2019年高考物理一輪復習 10-1交變電流的產(chǎn)生和描述同步檢測試題.doc
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2019年高考物理一輪復習 10-1交變電流的產(chǎn)生和描述同步檢測試題 1.(多選題)如圖34-1所示,矩形線框置于豎直向下的磁場中,通過導線與靈敏電流表相連, 圖34-1 線框在磁場中繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動,圖中線框平面處于豎直面內(nèi),下述說法正確的是( ) A.因為線框中產(chǎn)生的是交變電流,所以電流表示數(shù)始終為零 B.線框通過圖中位置瞬間,穿過線框的磁通量最大 C.線框通過圖中位置瞬間,通過電流表的電流瞬時值最大 D.若使線框轉(zhuǎn)動的角速度增大一倍,那么通過電流表電流的有效值也增大一倍 解析:本題考查電磁感應現(xiàn)象,基礎題.線框在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動時,在中性面即線框與磁感線垂直時,磁通量最大,感應電動勢最小,而在題中圖示位置線框與磁感線平行時,磁通量最小,感應電動勢最大,A、B錯,C對;電流的有效值I=,由表達式分析可知,角速度增大一倍后,電流也增大一倍,D正確. 答案:CD 圖34-2 2.如圖34-2所示,單匝矩形線圈的一半放在具有理想邊界的勻強磁場中,線圈軸線OO′與磁場邊界重合.線圈按圖示方向勻速轉(zhuǎn)動.若從圖示位置開始計時,并規(guī)定電流方向沿a→b→c→d→a為正方向,則線圈內(nèi)感應電流隨時間變化的圖象是圖34-3中的( ) A B C D 圖34-3 解析:t=0時線圈磁通量最大,磁通量的變化率最小,所以感應電動勢、感應電流最?。鶕?jù)楞次定律可以判斷,t=0時刻開始線圈中磁通量變小,產(chǎn)生的感應電流i為負向,電流變大,C、D不正確.經(jīng)過1/4周期后,dc切割磁感線,電流方向為負,電路中有持續(xù)負方向的電流,B不正確.綜上所述,應選擇A. 答案:A 3.某交流電壓為u=6sin314t V,則以下說法正確的是( ) ①用此交流電作打點計時器的電源時,打點周期為0.02 s;②把額定電壓為6 V的小燈泡接到此電源上,小燈泡正常發(fā)光;③把額定電壓為6 V的小燈泡接到此電源上,小燈泡將被燒毀;④耐壓6 V的電容器不能直接用在此電源上 A.①② B.①③ C.①④ D.①②④ 解析:據(jù)2π/T=ω=314 rad/s,可知此交流電的周期為T=0.02 s,小燈泡的額定電壓指的是交流電壓的有效值,而電容器的耐壓值指的是交流電壓的最大值. 答案:D 4.一根電阻絲接入100 V的恒定電流電路中,在1 min內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q,同樣的電阻絲接入正弦式交變電流的電路中,在2 min內(nèi)產(chǎn)生的熱量也為Q,則該交變電壓的峰值是( ) A.141.4 V B.100 V C.70.7 V D.50 V 解析:由有效值定義得·t=·2t,得U有=U, U峰=U有=·U=U, U=100 V時,B對,A、C、D錯. 答案:B 甲 乙 圖34-4 5.在勻強磁場中,一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動,如圖34-4甲所示,產(chǎn)生的交變電動勢的圖象如圖34-4乙所示,則( ) A.t=0.005 s時線框的磁通量變化率為零 B.t=0.01 s時線框平面與中性面重合 C.線框產(chǎn)生的交變電動勢有效值為311 V D.線框產(chǎn)生的交變電動勢頻率為100 Hz 解析:本題考查正弦交流電的圖象,意在考查考生根據(jù)正弦交流電的圖象獲取交流電特征信息的能力.t=0.005 s時感應電動勢最大,線框的磁通量變化率也最大,A錯誤.t=0.01 s時感應電動勢為零,穿過線框磁通量最大,線框平面與中性面重合,B正確.感應電動勢的最大值為311 V,有效值則為V,C錯誤.所產(chǎn)生電動勢的周期為0.02 s,頻率等于周期的倒數(shù),為50 Hz,D錯誤. 答案:B 6.(多選題)[xx·寶雞質(zhì)檢]如圖34-5所示,圖線a是線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動時所產(chǎn)生的正弦式交流電的圖象,當調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后,所產(chǎn)生的正弦式交流電的圖象如圖線b所示,以下關于這兩個正弦式交流電的說法正確的是( ) 圖34-5 A.