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(課標(biāo)通用)高考物理一輪復(fù)習(xí) 作業(yè)47 交變電流的產(chǎn)生與描述(含解析)-人教版高三全冊物理試題

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《(課標(biāo)通用)高考物理一輪復(fù)習(xí) 作業(yè)47 交變電流的產(chǎn)生與描述(含解析)-人教版高三全冊物理試題》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《(課標(biāo)通用)高考物理一輪復(fù)習(xí) 作業(yè)47 交變電流的產(chǎn)生與描述(含解析)-人教版高三全冊物理試題(11頁珍藏版)》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、作業(yè)47 交變電流的產(chǎn)生與描述             一、選擇題 圖47-1 1.(四川遂寧射洪月考)如圖47-1所示為一交流電電流隨時(shí)間變化的圖象,其中電流的正值為正弦曲線的正半周,其最大值為Im;電流的負(fù)值的強(qiáng)度為Im,則該交變電流的有效值為(  ) A.Im      B. C.Im D.Im 解析:設(shè)電流的有效值為I,取一個(gè)周期時(shí)間,由電流的熱效應(yīng)得:R×(1×10-2 s)+I(xiàn)R×(1×10-2 s)=I2R×2×10-2s,解得:I=Im,故選C. 答案:C 2.(黑龍江哈六中模擬)兩個(gè)完全相同的電熱器,分別通以圖47-2甲、乙所示的

2、峰值相等的矩形交變電流和正弦式交變電流,則這兩個(gè)電熱器的電功率之比P甲∶P乙等于(  ) 圖47-2 A.∶1         B.2∶1 C.4∶1 D.1∶1 解析:矩形交變電流的有效值I1=Im,正弦式交變電流的有效值I2=,根據(jù)電功率公式P=I2R得P甲∶P乙=I∶I=I∶=2∶1,故選項(xiàng)B正確. 答案:B 圖47-3 3.如圖47-3所示,實(shí)驗(yàn)室一臺手搖交流發(fā)電機(jī),內(nèi)阻r=1.0 Ω,外接R=9.0 Ω的電阻.閉合開關(guān)S,當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子以某一轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),產(chǎn)生的電動(dòng)勢e=10sin10πt(V),則(  ) A.該交變電流的頻率為10 Hz

3、 B.該電動(dòng)勢的有效值為10 V C.外接電阻R所消耗的電功率為10 W D.電路中理想交流電流表的示數(shù)為 A 解析:根據(jù)題意知,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω=10πrad/s,又ω=2πf,則該交變電流的頻率f=5 Hz,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;該交變電流電動(dòng)勢的最大值Em=10 V,則有效值E==10 V,選項(xiàng)B正確;根據(jù)歐姆定律可得,電路中電流有效值I==1.0 A,即電流表的示數(shù)為1.0 A,電阻R所消耗的電功率P=I2R=9.0 W,選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤. 答案:B 4.(河南開封一模)如圖47-4所示,甲為一臺小型發(fā)電機(jī)構(gòu)造示意圖,線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生的電動(dòng)勢隨時(shí)間變化的正弦規(guī)律如圖乙所示.發(fā)電機(jī)

4、線圈內(nèi)阻為1 Ω,外接燈泡的電阻為9 Ω恒定不變,則下列說法中正確的是(  ) 圖47-4 A.電壓表的示數(shù)為6 V B.發(fā)電機(jī)的輸出功率為4 W C.在1.0×10-2 s時(shí)刻,穿過線圈的磁通量最大 D.在1.0×10-2 s時(shí)刻,穿過線圈的磁通量變化率最大 解析:由圖象可知,發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電壓的最大值為6 V,電壓的有效值是6 V,電壓表測量的是燈泡兩端的電壓,所以電壓表示數(shù)為×6 V=5.4 V,所以A錯(cuò)誤.由P=知,P=W=3.24 W,所以B錯(cuò)誤.在t=1×10-2 s時(shí)刻,由圖象可知此時(shí)的電動(dòng)勢為零,那么此時(shí)的磁通量應(yīng)該最大,所以C正確.感應(yīng)電動(dòng)勢與磁通量的變化率

