《(新課改省份專用)2020版高考物理一輪復習 課時跟蹤檢測(三十六)交變電流的產(chǎn)生及描述(含解析)》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《(新課改省份專用)2020版高考物理一輪復習 課時跟蹤檢測(三十六)交變電流的產(chǎn)生及描述(含解析)(9頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、課時跟蹤檢測(三十六) 交變電流的產(chǎn)生及描述
[A級——基礎小題練熟練快]
1.(2019·金華調(diào)研)一只電阻分別通過四種不同形式的電流,電流隨時間變化的情況如下列各圖所示,在相同時間內(nèi)電阻產(chǎn)生熱量最大的是( )
解析:選D 選項A、B中交變電流的有效值都為 A,選項C中恒定電流的大小為1.5 A,選項D中交變電流的有效值為2 A,根據(jù)熱量的表達式Q=I2Rt得出選項D正確。
2.(2018·漢中模擬)一交流電壓為u=100sin (100πt)V,由此表達式可知( )
A.用電壓表測該電壓其示數(shù)為50 V
B.該交流電壓的周期為0.02 s
C.將該電壓加在“100
2、V 100 W”的燈泡兩端,燈泡的實際功率小于100 W
D.t= s時,該交流電壓的瞬時值為50 V
解析:選B 由交流電壓瞬時值表達式可知電壓的有效值為100 V,故用電壓表測該電壓其示數(shù)為100 V,選項A錯誤;ω=100π rad/s,則周期T==0.02 s,選項B正確;該電壓加在“100 V 100 W”的燈泡兩端,燈泡恰好正常工作,選項C錯誤;把t= s代入瞬時值表達式得電壓的瞬時值為100 V,選項D錯誤。
3.(多選)電阻為1 Ω的矩形線圈繞垂直于磁場方向的軸在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動,線圈的電動勢隨時間變化的圖像如圖所示?,F(xiàn)把線圈與電阻為9 Ω的電熱絲相連,則下列說法正確的
3、是( )
A.線圈轉(zhuǎn)動的角速度為31.4 rad/s
B.如果線圈轉(zhuǎn)速提高一倍,則電流發(fā)生改變
C.電熱絲兩端的電壓U=100 V
D.電熱絲的發(fā)熱功率P=1 800 W
解析:選BD 從題圖可知T=0.02 s,ω==314 rad/s,故選項A錯誤;其他條件不變,如果線圈轉(zhuǎn)速提高一倍,角速度ω變?yōu)樵瓉淼膬杀?,則電動勢最大值Em=NBS ω變?yōu)樵瓉淼膬杀?,電壓的有效值變?yōu)樵瓉淼膬杀叮鶕?jù)歐姆定律可知電流發(fā)生改變,故選項B正確;該交流電壓的最大值為200 V,所以有效值為100 V,電熱絲兩端電壓U=×100 V=90 V,故選項C錯誤;根據(jù)P=得P= W=1 800 W,選項D正
4、確。
4.圖甲所示電壓按正弦規(guī)律變化,圖乙所示電壓是正弦交流電的一部分。下列說法正確的是( )
A.圖乙所示的電壓也是正弦交流電壓
B.圖甲所示電壓的瞬時值表達式為u=10sin 50πt(V)
C.圖乙所示電壓的周期與圖甲所示電壓周期相同
D.圖甲所示電壓的有效值比圖乙所示電壓的有效值小
解析:選D 題圖乙所示電壓只有一部分按正弦交流電壓變化,整個不能稱為正弦交流電壓,選項A錯誤;題圖甲所示電壓的瞬時值表達式為u=10sin 100πt(V),選項B錯誤;題圖乙所示電壓的周期為題圖甲所示電壓周期的2倍,選項C錯誤;題圖甲所示電壓的有效值為5 V,對題圖乙由·=T,得電壓
5、的有效值為U=10 V,因此選項D正確。
5.某研究小組成員設計了一個如圖所示的電路,已知純電阻R的阻值不隨溫度變化。與R并聯(lián)的是一個理想的交流電壓表,D是理想二極管(它的導電特點是正向電阻為零,反向電阻為無窮大)。在A、B間加一交流電壓,其瞬時值的表達式為u=20sin 100πt(V),則交流電壓表的示數(shù)為( )
