（講練測）高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題44 交變電流的產(chǎn)生及描述（測）（含解析）-人教版高三全冊物理試題

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1、專題44 交變電流的產(chǎn)生及描述（測） 【滿分：110分 時(shí)間：90分鐘】 一、選擇題（本大題共12小題，每小題5分，共60分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中. 1~8題只有一項(xiàng)符合題目要求； 9~12題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得5分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分。） 1．如圖所示，有一個(gè)電熱器R，接在電壓為u = 311sin100pt（V）的交流電源上。電熱器工作時(shí)的電阻為100，電路中的交流電表均為理想電表。由此可知 A R V ~ u A．電壓表的示數(shù)為311V B．電流表的示數(shù)為2.2A C．電熱器的發(fā)熱功率為967W D．交流電的頻率為100Hz

2、 【答案】 B 【名師點(diǎn)睛】本題考查交變電流最大值、有效值的理解和應(yīng)用的能力，對(duì)于交流電表的測量值、計(jì)算交流電功率、電功等都用到有效值．注意感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值的求法，并掌握交流電的最大值與有效值的關(guān)系。 2．一交變電流的電壓表達(dá)式為u＝100sin120πt（V），由此表達(dá)式可知 A．用電壓表測該電壓其示數(shù)為100V B．該交變電壓的頻率為60Hz C．將該電壓加在100Ω的電阻兩端，則該電阻消耗的電功率為100W D．t＝1/480s時(shí)，該交流電壓的瞬時(shí)值為50V 【答案】B 【解析】從電壓表達(dá)式中得出電壓的最大值為，電壓表顯示的是有效值，為：，故A錯(cuò)誤；從電壓表達(dá)式中得出

3、角頻率為，故頻率，故B正確；將該電壓加在的電阻兩端，則該電阻消耗的電功率為：，故C錯(cuò)誤；時(shí)，該交流電壓的瞬時(shí)值為，故D錯(cuò)誤。 【名師點(diǎn)睛】根據(jù)電壓表達(dá)式中各物理量的含義去分析周期、有效值瞬時(shí)值，由功率公式計(jì)算消耗的電功率。 3．兩只相同的電阻，分別通以正弦波形的交流電和方波形的交流電，兩種交流電的最大值相等，且周期相等．在正弦波形交流電的一個(gè)周期內(nèi)，正弦波形的交流電在電阻上產(chǎn)生的焦耳熱為Q1，其與方波形交流電在電阻上產(chǎn)生的焦耳熱Q2之比Q1∶Q2等于（ ） A．1∶1 B．2∶1 C．1∶2 D．4∶3 【答案】B 【名師點(diǎn)睛

4、】此題考查了交流電的有效值；對(duì)于交變電流，求解熱量、電功和電功率等與熱效應(yīng)有關(guān)的量，都必須用有效值。 4．實(shí)驗(yàn)室里的交流發(fā)電機(jī)可簡化為如圖所示的模型，正方形線圈在水平勻強(qiáng)磁場中，繞垂直于磁感線的OO′軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．今在發(fā)電機(jī)的輸出端接一個(gè)電阻R和理想電壓表，并讓線圈每秒轉(zhuǎn)25圈，讀出電壓表的示數(shù)為10 V．已知R＝10 Ω，線圈電阻忽略不計(jì)，下列說法正確的是 A．線圈平面與磁場平行時(shí)刻，線圈中的瞬時(shí)電流為零 B．從線圈平面與磁場平行開始計(jì)時(shí)，線圈中感應(yīng)電流瞬時(shí)值表達(dá)式為i＝sin 100πt （A） C．流過電阻R的電流最大值為A D．電阻R上的熱功率等于5 W 【答案】C 【

5、名師點(diǎn)睛】圖示位置是與中性面垂直的位置，電動(dòng)勢最大，電壓表的示數(shù)為電動(dòng)勢的有效值，電流瞬時(shí)值表達(dá)式為余弦函數(shù)．注意計(jì)時(shí)的位置是中性面還是與之垂直的地方． 5．如圖，實(shí)驗(yàn)室一臺(tái)手搖交流發(fā)電機(jī)，內(nèi)阻r=1．0Ω，外接R=9．0Ω的電阻。閉合開關(guān)S，當(dāng)發(fā)動(dòng)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=（V），則（ ） A．該交變電流的頻率為10Hz B．該電動(dòng)勢的有效值為V C．外接電阻R所消耗的電功率為10W D．電路中理想交流電流表的示數(shù)為1．0A 【答案】D 【解析】由發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢表達(dá)式e=（V）可知，該交流電為正弦式交

