《2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練35 交變電流的產(chǎn)生和描述》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練35 交變電流的產(chǎn)生和描述(9頁珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練35 交變電流的產(chǎn)生和描述
一、選擇題
1.(多選)如圖中各圖面積均為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( )
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圖和C圖符合要求;B圖中的轉(zhuǎn)軸不在線圈所在平面內(nèi);D圖轉(zhuǎn)軸與磁場(chǎng)方向平行,而不是垂直.故A、C正確.
答案:AC
2.(xx·陜西省渭南市高三教學(xué)質(zhì)量檢測(cè))一正弦交變電流的電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示.由圖可知該交變電流(
2、 )
A.周期為0.125 s
B.電壓的有效值為10 V
C.電壓的最大值為20 V
D.電壓瞬時(shí)值的表達(dá)式為u=10sin8πt (V)
解析:由電壓隨時(shí)間的變化規(guī)律可知,周期為0.250 s,故A不對(duì);電壓的最大值為20 V,故電壓的有效值為=10 V ,B是正確的;C是不對(duì)的;電壓瞬時(shí)值表達(dá)式中,最大值是10 V是不對(duì)的,應(yīng)該是20 V,故D也不正確.
答案:B
3.(xx·北京市房山區(qū)高三一模)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),如圖1所示.產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)如圖2所示,則( )
A.t=0.015 s時(shí)線框的磁通量變化率為零
B.t=
3、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:t=0.015 s時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,根據(jù)E=n即磁通量變化率最大,選項(xiàng)A錯(cuò).t=0.01 s時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0,磁通量變化率為0,但磁通量最大,即線框平面與中性面重合,選項(xiàng)B對(duì).正弦交流電的有效值即E=≈220 V,選項(xiàng)C錯(cuò).根據(jù)圖2知交流電周期T=0.02 s,所以頻率f==50 Hz,選項(xiàng)D錯(cuò).
答案:B
4.一只矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),穿過線圈的磁通量隨時(shí)間變化的圖象如圖甲所示,則下列說法正確的是( )
A.t=0時(shí)刻,
4、線圈平面與中性面垂直
B.t=0.01 s時(shí)刻,Φ的變化率最大
C.t=0.02 s時(shí)刻,交流電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大
D.該線圈產(chǎn)生的交流電動(dòng)勢(shì)的圖象如圖乙所示
解析:由Φ-t圖知,t=0時(shí),Φ最大,即線圈處于中性面位置,此時(shí)e=0,故A、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤;由圖知T=0.04 s,在t=0.01 s時(shí),Φ=0,最大,e最大,則B項(xiàng)正確;在t=0.02 s時(shí),Φ最大,=0,e=0,則C項(xiàng)錯(cuò)誤.
答案:B
5.(多選)面積為S的兩個(gè)電阻相同的線圈,分別放在如圖所示的磁場(chǎng)中,圖甲中是磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng),線圈在磁場(chǎng)中以周期T繞OO′軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),圖乙中磁場(chǎng)變化規(guī)律為B=B0cos,從圖示位置開始計(jì)
5、時(shí),則( )
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(dòng)勢(shì)達(dá)到最大值的時(shí)刻不同
C.經(jīng)相同的時(shí)間t(t>T),兩線圈產(chǎn)生的熱量相同
D.從此時(shí)刻起,經(jīng)T/4時(shí)間,流過兩線圈橫截面的電荷量相同
解析:甲:Φ甲=B0Scosωt,乙:Φ乙=BScosωt=B0Scosωt,故磁通量變化率相同,又E=,所以電動(dòng)勢(shì)變化規(guī)律也相同,故甲、乙兩種情況電動(dòng)勢(shì)最大值出現(xiàn)時(shí)刻及有效值、平均值均相同.
答案:ACD
6.(多選)(xx·江西省紅色六校高三第二次聯(lián)考)如圖所示,電阻為r的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸以角速度ω=100π rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng).t=0時(shí)刻線圈平面與磁
6、場(chǎng)垂直,各電表均為理想交流電表,則( )
A.t=0時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大
B.1 s內(nèi)電路中的電流方向改變100次
C.滑片P下滑時(shí),電壓表的讀數(shù)變大
D.開關(guān)K處于斷開狀態(tài)和閉合狀態(tài)時(shí),電流表的讀數(shù)相同
解析:t=0時(shí)刻,線圈與磁場(chǎng)垂直,位于中性面,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零,A選項(xiàng)錯(cuò)誤;由ω=2πf,得交變電流的頻率為50 Hz,電流方向每秒改變100次,B選項(xiàng)正確;當(dāng)滑片P下滑時(shí),滑動(dòng)變阻器電阻增大,則電壓表示數(shù)增大,C選項(xiàng)正確;開關(guān)K閉合時(shí),交變電流流過電容器,則電流表示數(shù)改變,D選項(xiàng)錯(cuò)誤.