5、成正比,該時(shí)刻磁通量的變化率為零,所以D錯(cuò)誤. 答案:C 圖47-5 5.如圖47-5所示,圖線a是線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)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b所示.以下關(guān)于這兩個(gè)正弦交流電的說法中正確的是(  ) A.線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為1∶2 B.交流電a的電壓瞬時(shí)值u=10sin0.4πt(V) C.交流電b的電壓最大值為V D.在圖中t=0時(shí)刻穿過線圈的磁通量為零 解析:產(chǎn)生的正弦交流電的周期之比為2∶3,線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為3∶2,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;交流電a的周期為0.4 s,交流電a的電壓瞬時(shí)值u=10sin5πt(V),選

6、項(xiàng)B錯(cuò)誤;由最大值Em=nBSω可知,二者最大值之比為3∶2,交流電b的電壓最大值為 V,選項(xiàng)C正確;在t=0時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢為零,穿過線圈的磁通量最大,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 答案:C 6.(安徽池州期末)一臺小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢隨時(shí)間變化的正弦規(guī)律圖象如圖47-6甲所示.已知發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻為5.0 Ω,現(xiàn)外接一只電阻為95.0 Ω的燈泡,如圖乙所示,則(  ) 圖47-6 A.電壓表V的示數(shù)為220 V B.電路中的電流方向每秒鐘改變50次 C.燈泡實(shí)際消耗的功率為484 W D.發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的電熱為24.2 J 解析:產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢有效值為220 V,通過燈泡中的

7、電流I==2.2 A,電壓表示數(shù)為U=IR=2.2×95 V=209 V,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;交變電流頻率為50 Hz,電路中的電流方向每秒鐘改變100次,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;燈泡實(shí)際消耗的功率為P=UI=209×2.2 W=459.8 W,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的電熱為Q=I2rt=2.22×5×1 J=24.2 J,選項(xiàng)D正確. 答案:D 7.(山東濰坊實(shí)驗(yàn)中學(xué)三測)如圖47-7所示為某小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖,其矩形線圈abcd的面積為S=0.03 m2,共有10匝,線圈總電阻為r=1 Ω,線圈處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為T的勻強(qiáng)磁場中,可繞與磁場方向垂直的固定對稱軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng),線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以

8、通過滑環(huán)和電刷保持與外電路電阻R=9 Ω連接.在外力作用下線圈以10π(rad/s)繞軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng),下列說法中正確的是(  ) 圖47-7 A.電阻R的發(fā)熱功率是 3.6 W B.交流電流表的示數(shù)是 0.6 A C.用該交流發(fā)電機(jī)給電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器供電時(shí),打點(diǎn)的時(shí)間間隔一定為0.02 s D.如果將電阻R換成標(biāo)有“6 V 3 W”字樣的小燈泡,小燈泡能正常工作 解析:感應(yīng)電動(dòng)勢最大值:Em=nBωS=10××10π×0.03 V=6V,電動(dòng)勢有效值:E==6 V,電路中的電流:I==A=0.6 A,則交流電流表的示數(shù)是0.6 A,選項(xiàng)B正確;電阻R的發(fā)熱功率是PR=I

9、2R=3.24 W,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;交流電的周期:T==s=0.2 s,則用該交流發(fā)電機(jī)給電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器供電時(shí),打點(diǎn)的時(shí)間間隔一定為0.2 s,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;如果將電阻R換成標(biāo)有“6 V 3 W”字樣的小燈泡,小燈泡的電阻RL==12Ω,小燈泡兩端的電壓UL=RL=×12 V≈5.54 V,故小燈泡不能正常工作,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 答案:B 圖47-8 8.(河北保定定州期末)(多選)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢如圖47-8所示,則(  ) A.t1時(shí)刻線圈中磁通量為零 B.t2時(shí)刻線圈中磁通量變化率最大 C.t3時(shí)刻線圈中磁通量最大 D.t4時(shí)刻線圈平面與磁場方向垂直 解