6、變電流，其感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值基本表達(dá)式為：e=Emsinωt，由兩式對(duì)照可知：Em=V，ω=10πrad/s，又由于ω=2πf，解得：f＝5Hz，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)正弦式交變電流有效值與峰值的關(guān)系可知，該電動(dòng)勢的有效值為：E==10V，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；理想交流電流表測量的是電路中總電流的有效值，根據(jù)閉合電路歐姆定律有：I==1A，外接電阻R所消耗的功率為：P=I2R=9W，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。 名師點(diǎn)睛：本題綜合考查了交變電流的有關(guān)知識(shí)、焦耳定律、閉合電路歐姆定律的應(yīng)用問題，要知道正弦交流電的最大值等于有效值的倍；計(jì)算電功和電功率時(shí)必須要用有效值計(jì)算；此題難度中等。 6．如圖所示的交變電流

7、，最大值為Im，周期為T，則下列有關(guān)該交變電流的有效值I，判斷正確的是（ ） A．I= B．I＜ C．I ＞ D．以上均不正確 【答案】B 【名師點(diǎn)睛】解本題時(shí)應(yīng)該掌握：交流電和直流電的定義，直流電是指電流方向不發(fā)生變化的電流； 理解并會(huì)求交流電的有效值，只適用于正余弦交流電；根據(jù)圖象書寫交流電的表達(dá)式． 7．一個(gè)匝數(shù)為匝，電阻為的閉合線圈處于某一磁場中，磁場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． B． C． D． 【答案】C 【解析】內(nèi)的磁通

8、量變化率為：， 則感應(yīng)電動(dòng)勢，內(nèi)的磁通量變化率為：， 則感應(yīng)電動(dòng)勢，對(duì)一個(gè)定值電阻，在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量： ，根據(jù)有交流電有效值的定義： 得：，故ACD錯(cuò)誤，B正確。 【名師點(diǎn)睛】根據(jù)每段時(shí)間內(nèi)磁通量的變化率求出每段時(shí)間內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢，結(jié)合熱量的公式求出在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量．抓住交流電和直流電在相同時(shí)間內(nèi)、通過相同電阻，產(chǎn)生相同的熱量，求出電流的有效值。 8．如圖所示，兩根間距為cm的無限長光滑金屬導(dǎo)軌，電阻不計(jì)，其左端連接一阻值為10Ω的定值電阻，兩導(dǎo)軌之間存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T的勻強(qiáng)磁場，磁場邊界虛線為正弦曲線的一部分，一阻值為10Ω的光滑導(dǎo)體棒，在外力作用下以10m/s的

9、速度勻速向右運(yùn)動(dòng)（接觸電阻不計(jì)），交流電壓表和交流電流表均為理想電表，則（ ） A．回路中產(chǎn)生的是正弦式交變電流 B．電壓表的示數(shù)是2V C．導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)到圖示虛線位置時(shí)，電流表示數(shù)為零 D．導(dǎo)體棒上消耗的熱功率為0.2W 【答案】A 【名師點(diǎn)睛】本題考查正弦交流電的最大值和有效值及電功率的計(jì)算；本題的關(guān)鍵要知道圖中產(chǎn)生脈沖式電流，運(yùn)用有效值的定義求解出感應(yīng)電動(dòng)勢的有效值，注意求解電功率時(shí)，必須要用交流電的有效值；此題是中等題，意在考查學(xué)生靈活運(yùn)用知識(shí)的能力. 9．如圖所示，單匝矩形閉合導(dǎo)線框abcd全部處于水平方向的勻強(qiáng)磁場中，線框面積為