答案:BC
7.(xx·安徽省安慶市高三第二次模擬)一個(gè)匝數(shù)為100匝,電阻為0
7、.5 Ω的閉合線圈處于某一磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直于線圈平面,從某時(shí)刻起穿過線圈的磁通量按圖示規(guī)律變化.則線圈中產(chǎn)生交變電流的有效值為( )
A.5 B.2 A C.6 A D.5 A
解析:0~1 s時(shí)間內(nèi),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E1=nΔΦ/Δt=1 V,電流為2 A,1~1.2 s內(nèi),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E2=nΔΦ/Δt=5 V,感應(yīng)電流為10 A,一個(gè)周期內(nèi)發(fā)熱量為IRt1+I(xiàn)Rt2=I2R(t1+t2),得I=2 A,B正確.
答案:B
8.(xx·如東高級(jí)中學(xué)高三期末)如圖所示電路中,電源電壓u=311sin100πt(V),A、B間接有“220 V 440 W”的電暖寶、“2
8、20 V 220 W”的抽油煙機(jī)、交流電壓表及保險(xiǎn)絲.下列說法正確的是( )
A.交流電壓表的示數(shù)為311 V
B.電路要正常工作,保險(xiǎn)絲的額定電流不能小于3 A
C.電暖寶發(fā)熱功率是抽油煙機(jī)發(fā)熱功率的2倍
D.1 min抽油煙機(jī)消耗的電能為1.32×104 J
解析:電壓表在交流電路中對(duì)應(yīng)交流有效值,由于電源電壓u=311sin100πt(V),故有效值為220 V,所以A錯(cuò)誤;因保險(xiǎn)絲融化電流指有效值,電暖寶的電流I1==2 A,油煙機(jī)的電流I2==1 A,故保險(xiǎn)絲的額定電流不能小于3 A,所以B錯(cuò)誤;電暖寶是純電阻電路,故電功率等于發(fā)熱功率440 W,抽油煙機(jī)發(fā)熱功率等于
9、電功率減機(jī)械功率,即P熱=P-P出,所以C錯(cuò)誤;工作1 min抽油煙機(jī)消耗的電能為W=Pt=1.32×104 J,所以D正確.
答案:D
9.(xx·成都樹德中學(xué)高三考試)如圖甲為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī),電阻為r=2 Ω矩形線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,繞垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng),線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)和電刷與右側(cè)電路連接,右側(cè)電路中滑動(dòng)變阻器R的最大阻值為R0= Ω,滑動(dòng)片P位于滑動(dòng)變阻器中央,定值電阻R1=R0、R2=, 其他電阻不計(jì).從線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)開始計(jì)時(shí),閉合開關(guān)S,線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中理想交流電壓表示數(shù)是10 V,圖乙是矩形線圈磁通量Φ隨時(shí)間t變化的圖象.則下
10、列正確的是( )
A.電阻R2上的熱功率為1 W
B.0.02 s時(shí)滑動(dòng)變阻器R兩端的電壓瞬時(shí)值為零
C.線圈產(chǎn)生的e隨時(shí)間t變化的規(guī)律是e=10cos100πt(V)
D.線圈開始轉(zhuǎn)動(dòng)到t= s的過程中,通過R1的電荷量為 C
解析:根據(jù)電路連接的特點(diǎn)可以看出,外接電路部分的總電阻為R=R1+R0+R0=10 Ω,由歐姆定律可知,外電路電流為I==1 A,故可知R2的電流為0.5 A,電壓為U2=U= V,所以可知其熱功率為 W,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由圖象可知,在0.02 s時(shí)磁通量的變化率最大,即感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,變阻器兩端的電壓瞬時(shí)值最大,所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤;線圈內(nèi)阻分壓Ur=Ir=
11、2 V,故可知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值為Em=(U+Ur)=12 V,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;從線圈開始轉(zhuǎn)動(dòng)到 s時(shí)間內(nèi)線圈轉(zhuǎn)過了,而最大磁通量為Φm==T=,故通過R1的電荷量為Q==== C,所以選項(xiàng)D正確.