A.10 V B.20 V
C.15 V D.14.1 V
解析:選D 二極管具有單向?qū)щ娦?,使得半個周期內(nèi)R通路,另半個周期內(nèi)R斷路。電壓表的示數(shù)為加在R兩端電壓的有效值,設為U,在正半周內(nèi),交流電壓的有效值為20 V,由電流的熱效應,在一個周期內(nèi)有T
6、=·,解得U=10 V=14.1 V,選項D正確。
6.(2019·惠州五校聯(lián)考)如圖甲所示,為一種調(diào)光臺燈電路示意圖,它通過雙向可控硅電子器件實現(xiàn)了無級調(diào)節(jié)亮度。給該臺燈接220 V的正弦交流電后加在燈管兩端的電壓如圖乙所示,則此時交流電壓表的示數(shù)為( )
A.220 V B.110 V
C. V D. V
解析:選B 設電壓的有效值為U,根據(jù)有效值定義有·=T,解得U=110 V,則B正確。
7.(多選)如圖甲為小型交流發(fā)電機的原理圖,其矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動,線圈的匝數(shù)n=100、總電阻r=5 Ω,線圈的兩端與阻值為95 Ω
7、的電阻R連接,交流電壓表為理想電表。t=0時刻,線圈平面與磁場方向平行,穿過每匝線圈的磁通量Φ隨時間t按圖乙所示正弦規(guī)律變化。若交流發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢的最大值為Em,電壓表的示數(shù)為U,則( )
A.Em=200 V,U=134 V
B.Em=134 V,U=95 V
C.通過電阻R的電流每秒內(nèi)方向改變約50次
D.電阻R實際消耗的功率為190 W
解析:選AD 交流發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢的最大值Em=nBSω,而Φm=BS,由題圖乙可知Φm=2.0×10-2 Wb,T=2π×10-2 s,所以ω=100 rad/s,Em=200 V,電動勢的有效值E==100 V,由閉合電路歐姆定
8、律,可知電路中電流的有效值I== A,電壓表的示數(shù)為U=IR=134 V,故選項A正確,B錯誤;頻率f=≈16 Hz,故通過電阻R的電流每秒內(nèi)方向改變約32次,選項C錯誤;電阻R消耗的功率為P=I2R=190 W,故選項D正確。
8.(多選)一正弦交流電的電壓隨時間變化的規(guī)律如圖所示。由圖可知( )
A.該交流電的電壓瞬時值的表達式為u=100sin(25πt)V
B.該交流電的頻率為25 Hz
C.該交流電的電壓的有效值為100 V
D.若將該交流電壓加在阻值R=100 Ω的電阻兩端,則電阻消耗的功率為50 W
解析:選BD 從題給圖像中可得該交流電壓最大值為Um=10
9、0 V,交流電的周期為T=4×10-2 s,所以頻率為f==25 Hz,選項B正確;角速度為ω=2πf=50π rad/s,所以該交流電的電壓瞬時值的表達式為u=100sin(50πt)V,該交流電的電壓有效值為U==50 V,選項A、C錯誤;若將該交流電壓加在阻值R=100 Ω的電阻兩端,則電阻消耗的功率為P== W=50 W,選項D正確。
[B級——保分題目練通抓牢]
9.(多選)如圖所示,空間中有范圍足夠大的勻強磁場,磁場方向豎直向下,在其間豎直放置兩彼此正對的相同金屬圓環(huán),兩環(huán)相距L,用導線將環(huán)與外電阻相連?,F(xiàn)用外力使金屬桿沿兩環(huán)做勻速圓周運動。若已知磁感應強度大小為B,圓環(huán)半徑為
10、R,桿轉(zhuǎn)動角速度為ω,金屬桿和電阻的阻值均為r,其他電阻不計,則( )
