2022年高考物理 5-1交變電流同步檢測(cè) 新人教版選修3-1

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1、2022年高考物理 5-1交變電流同步檢測(cè) 新人教版選修3-1 1．如下圖所示圖象中屬于交流電的有(　　) 答案：ABC 解析：圖A、B、C中e的方向均發(fā)生了變化，故它們屬于交流電．正確答案為A、B、C. 點(diǎn)評(píng)：判斷電流為交變電流還是直流電就看方向是否變化．如D選項(xiàng)，盡管大小隨時(shí)間變化的圖象與A相似，但因其方向不變，仍是直流電． 2．(xx·山東曲阜一中高二期末)關(guān)于線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的交變電流，下列說法中正確的是(　　) A．線圈每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電流方向改變一次，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向不變 B．線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流方向就改變一次 C．線圈平面每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電流

2、和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向都要改變一次 D．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向都要改變一次 答案：C 3．(xx·泉州模擬)如圖所示，面積均為S的線圈均繞其對(duì)稱軸或中心軸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，能產(chǎn)生正弦交變電動(dòng)勢(shì)e＝BSωsinωt的圖是(　　) 答案：A 解析：線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸(軸在線圈所在平面內(nèi))勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的正弦交變電動(dòng)勢(shì)為e＝BSωsinωt，由這一原則判斷，A圖中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e＝BSωsinωt；B圖中的轉(zhuǎn)動(dòng)軸不在線圈所在平面內(nèi)；C、D圖轉(zhuǎn)動(dòng)軸與磁場(chǎng)方向平行，而不是垂直． 4．矩形線圈在磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值為50V，那么

3、該線圈由圖所示位置轉(zhuǎn)過30°，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為(　　) A．50V B．25V C．25V D．10V 答案：B 解析：由題示條件知：交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝50cosωt＝50cosθ，當(dāng)θ＝30°時(shí)，e＝25V，B對(duì)． 5．(xx·嘉興高二檢測(cè))一閉合矩形線圈abcd繞垂直于磁感線的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈平面位于如圖2甲所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．通過線圈的磁通量Φ隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示，下列說法正確的是(　　) A．t1、t3時(shí)刻通過線圈的磁通量變化率最大 B．t1、t3時(shí)刻線圈中感應(yīng)電流方向改變 C．t2、t4時(shí)刻線圈中磁通量最大 D．t2、

4、t4時(shí)刻線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小 答案：B 解析：t1、t3時(shí)刻通過線圈的磁通量Φ最大，磁通量變化率＝0，此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流為零，線圈中感應(yīng)電流方向改變，A錯(cuò)誤，B正確；t2、t4時(shí)刻線圈中磁通量為零，磁通量的變化率最大，即感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，C、D錯(cuò)誤． 6．如圖所示，矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中可以分別繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸P1和P2以相同的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到與磁場(chǎng)方向平行時(shí)(　　) A．線圈繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電流等于繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電流 B．線圈繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電動(dòng)勢(shì)小于繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電動(dòng)勢(shì) C．線圈繞P1和P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電流的方向相同，都是a→b→c→d D．線圈繞P1

5、轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)dc邊受到的安培力大于繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)dc邊受到的安培力 答案：A 解析：產(chǎn)生正弦交變電流的條件是軸和磁感線垂直，與軸的位置和線框形狀無(wú)關(guān)，轉(zhuǎn)到圖示位置時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E上具有最大值Em＝nBSω由歐姆定律I＝可知此時(shí)I相等，故A對(duì)，B錯(cuò)．由右手定則可知電流為a→d→c→b，故C錯(cuò)．cd邊受的安培力F＝BLcdI，故F一樣大，D錯(cuò)． 7．一臺(tái)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生正弦式電流，如果e＝400sin314t(V)，那么電動(dòng)勢(shì)的峰值是多少，線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度是多少，如果這個(gè)發(fā)電機(jī)的外電路只有電阻元件，總電阻為2kΩ，寫出電流瞬時(shí)值的表達(dá)式． 答案：400V　100π rad/s　i＝0.2sin314

6、t(A) 解析：根據(jù)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式可知 電動(dòng)勢(shì)的峰值：Em＝400V 線圈的角速度：ω＝314rad/s＝100πrad/s 由歐姆定律：Im＝＝0.2A 所以電流瞬時(shí)值表達(dá)式為i＝0.2sin314t(A) 能力提升 1．(xx·廈門模擬)處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的矩形線圈abcd，以恒定的角速度繞ab邊轉(zhuǎn)動(dòng)，磁場(chǎng)方向平行于紙面并與ab垂直，在t＝0時(shí)刻，線圈平面與紙面重合(如圖所示)，線圈的cd邊離開紙面向外運(yùn)動(dòng)，若規(guī)定由a→b→c→d→a方向的感應(yīng)電流方向?yàn)檎瑒t能反映線圈中感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化的圖象是圖中的(　　) 答案：C 解析：分析交變電流的圖象問題應(yīng)注意圖