10、析:t1時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢為零,磁通量最大,此時(shí)線圈位于中性面,故A錯(cuò)誤;t2時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢最大,線圈平面與中性面垂直,故磁通量的變化率最大,故B正確;t3時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢為零,線圈通過中性面,磁通量最大,故C正確;t4時(shí)刻線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢最大,磁通量變化率最大,線圈平面與中性面垂直,與磁感線平行,故D錯(cuò)誤. 答案:BC 9.(多選)一正弦交流電源的u-t圖象如圖47-9甲所示,將它接在圖47-9乙所示電路的e、f兩端,若電阻的阻值為110 Ω,電源的內(nèi)阻不計(jì),交流電壓表是量程為250 V的理想電表,則下列說法中正確的是(  ) 圖47-9 A.通過電阻的電流方向1秒鐘改變50次 B.

11、交流電壓表示數(shù)為220 V C.產(chǎn)生該交流電的線圈在磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為100π rad/s D.在1分鐘內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量為5.28×104 J 解析:由圖甲知交流電的周期為T=0.02 s,頻率f==50 Hz,而一個(gè)周期內(nèi)電流方向改變兩次,即通過電阻的電流方向1秒鐘改變100次,A選項(xiàng)錯(cuò).交流電壓的峰值為220V,有效值為220 V,B選項(xiàng)對.由ω==100π rad/s可知,C選項(xiàng)對.由Q=t得,在1分鐘內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量為2.64×104 J,D選項(xiàng)錯(cuò). 答案:BC 圖47-10 10.(多選)如圖47-10所示,N匝矩形導(dǎo)線框以角速度ω在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)

12、磁場中繞軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng),線框面積為S,線框的電阻、電感均不計(jì),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(  ) A.交流電流表的示數(shù)I=NBS B.一個(gè)周期內(nèi)通過R的電荷量q= C.R兩端電壓的有效值U=NBS D.圖示位置電流表的示數(shù)為0 圖47-11 解析:由圖示位置開始計(jì)時(shí),產(chǎn)生正弦交流電,電動(dòng)勢的瞬時(shí)值e=NBSω·sinωt,由于二極管具有單向?qū)щ娦?,則電阻R的電壓隨時(shí)間變化的圖象如圖47-11所示,所以有效值2·=T,U=,C選項(xiàng)錯(cuò)誤,由歐姆定律得I==,A選項(xiàng)正確.電流表顯示的是有效值,

13、所以不為0,D選項(xiàng)錯(cuò)誤.q==,B選項(xiàng)正確. 答案:AB 圖47-12 11.(多選)邊長為L的正方形線框在勻強(qiáng)磁場B中以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生的感應(yīng)電流的最大值為Im,設(shè)燈泡的電阻為R,其他電阻不計(jì).從如圖47-12所示位置開始計(jì)時(shí),則(  ) A.電路中電流的最大值 Im= B.電路中電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為i=Imsinωt C.電流表的讀數(shù)為 D.燈泡的電功率為R 解析:感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值Em=BL2ω,則電流的最大值Im==,選項(xiàng)A正確.由線圈電流為最大值時(shí)開始計(jì)時(shí),故電路中電流的瞬時(shí)值表達(dá)式應(yīng)為i=Imcosωt,選項(xiàng)B錯(cuò)誤.電流表的讀數(shù)為有效值,為I=Im,選項(xiàng)

14、C錯(cuò)誤.燈泡的電功率P=I2R=IR,選項(xiàng)D正確. 答案:AD 圖47-13 12.(安徽“江南十?!甭?lián)考)(多選)如圖47-13所示,處在垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中的矩形線框MNPQ,以恒定的角速度ω繞對角線NQ轉(zhuǎn)動(dòng).已知MN長為l1,NP長為l2,線框電阻為R.在t=0時(shí)刻線框平面與紙面重合,下列說法正確的是(  ) A.矩形線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢有效值為Bl1l2ω B.矩形線框轉(zhuǎn)過半周時(shí),通過線框的瞬時(shí)電流為零 C.矩形線框轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí),通過線框的電荷量為 D.矩形線框在轉(zhuǎn)動(dòng)半周過程中產(chǎn)生的熱量為 解析:矩形線框轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生正弦交變電流最大值:Em=Bl1