A.當金屬桿從圓環(huán)最高點向最低點轉(zhuǎn)動過程中,流過外電阻的電流先變大后變小
B.當金屬桿從圓環(huán)最高點向最低點轉(zhuǎn)動過程中,流過外電阻的電流先變小后變大
C.流過外電阻電流的有效值為
D.流過外電阻電流的有效值為
解析:選BC 金屬桿從圓環(huán)最高點向最低點轉(zhuǎn)動的過程中,垂直磁場方向的分速度先減小再增大,因而流過外電阻的電流先減小再增大,選項A錯誤,B正確;金屬桿沿圓環(huán)的勻速率運動等效為以兩環(huán)圓心連線為轉(zhuǎn)動軸、長為L、寬為R的矩形線框的勻速轉(zhuǎn)動,因此產(chǎn)生正弦交流電,遵守I=的關(guān)系,電動勢的最大值為Em=BLωR,Im=,
11、I==,故選項C正確,D錯誤。
10.(2019·廣元檢測)如圖所示,一半徑為L的導體圓環(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,兩磁場的磁感應強度大小均為B、方向相反且均與紙面垂直。導體桿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)和導體桿的電阻,當桿OM以恒定角速度ω逆時針轉(zhuǎn)動時,理想電流表A的示數(shù)為( )
A. B.
C. D.
解析:選A 當導體桿OM在無磁場區(qū)域轉(zhuǎn)動時,沒有感應電動勢,故沒有電流,當導體桿OM在其中一個有磁場的區(qū)域轉(zhuǎn)動時,OM切割磁感線產(chǎn)生的電動勢為E=BL2ω
12、,感應電流為I1==,當導體桿OM在另一個有磁場的區(qū)域轉(zhuǎn)動時,電流也為I2=,但方向相反,故導體桿OM旋轉(zhuǎn)一周過程中,電流情況如圖所示。設電流的有效值為I有效,則I有效2RT=22R·T,解得I有效=,選項A正確。
11.在勻強磁場中,一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)動軸勻速轉(zhuǎn)動,如圖甲所示。產(chǎn)生的交變電動勢隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示。下列說法正確的是( )
A.t=0.01 s時穿過線框的磁通量最小
B.該交變電動勢的有效值為11 V
C.該交變電動勢的瞬時值表達式為e=22 cos(100πt)V
D.當電動勢的瞬時值為22 V時,線框平面與中性面的夾角為45°
解析:選
13、D t=0.01 s時,感應電動勢為零,線框位于中性面位置,穿過線框的磁通量最大,A項錯誤;由題給圖像知,正弦交變電動勢的最大值為Um=22 V,故有效值U==22 V,B項錯誤;t=0時,感應電動勢為零,故瞬時值表達式應為e=22sin(100πt)V,C項錯誤;當e=22 V時,e=Emsin θ=22 V,解得:θ=45°,D項正確。
12.(多選)(2017·天津高考)在勻強磁場中,一個100匝的閉合矩形金屬線圈,繞與磁感線垂直的固定軸勻速轉(zhuǎn)動,穿過該線圈的磁通量隨時間按圖示正弦規(guī)律變化。設線圈總電阻為2 Ω,則( )
A.t=0時,線圈平面平行于磁感線
B.t=1 s
14、時,線圈中的電流改變方向
C.t=1.5 s時,線圈中的感應電動勢最大
D.一個周期內(nèi),線圈產(chǎn)生的熱量為8π2 J
解析:選AD t=0時,磁通量為零,磁感線與線圈平面平行,A正確;當磁感線與線圈平面平行時,磁通量變化率最大,感應電動勢最大,畫出感應電動勢隨時間變化的圖像如圖,由圖可知,t=1 s時,感應電流沒有改變方向,B錯誤;t=1.5 s時,感應電動勢為0,C錯誤;感應電動勢最大值Em=NBSω=NΦm=100×0.04×(V)=4π(V),有效值E=×4π(V)=2π(V),Q=T=8π2(J),D正確。