答案:D
10.(xx·安徽省“江南十?!备呷?lián)考)如圖所示區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)的邊界由x軸和y=2sinx曲線圍成(x≤2m),現(xiàn)把一邊長(zhǎng)為2m的正方形單匝線框以水平速度v=10 m/s水平勻速地拉過該磁場(chǎng)區(qū),磁場(chǎng)區(qū)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.4 T,線框電阻R=0.5 Ω,不計(jì)一切摩擦阻力,則( )
A.水平拉力F的最大值為8 N
B.拉力F的最大功率為12.8 W
C.拉力F要做25.
12、6 J的功才能讓線框通過此磁場(chǎng)區(qū)
D.拉力F要做12.8 J的功才能讓線框通過此磁場(chǎng)區(qū)
解析:線框通過磁場(chǎng)區(qū)域,感應(yīng)電流先增大然后減小,形成正弦交流電,周期為2l/v=0.4 s,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值為Em=Blv=8 V,有效值為4 V,感應(yīng)電流最大值為16 A,有效值為8 A,則水平拉力最大值為Fm=BIml=12.8 N,A錯(cuò)誤;拉力的最大功率為Pm=Fmv=128 W,B錯(cuò)誤;線框勻速通過,拉力做功等于焦耳熱,Q=I2Rt=25.6 J,C正確,D錯(cuò)誤.
答案:C
二、非選擇題
11.(xx·成都市五校聯(lián)考)如圖所示,一個(gè)面積s=0.2 m2的單匝圓形線圈,M、N兩端間距很小可以
13、忽略,線圈處于變化的磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度按B=sin(100πt) T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=BmSωcos(ωt),其中Bm為磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值,ω為磁場(chǎng)變化的角速度,線圈的電阻r=2 Ω,外接電阻R=18 Ω.(電壓表為理想交流電壓表)求:
(1)當(dāng)t= s時(shí)電壓表的示數(shù).
(2)變化的電流一個(gè)周期在電阻R上產(chǎn)生的熱量Q.
(3)從t=0開始到t= s這段時(shí)間通過圓形線圈的電量q.
解析:(1)由圖象知,線圈中產(chǎn)生的交變電流
Em=BmSω=100 V.
有效值U有==50 V
電壓表的示數(shù)U=R=45 V
(2) 交變電流的周期T==
14、0.02 s
一個(gè)周期在電阻R上產(chǎn)生的熱量Q=T=4.5 J
(3)在0~ s時(shí)間內(nèi),電動(dòng)勢(shì)的平均值=①,
平均電流=②
流過燈泡的電荷量q=Δt.③
得q= C.
答案:(1)45 V (2)4.5 J (3) C
12.如下圖甲所示是某同學(xué)設(shè)計(jì)的一種振動(dòng)發(fā)電裝置的示意圖,它的結(jié)構(gòu)是一個(gè)套在輻向形永久磁鐵槽中的半徑為r=0.10 m、匝數(shù)n=20匝的線圈,磁場(chǎng)的磁感線均沿半徑方向均勻分布(其右視圖如下圖乙所示).在線圈所在位置磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小均為B= T,線圈的電阻為R1=0.50 Ω,它的引出線接有R2=9.5 Ω的小電珠L(zhǎng).外力推動(dòng)線圈框架的P端,使線圈沿軸線做往復(fù)運(yùn)動(dòng),
15、便有電流通過小電珠.當(dāng)線圈運(yùn)動(dòng)速度v隨時(shí)間t變化的規(guī)律如下圖丙所示時(shí)(摩擦等損耗不計(jì)).求:
(1)小電珠中電流的最大值;
(2)電壓表的示數(shù);
(3)t=0.1 s時(shí)外力F的大??;
(4)在不改變發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)的條件下,要使小電珠的功率提高雙倍,可采取什么辦法(至少說出兩種方法)?
解析:(1)由題意及法拉第電磁感應(yīng)定律知道,由于線圈在磁場(chǎng)中做往復(fù)運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小符合正弦曲線變化規(guī)律,線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為:Em=nBlv=nB2πrvm,電路總電阻為:R1+R2,那么小電珠中電流的最大值為
Im== A=0.16 A.
(2)電壓表示數(shù)為有效值
U==ImR2=×0.16×9.5 V=0.76 V≈1.07 V.
(3)當(dāng)t=0.1 s也就是時(shí),外力F的大小為F=nB2πrIm=vm=0.128 N.
(4)提高vm 用變壓器
答案:(1)0.16 A (2)1.07 V (3)0.128 N
(4)提高vm 用變壓器