10、S，電阻為R。線框繞與cd重合的豎直固定轉(zhuǎn)軸以角速度ω從中性面開始勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線框轉(zhuǎn)過時(shí)的感應(yīng)電流為I，下列說法不正確的是（ 　） A．線框中感應(yīng)電流的有效值為2I B．轉(zhuǎn)動(dòng)過程中穿過線框的磁通量的最大值為 C．從中性面開始轉(zhuǎn)過的過程中，通過導(dǎo)線某橫截面的電荷量為 D．線框轉(zhuǎn)一周的過程中，產(chǎn)生的熱量為 【答案】AD 【解析】 【名師點(diǎn)睛】本題考查交變電流最大值、有效值的理解和應(yīng)用的能力，對(duì)于交流電表的測量值、計(jì)算交流電功率、電功等都用到有效值．注意感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值的求法，并掌握交流電的最大值與有效值的關(guān)系。 10．圖7甲為一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)構(gòu)造示意圖，內(nèi)阻r＝5.0 Ω，外電

11、路電阻R＝95 Ω，電路中其余電阻不計(jì)。發(fā)電機(jī)內(nèi)的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中以恒定的角速度ω繞垂直于磁場方向的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈匝數(shù)n＝100。轉(zhuǎn)動(dòng)過程中穿過每匝線圈的磁通量Φ隨時(shí)間t按正弦規(guī)律變化，如圖乙所示，則（　?。? 圖7 A．t＝3.14×10－2 s時(shí)，該小型發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢為零 B．該小型發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢的最大值為200 V C．電路中電流最大值為2A D．串聯(lián)在外電路中的交流電流表的讀數(shù)為2A 【答案】BC 【解析】 A、t=3.14×10-2s時(shí)，磁通量Φ的變化率最大，該小型發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢有最大值，故A錯(cuò)誤；B、從Φ-t圖線可以看出，

12、Φmax=1.0×10-2 Wb，T=3.14×10-2 s，ω=2π/T，感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值Emax=nωΦmax=200V，故B正確；C、電路中電流最大值Imax=Emax/（R+r）=200/100=2A，故C正確；D、交流電流表讀數(shù)是交變電流的有效值，即，故D錯(cuò)誤．故選BC. 【名師點(diǎn)睛】本題考查對(duì)交流電的產(chǎn)生過程的理解，要注意明確磁通量的變化與交流電產(chǎn)生的關(guān)系，知道最大電動(dòng)勢與最大磁通量之間的關(guān)系． 11．如圖甲所示，不計(jì)電阻的矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出交流電的電動(dòng)勢圖象如圖乙所示，經(jīng)原副線圈的匝數(shù)比為1：10的理想變壓器給一燈泡供電如圖丙所示，副

13、線圈電路中燈泡額定功率為22W．現(xiàn)閉合開關(guān)，燈泡正常發(fā)光．則 A．t=0.01s時(shí)刻穿過線框回路的磁通量為零B．交流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為50r/s C．變壓器原線圈中電流表示數(shù)為1AD．燈泡的額定電壓為220V 【答案】BC 【名師點(diǎn)睛】首先能從線圈在磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢圖象中讀出最大值、周期，從而得出有關(guān)線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)情況，再根據(jù)變壓器的變壓規(guī)律、變流規(guī)律及理想變壓器的功率關(guān)系確定燈泡和變壓器輸入的物理量，要注意關(guān)于交流電有效值的含義及應(yīng)用。 12．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

14、 C．t3時(shí)刻線圈中磁通量最大 D．t4時(shí)刻線圈面與磁場方向垂直 【答案】BC 【解析】 A、t1時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢為零，磁通量最大，此時(shí)線圈通過中性面，故A錯(cuò)誤； B、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； C、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； D、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； 故選：BC． 【名師點(diǎn)睛】矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生正弦交變電流．磁通量為零，感應(yīng)電動(dòng)勢最大；磁通量最大時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢為零，線圈恰好通過中性面．經(jīng)過中性一次，電

15、流方向改變一次．根據(jù)法拉第定律，感應(yīng)電動(dòng)勢與磁通量變化率成正比． 二、非選擇題（本大題共4小題，第13、14題每題10分；第15、16題每題15分；共50分） 13．（10分）如圖所示，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0．5T，匝數(shù)為n=50的矩性線圈，繞轉(zhuǎn)軸OO'垂直于勻強(qiáng)磁場勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，每匝線圈長為L=25cm，寬為d=20cm，線圈每分鐘轉(zhuǎn)動(dòng)3000轉(zhuǎn)，在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，從線圈平面經(jīng)過圖示位置時(shí)開始計(jì)時(shí)，求： （1）寫出交流感應(yīng)電動(dòng)勢e的瞬時(shí)值表達(dá)式； （2）若每匝線圈本身電阻r=0．02Ω，外接一只阻值為R=9Ω的電熱器，使線圈和外電路構(gòu)成閉合電路，寫出交流感應(yīng)電流I的瞬時(shí)值表達(dá)式；