[C級——難度題目適情選做]
13.(多選)(2018·佛山模擬)一交
15、流發(fā)電機和理想變壓器按如圖電路連接。已知該發(fā)電機線圈匝數(shù)為N,電阻為r。當線圈以轉(zhuǎn)速n勻速轉(zhuǎn)動時,電壓表示數(shù)為U,燈泡(額定電壓為U0,電阻恒為R)恰能正常發(fā)光,則(電表均為理想電表)( )
A.變壓器的匝數(shù)比為U∶U0
B.電流表的示數(shù)為
C.在圖示位置時,通過發(fā)電機線圈的磁通量為
D.從圖示位置開始計時,變壓器輸入電壓的瞬時值表達式為u= Usin(2nπt) V
解析:選AB 由變壓器變壓公式可知,變壓器的匝數(shù)比n1∶n2=U∶U0,選項A正確。燈泡恰能正常發(fā)光,說明變壓器輸出功率P1=,根據(jù)變壓器輸出功率等于輸入功率可得UI=,解得電流表的示數(shù):I=,選項B正確。在題圖圖示
16、位置時,發(fā)電機的線圈處于中性面位置,通過發(fā)電機線圈的磁通量為BS,S為線圈面積,由Em=NBS2nπ,得BS==,選項C錯誤。從題圖圖示位置開始計時,發(fā)電機產(chǎn)生電動勢的瞬時值表達式為e=Emsin(2nπt) V,變壓器輸入電壓的瞬時值表達式為u=Umsin(2nπt) V=Usin(2nπt) V,選項D錯誤。
14.(多選)如圖甲所示是一種振動發(fā)電裝置的示意圖,半徑為r=0.1 m、匝數(shù)n=20的線圈位于輻向分布的磁場中,磁場的磁感線均沿半徑方向均勻分布(其右視圖如圖乙所示)。線圈所在位置的磁感應強度的大小均為B= T,線圈電阻為R1=0.5 Ω,它的引出線接有R2=9.5 Ω的小電
17、珠L。外力推動線圈框架的P端,使線圈沿軸線做往復運動,線圈運動速度v隨時間t變化的規(guī)律如圖丙所示(摩擦等損耗不計),則( )
A.小電珠中電流的峰值為0.16 A
B.小電珠中電流的有效值為0.16 A
C.電壓表的示數(shù)約為1.5 V
D.t=0.1 s時外力的大小為0.128 N
解析:選AD 由題意及法拉第電磁感應定律知道,線圈在磁場中做往復運動,產(chǎn)生的感應電動勢的大小符合正弦曲線變化規(guī)律,線圈中的感應電動勢的峰值為Em=nBlv=nB·2πrv,故小電珠中電流的峰值為Im== A=0.16 A,選項A正確,B錯誤;電壓表示數(shù)為U=·R2≈1.07 V,選項C錯誤;當t
18、=0.1 s 也就是時,外力的大小為F=nB·2πrIm=0.128 N,選項D正確。
15.發(fā)電機轉(zhuǎn)子是匝數(shù)n=100、邊長L=20 cm的正方形線圈,其置于磁感應強度B=0.5 T的勻強磁場中,繞著垂直磁場方向的軸以ω=100π rad/s的角速度轉(zhuǎn)動,當轉(zhuǎn)到線圈平面與磁場方向垂直時開始計時。線圈的電阻r=1 Ω,外電路電阻R=99 Ω。試求:
(1)寫出交變電流瞬時值表達式;
(2)外電阻上消耗的功率;
(3)從計時開始,線圈轉(zhuǎn)過過程中,通過外電阻的電荷量是多少?
解析:(1)電動勢的最大值:Em=nBωL2=628 V
根據(jù)閉合電路歐姆定律得Im==6.28 A
故交變電流瞬時值表達式:i=6.28sin(100πt)A。
(2)電流的有效值I=
外電阻上消耗的功率:P=I2R=2R=1.95×103 W。
(3)從計時開始到線圈轉(zhuǎn)過過程中,
平均感應電動勢=n=n=
平均電流:==
通過外電阻的電荷量:q=·Δt==0.01 C。
答案:(1) i=6.28sin(100πt)A (2)1.95×103 W
(3)0.01 C
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