt) V，故C對(duì)；由變壓器原理可知變壓器只能改變電壓和電流，它不會(huì)改變周期和 頻率，故D錯(cuò)． 答案：C 5．(2020年合肥模擬)在垂直紙面向里的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中放置了矩形線圈 abcd.線圈cd邊沿豎直方向且與磁場(chǎng)的右邊界重合．線圈平面與磁場(chǎng)方 向垂直．從t＝0時(shí)刻起，線圈以恒定角速度ω＝繞cd邊沿圖所示方向轉(zhuǎn)動(dòng)，規(guī)定線圈中電流沿abcda方向?yàn)檎较?，則從t＝0到t＝T時(shí)間內(nèi)，線圈中的電流I隨時(shí)間t變化關(guān)系圖象為(　　) 解析：在0～內(nèi)，線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)， 故產(chǎn)生正弦式交流電， 由楞次定律知，電流方向?yàn)樨?fù)值； 在～T， 線圈中無(wú)感應(yīng)電流；在T時(shí)， a

6、b邊垂直切割磁感線，感應(yīng)電流最大， 且電流方向?yàn)檎担? 故只有B項(xiàng)正確． 答案：B 6．一周期性變化的電壓其變化規(guī)律如圖所示，周期為2T.由圖中數(shù)據(jù)可 求出此交流電壓(　　) A．有效值為2a B．最大值為2a C．有效值為a D．最大值為a 解析：設(shè)接入一個(gè)電阻R，一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q＝×T＋×T＝×2T，有效 值為U有＝a，故C正確． 答案：C 7．(2020年四川理綜)如圖所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的矩形線圈的周期 為T(mén)，轉(zhuǎn)軸O1O2垂直于磁場(chǎng)方向，線圈電阻為2 Ω.從線圈平面與磁場(chǎng) 方向平行時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，線圈轉(zhuǎn)過(guò)60°時(shí)的感應(yīng)電流為1 A．那么(　　)

7、A．線圈消耗的電功率為4 W B．線圈中感應(yīng)電流的有效值為2 A C．任意時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e＝4cos t D．任意時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量為Φ＝sint 解析：從線圈平面平行于磁感線開(kāi)始計(jì)時(shí)，正弦交變電流的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的一般表達(dá)式為 e＝Emcos θ，且該式的成立與轉(zhuǎn)軸的位置無(wú)關(guān)(轉(zhuǎn)軸平行于磁感線的情況除外)，則感應(yīng) 電流i＝＝cos θ，由題給條件有：1＝×，Em＝4 V，則Im＝2 A，I有效＝ A， 電功率P＝IR＝4 W，所以A正確，B錯(cuò)誤．e＝4cos ωt＝4cos t，即C正確．由 Em＝BSω＝Φm·得Φm＝，故Φ＝sin t，即D錯(cuò)誤． 答案：AC

8、8． 將硬導(dǎo)線中間一段折成不封閉的正方形，每邊長(zhǎng)為l，它在磁感應(yīng)強(qiáng) 度為B、方向如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為n，導(dǎo)線在a、 b兩處通過(guò)電刷與外電路連接，外電路接有額定功率為P的小燈泡 并正常發(fā)光，電路中除燈泡外，其余部分的電阻不計(jì)，燈泡的電阻應(yīng)為(　　) A.　　　　　　 B. C. D. 解析：?jiǎn)卧颜叫尉€圈繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，將產(chǎn)生正弦式交變電流，則電 動(dòng)勢(shì)的最大值Em＝Bl2ω＝2πnBl2，其有效值E＝＝，計(jì)算小燈泡的額定功率P 要用其有效值，即P＝. R＝＝，故只有B選項(xiàng)正確． 答案：B 9． 如圖所示，圖線a是線圈在

9、勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生正弦交流電 的圖象，當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，所產(chǎn)生正弦交流電的圖象如圖線b所 示，以下關(guān)于這兩個(gè)正弦交流電的說(shuō)法正確的是(　　) A．在圖中t＝0時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量均為零 B．線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為3∶2 C．交流電a的瞬時(shí)值為u＝10sin 5πt(V) D．交流電b的最大值為 V 解析：①t＝0時(shí)刻線圈處于中性面位置，穿過(guò)線圈的磁通量最大，A錯(cuò)誤；②由題中圖 象可知交流電a、b周期之比是2∶3，所以線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為3∶2，B正確；③ 交流電a的瞬時(shí)值為u＝Umsin ωt＝10sin t＝10sin 5πt(V)，C正確；④又由Um＝nBSω

10、 可知Ubm＝Uam＝×10 V＝ V，D正確． 答案：BCD 10．把一只電熱器接在100 V的直流電源上，在t時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q；若將它分別接到 U1＝100sin ωt(V)和U2＝50sin 2ωt(V)的交流電源上，仍要產(chǎn)生Q的熱量，則所需時(shí)間分 別是(　　) A．t,2t B．2t,8t C．2t,2t D．t,4t 解析：計(jì)算電熱器在t秒產(chǎn)生的熱量時(shí)應(yīng)該用電壓的有效值．對(duì)U1＝100sin ωt，電壓有 效值為 V，故·t＝2·t′，所以t′＝2t.對(duì)U2＝50sin 2ωt，電壓有效值為 V，故t＝2·t″. 所以t″＝8t

11、. 答案：B 二、非選擇題(本題共2小題，共30分，解答時(shí)應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位) 11．(15分)(2020年海淀模擬)在右圖所示區(qū)域(圖中直角坐標(biāo)xOy的1、3象限) 內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于紙面向里，大小為B.半徑為l、圓 心角為60°的扇形導(dǎo)線框OPQ以角速度ω繞O點(diǎn)在紙面內(nèi)沿逆時(shí)針?lè)较? 勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)線框回路電阻為R.求線框旋轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的交變電流的有 效值． 解析：線框從圖中位置轉(zhuǎn)過(guò)60°，經(jīng)時(shí)間Δt，轉(zhuǎn)過(guò)Δθ＝ωΔt，回路中的磁通量增量為ΔΦ ＝Δθl2B，線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝.因線框勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，故上述過(guò)程中的電動(dòng)

12、勢(shì)最大， 由歐姆定律：I0＝ωBl2. 根據(jù)交流電有效值的定義(這里交流電的周期為)，則有2IR·＝IR·，所以I有＝ I0＝ωBl2. 答案：ωBl2 12．(15分)(2020年鄭州模擬)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 Ω，所圍成矩形的面積S＝0.040 m2，小燈泡的電阻R＝9.0 Ω，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度按如圖乙所示的規(guī)律變化，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝nBmS·cos，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．不計(jì)燈絲電阻隨溫度的變化，求： (1)線圈中產(chǎn)生的感應(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)由圖象知，線圈中產(chǎn)生的交變電流的周期T＝3.14×10－2s，所以 Em＝nBmSω＝＝8.0 V. (2)電流的最大值Im＝＝0.80 A， 有效值I＝＝ A， 小燈泡消耗的電功率P＝I2R＝2.88 W. (3)在0～時(shí)間內(nèi)，電動(dòng)勢(shì)的平均值＝， 平均電流＝＝， 流過(guò)燈泡的電荷量Q＝Δt＝＝4.0×10－3C. 答案：(1)8.0 V　(2)2.88 W　(3)4.0×10－3 C