在圖中t=0時刻穿過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的瞬時值表達式為u=10sin5πt(V) D.交流電b的最大值為5 V 解析:t=0時刻穿過線圈的磁通量最大,磁通量的變化率為零,故電壓為零,A項錯.讀圖得兩次周期之比為2∶3,由角速度ω=得角速度與周期成反比,故B項正確.讀圖得a的最大值為10 V,ω=5π,由交流電感應電動勢瞬時值表達式e=Emsinωt(V)(從中性面開始計時)得,u=10sin5πt(V),故C項正確.交流電的最大值Em=nBSω.所以根據(jù)兩次角速度ω的比值可得,交流電b的最大值為×10 V= V,故D項錯. 答案:BC 圖34-6 7.(多選題)如圖34-6所示,在兩平行金屬板中央有一個靜止的電子(不計重力),當兩板間加上如圖34-7所示的交變電壓后,能使電子有可能做往返運動的電壓是( ) A B C D 圖34-7 解析:由A圖象可知,電子先做加速度減小的加速運動,T時刻速度最大,由T到T做加速度增大的減速運動,T時刻速度為零.從T到T電子反向做加速度減小的加速運動,T時刻速度最大,由T到T做加速度增大的減速運動,T時刻速度為零,回到原位置,即電子能做往復運動.同樣的方法可得B、C也對. 答案:ABC B組 能力提升 8.(多選題)[xx·江蘇省蘇北三市調(diào)研]如圖34-8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、“220 V,220 W”的抽油煙機、交流電壓表及保險絲.下列說法正確的是( ) 圖34-8 A.交流電壓表的示數(shù)為311 V B.電路要正常工作,保險絲的額定電流不能小于3 A C.電暖寶發(fā)熱功率是抽油煙機發(fā)熱功率的2倍 D.1 min抽油煙機消耗的電能為1.32×104 J 解析:交流電壓表的示數(shù)表示有效值,即為220 V,選項A錯誤;電路正常工作時,干路電流I= A+ A=3 A,顯然,選項B正確;電暖寶幾乎將電能全部轉(zhuǎn)化為熱能,而抽油煙機主要將電能轉(zhuǎn)化為機械能,顯然,電暖寶發(fā)熱功率遠大于抽油煙機發(fā)熱功率的2倍,選項C錯誤;1 min抽油煙機消耗的電能為W=Pt=220 W×60 s=1.32×104 J,選項D正確. 答案:BD 圖34-9 9.(多選題)圖34-9所示為交變電流產(chǎn)生的示意圖,在磁感應強度為B的勻強磁場中線圈繞OO′軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動,線圈匝數(shù)為N,線圈總電阻為r,線圈面積為S,外電路電阻為R.在線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中,下列說法正確的是( ) A.磁通量的變化量ΔΦ=NBS B.平均感應電動勢= C.電阻R產(chǎn)生的焦耳熱Q= D.電阻R產(chǎn)生的焦耳熱Q=ωRπ· 解析:穿過某個面的磁通量與線圈匝數(shù)無關,線圈在題設的條件下,其磁通量的變化量ΔΦ=BS,選項A錯;線圈轉(zhuǎn)過90°的時間Δt==,所以平均電動勢=N=N=,選項B正確;線圈產(chǎn)生的感應電動勢的有效值為E==. 回路中電流的有效值為I==. 所以,電阻R上產(chǎn)生的熱量為 Q=I2Rt=2R=. 選項D正確,答案為B、D. 答案:BD 10.[xx·北京卷]一個小型電熱器若接在輸出電壓為10 V的直流電源上,消耗電功率為P;若把它接在某個正弦交流電源上,其消耗的電功率為.如果電熱器電阻不變,則此交流電源輸出電壓的最大值為( ) A.5 V B.5 V C.10 V D.10 V 解析:設該電熱器的電阻為R,題中正弦交流電源輸出電壓的有效值為U,則=;加直流電時,P=;又由最大值Um=U,可解出Um=10 V.故選項C正確. 答案:C 11.[xx·安徽卷]圖34-10甲是交流發(fā)電機模型示意圖.在磁感應強度為B的勻強磁場中,有一矩形線圈abcd可繞線圈平面內(nèi)垂直于磁感線的軸OO′轉(zhuǎn)動,由線圈引出的導線ae和df分別與兩個跟線圈一起繞OO′轉(zhuǎn)動的金屬圓環(huán)相連接,金屬圓環(huán)又分別與兩個固定的電刷保持滑動接觸,這樣矩形線圈在轉(zhuǎn)動中就可以保持和外電路電阻R形成閉合電路.