15、l2ω,有效值E==Bl1l2ω,故A正確;轉(zhuǎn)過半周,線圈平面與磁場垂直,磁通量最大,感應(yīng)電動(dòng)勢為零,瞬時(shí)電流為零,B正確;轉(zhuǎn)過一周通過橫截面的電荷量為零,C錯(cuò)誤;轉(zhuǎn)過半周時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q=t=×=,D正確. 答案:ABD 二、非選擇題 13.如圖47-14所示,光滑平行的長金屬導(dǎo)軌固定在水平面上,相距L=1 m,左端連接R=2 Ω的電阻,一質(zhì)量m=0.5 kg、電阻r=1 Ω的導(dǎo)體棒MN垂直放置在兩平行金屬導(dǎo)軌上,彼此接觸良好,導(dǎo)軌的電阻不計(jì).在兩導(dǎo)軌間有這樣的磁場,磁場方向豎直向下,磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小隨x變化關(guān)系是B=0.6sin(T),x0=0.5 m;兩區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度大小關(guān)于直

16、線x=0.5 m對稱. 圖47-14 (1)導(dǎo)體棒在水平向右的拉力F作用下,以速度v0=1 m/s勻速穿過磁場區(qū),求此過程中感應(yīng)電流的最大值Im? (2)在(1)的情況下,求棒穿過磁場過程中拉力做的功W以及電阻R上產(chǎn)生的熱量QR? 解析:(1)導(dǎo)體棒以不變的速度穿過磁場區(qū), B=0.6sin x=v0t 得B=0.6sinπt 由法拉第電磁感應(yīng)定律得 e=BLv0=0.6sinπt V 這是一正弦交流電,Em=0.6 V 由歐姆定律得Im===0.2 A. (2)電流的有效值 I= 棒在磁場中的時(shí)間 t=,s=1 m 拉力做功等于回路中產(chǎn)生的熱量 W=Q=I2(

17、R+r)t 電阻R上產(chǎn)生的熱量QR=I2Rt 代入數(shù)據(jù)解得W=0.06 J,QR=0.04 J. 答案:(1)0.2 A (2)0.06 J 0.04 J 14.如圖47-15甲為小型旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)原理圖,其矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng),線圈的匝數(shù)n=100、電阻r=10 Ω,線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)與電阻R連接,電阻R=90 Ω,與R并聯(lián)的交流電壓表為理想電表.在t=0時(shí)刻,線圈平面與磁場方向平行,穿過每匝線圈的磁通量Φ隨時(shí)間t按圖乙所示正弦規(guī)律變化.求: 圖47-15 (1)從t=0時(shí)刻開始轉(zhuǎn)動(dòng)四分之一周期過程中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢? (2)從t

18、=0時(shí)刻開始轉(zhuǎn)動(dòng)四分之一周期過程中流過電阻R的電荷量? (3)電路中交流電壓表的示數(shù)? (4)從t=0時(shí)刻開始轉(zhuǎn)一周過程外力對線圈所做的功? 解析:(1)==V ≈127.4 V. (2)==A=1.274 A, q=t=1.274×0.0157 C=0.02 C. (3)線圈中的電動(dòng)勢的最大值為 Em=nBSω=nΦm· =100×2.0×10-2×V≈200 V 有效值E==100V UR=E=×100V=90V=127.3 V. (4)外力對線圈所做的功等于產(chǎn)生的總熱量, W=Q=t=×6.28×10-2 J=12.56 J. 答案:(1)127.4 V (2)0.02 C (3)127.3 V  (4)12.56 J

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