7、線上某一時(shí)刻對(duì)應(yīng)線圈在磁場(chǎng)中的位置，將圖線描述的變化過程對(duì)應(yīng)到線圈所處的具體位置是分析本題的關(guān)鍵，線圈在圖示位置時(shí)磁通量為零，但感應(yīng)電流為最大值；再由楞次定律可判斷線圈在轉(zhuǎn)過90°的過程中，感應(yīng)電流方向?yàn)檎?，故選項(xiàng)C正確． 2．(xx·金華十校高二期末)如圖一矩形線圈，繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)并位于線圈平面的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t的變化如圖，下列說法中正確的是(　　) A．t1時(shí)刻通過線圈的磁通量為零 B．t2時(shí)刻線圈位于中性面 C．t3時(shí)刻通過線圈的磁通量變化率的絕對(duì)值最大 D．每當(dāng)e變化方向時(shí)，通過線圈的磁通量最大 答案：D 解析：t1、t3時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，

8、線圈位于中性面位置，所以穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率為零，A，C錯(cuò)誤；t2時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，線圈位于中性面的垂面位置，穿過線圈的磁通量為零，B錯(cuò)誤；由于線圈每經(jīng)過一次中性面時(shí)，穿過線圈的磁通量的絕對(duì)值最大，e變換方向，所以D正確． 3．(xx·天津一中高二期中)如圖甲所示，虛線上方空間有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，直角扇形導(dǎo)線框繞垂直于紙面的軸O以角速度ω勻速逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)．設(shè)線框中感應(yīng)電流的方向以逆時(shí)針為正，線框處于圖示位置時(shí)為時(shí)間零點(diǎn)．那么，在圖乙中能正確表明線框轉(zhuǎn)動(dòng)一周感應(yīng)電流變化情況的是(　　) 圖甲 圖乙 答案：A 4．(xx·南昌模擬)如圖所示，矩形線圈

9、abcd放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，邊ad在軸OO′上，若線圈繞軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的交流電動(dòng)勢(shì)e＝Emsinωt，如果將其轉(zhuǎn)速增加一倍，其他條件保持不變，則電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式為(　　) A．e＝2Emsinωt B．e＝2Emsin2ωt C．e＝Emsinωt D．e＝Emsin2ωt 答案：B 解析：設(shè)原來(lái)轉(zhuǎn)速為n，則角速度ω＝2πn，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值Em＝NBSω 當(dāng)轉(zhuǎn)速增加一倍，即為2n時(shí)，其角速度ω′＝2π×2n＝2ω 此時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值E′m＝NBS·2ω＝2Em，可見，此時(shí)電動(dòng)勢(shì)e＝Em′sinω′t＝2Emsin2ωt，故選項(xiàng)B正確． 5．在兩塊金屬板上加交變電壓U

10、＝Umsint，當(dāng)t＝0時(shí)，板間有一個(gè)電子正好處于靜止?fàn)顟B(tài)，下面關(guān)于電子以后運(yùn)動(dòng)情況的判斷哪些是正確的(　　) A．t＝T時(shí)，電子回到原出發(fā)點(diǎn) B．電子始終向一個(gè)方向運(yùn)動(dòng) C．t＝時(shí)，電子將有最大速度 D．t＝時(shí)，電子的位移最大 答案：BC 解析：本題考查了帶電粒子在交變電壓所產(chǎn)生的交變電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題．分析帶電粒子的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)應(yīng)從粒子運(yùn)動(dòng)的速度方向與受力方向的關(guān)系入手，二者同向，則粒子加速；反向，則粒子減速運(yùn)動(dòng)． 電子在電場(chǎng)中受到變化的電場(chǎng)力的作用F＝Eq，電壓變，故場(chǎng)強(qiáng)變．在第一個(gè)半周期內(nèi)電子從靜止開始作正向變加速運(yùn)動(dòng)，第二個(gè)半周期內(nèi)作正向的變減速運(yùn)動(dòng)，一個(gè)周期結(jié)束時(shí)電子速度恰

11、減為零．如此電子一直向一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，在t＝(2k＋1)(k＝0,1,2……)時(shí)刻速度是最大值． 6．發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是匝數(shù)為100匝，邊長(zhǎng)為20cm的正方形線圈，將它置于磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.05T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞著垂直于磁場(chǎng)方向的軸以ω＝100πrad/s的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線圈平面跟磁場(chǎng)方向垂直時(shí)開始計(jì)時(shí)．線圈和外電路的總電阻R＝10Ω. (1)寫出交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式； (2)線圈從計(jì)時(shí)開始，轉(zhuǎn)過過程中通過線圈某一截面的電荷量為多少？ 答案：(1)i＝2πsin100πtA　(2)1×10－2C 解析：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值為Em＝nBSω. Em＝100×0.05×0.2×0.2×100πV＝20πV Im＝A＝2πA， ∴i＝Imsinωt＝2πsin100πtA (2)線圈從計(jì)時(shí)開始，轉(zhuǎn)過過程中通過線圈某一截面的電荷量q＝t＝Δt＝.從中性面計(jì)時(shí)，轉(zhuǎn)過，如圖所示． ΔΦ＝BΔS＝BS(1－sin30°)＝BS q＝＝C＝C＝1×10－2C.