圖34-10乙是線圈的主視圖,導線ab和cd分別用它們的橫截面來表示.已知ab長度為L1,bc長度為L2,線圈以恒定角速度ω逆時針轉(zhuǎn)動.(只考慮單匝線圈) 甲 乙 丙 圖34-10 (1)線圈平面處于中性面位置時開始計時,試推導t時刻整個線圈中的感應電動勢e1的表達式; (2)線圈平面處于與中性面成φ0夾角位置時開始計時,如圖丙所示,試寫出t時刻整個線圈中的感應電動勢e2的表達式; (3)若線圈電阻為r,求線圈每轉(zhuǎn)動一周電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱.(其他電阻均不計) 圖34-11 解析:(1)矩形線圈abcd轉(zhuǎn)動過程中,只有ab和cd切割磁感線,設ab和cd的轉(zhuǎn)動速度為v,則 v=ω·?、? 在t時刻,導線ab和cd因切割磁感線而產(chǎn)生的感應電動勢均為 E1=BL1v⊥?、? 由圖可知v⊥=vsinωt?、? 則整個線圈的感應電動勢為 e1=2E1=BL1L2ωsinωt?、? (2)當線圈由題圖(c)位置開始運動時,在t時刻整個線圈的感應電動勢為 e2=BL1L2ωsin(ωt+φ0) ⑤ (3)由閉合電路歐姆定律可知 I=?、? 這里E為線圈產(chǎn)生的電動勢的有效值 E==?、? 則線圈轉(zhuǎn)動一周在R上產(chǎn)生的焦耳熱為 QR=I2RT?、? 其中T=?、? 于是QR=πRω2. 答案:(1)e1=BL1L2ωsinωt (2)e2=BL1L2ωsin(ωt+φ0) (3)πRω2 12.某電壓u=120sinωt V、頻率為50 Hz的交變電流,把它加在激發(fā)電壓和熄滅電壓均為u0=60 V的霓虹燈的兩端,求在1 h內(nèi),霓虹燈發(fā)光時間有多長.試分析為什么人眼不能感到這種忽明忽暗的現(xiàn)象. 解析:如圖34-12所示,畫出一個周期內(nèi)交變電流的u-t圖象,其中陰影部分對應的時間t1表示霓虹燈不能發(fā)光的時間,根據(jù)對稱性,一個周期內(nèi)霓虹燈不能發(fā)光的時間為4t1. 圖34-12 當u=u0=60 V時, 由u=120·sinωt V求得: t1= s,再由對稱性得一個周期內(nèi)能發(fā)光的時間 t=T-4t1= s= s. 再由比例關系求得1 h內(nèi)霓虹燈發(fā)光的時間 t′= s=2 400 s. 很明顯霓虹燈在工作過程中是忽明忽暗的,而熄滅的時間間隔只有 s(如圖中t2時刻到t3時刻),由于人的眼睛具有視覺暫留現(xiàn)象,而這個視覺暫留時間約為 s,遠大于 s,因此經(jīng)過燈光刺激的人眼不會對短暫的熄滅而有所感覺. 答案:2 400 s 分析見解析 13.如圖34-13甲所示,在兩根水平放置的平行金屬導軌兩端各接一只R=1 Ω的電阻,導軌間距L=0.2 m,導軌的電阻忽略不計,整個裝置處于豎直向下的勻強磁場中,磁感應強度B=0.8 T.一根電阻r=0.3 Ω的導體棒ab置于導軌上,且始終與導軌保持良好接觸.若導體棒沿平行于導軌的方向在PQ和MN之間運動,其速度圖象如圖34-13乙所示.求: 圖34-13 (1)導體棒產(chǎn)生的感應電動勢的瞬時值表達式; (2)整個電路在1 min內(nèi)產(chǎn)生的熱量. 解析:(1)由速度圖象可得,某時刻導體棒做簡諧運動的速度表達式vt=10sin10πt m/s. 導體棒產(chǎn)生的感應電動勢的瞬時值表達式 e=BLvt=1.6sin10πt V. (2)感應電動勢的最大值為Emax=10BL=1.6 V, 感應電動勢的有效值為E=Emax/, 回路中的總電阻為R′=r+R/2=0.8 Ω, 回路中的電流I=E/R′== A. 整個電路在1 min內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q=I2R′t=96 J. 答案:(1)e=1.6sin10πt V (2)96 J C組 難點突破 14.如圖34-14所示電路,電阻R1與電阻R2阻值相同,都為R,和R1并聯(lián)的D為理想二極管 圖34-14 (正向電阻可看作零,反向電阻可看作無窮大),在A、B間加一正弦交流電u=20sin 100πt V,則加在R2上的電壓有效值為( ) A.10 V B.20 V C.15 V D.5 V 解析:由有效值定義,·+·=T,解得U=5V,選D. 答案:D- 配套講稿:
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