16、 （3）將一交流電壓表接在R兩端，電壓表示數(shù)為多少？ 【答案】（1）e=125πcos100πt（V）（2）i=12．5πcos100πt（A）（3）U=250V 【解析】 【名師點(diǎn)睛】本題考查了有關(guān)交流電描述的基礎(chǔ)知識(shí)，要能根據(jù)題意寫出瞬時(shí)值的表達(dá)式，知道有效值跟峰值的關(guān)系，難度不大，屬于基礎(chǔ)題．線框在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生正弦式交變電流．而對(duì)于電表讀數(shù)由交變電的有效值來確定。 14．（10分）圖（甲）為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)的原理圖，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匝、電阻r =10Ω，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)與電阻R連接，電阻

17、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（隨時(shí)間t按圖（乙）所示正弦規(guī)律變化。求： （1）從1．57×10-2s到4．71×10-2s內(nèi)通過電阻R上的電量q； （2）電路中交流電壓表的示數(shù)； （3）線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一周過程中，外力所做的功W外。 【答案】（1）0．04C（2）127V（3）1212．56J 【解析】 （2）線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度 感應(yīng)電動(dòng)勢最大值Em=nBSω 由圖可知φm＝BS＝2×10?2Wb 回路中的電流的有效值 電壓表示數(shù)U=IR 聯(lián)立上式得： （3）線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過程中，外力

18、所做的功：W外=Q總=I2（R+r）t=1．42×（90+10）=1212．56J 【名師點(diǎn)睛】解決本題的關(guān)鍵知道正弦式交流電峰值的表達(dá)式Em=nBSω，以及知道峰值、有效值、平均值和瞬時(shí)值的區(qū)別；注意求解電量時(shí)要用交流電的平均值，求解電功及電熱時(shí)要用交流電的有效值，正弦交流電的最大值等于有效值的倍． 15．（15分）某單匝線圈面積S=0．5m2，在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生正弦式交流電，電動(dòng)勢隨時(shí)間變化的函數(shù)圖像如圖所示，試求： （1）電動(dòng)勢的有效值； （2）線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的周期； （3）線圈轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的大??； （4）勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。 【答案】（1）

19、100V（2）0．04s（3）50πrad/s（4）（T） （4）矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢最大值為Em=NBSω，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小． 【名師點(diǎn)睛】本題關(guān)鍵是根據(jù)e-t圖象得到周期和最大值，要明確交流電有效值與峰值的關(guān)系是，知道矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢最大值為Em=NBSω，基礎(chǔ)題。 16．（15分）如圖甲所示，一固定的矩形導(dǎo)體線圈水平放置，線圈的兩端接一只小燈泡，在線圈所在空間內(nèi)存在著與線圈平面垂直的均勻分布的磁場；已知線圈的匝數(shù)n=100匝，總電阻r=1．0Ω，所圍成矩形的面積S=0．040m2，小燈泡的電阻R=9．0Ω，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間按如圖乙所示的規(guī)律變化，求： （1）線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值； （2）小燈泡消耗的電功率； （3）在磁感應(yīng)強(qiáng)度變化的0-時(shí)間內(nèi)，通過小燈泡的電荷量。 【答案】（1）8V（2）2．88W（3）4．0×10-3C． 【解析】（1）由圖象知，線圈中產(chǎn)生的交變電流的周期T=3．14×10-2s，所以． （2）電流的最大值，有效值，則 小燈泡消耗的電功率P=I2R=2．88W． 【名師點(diǎn)睛】此題是對(duì)法拉第電磁感應(yīng)定律的考查；要知道求解交變電流的電功率時(shí)要用有效值．在電磁感應(yīng)中通過導(dǎo)體截面的電量經(jīng)驗(yàn)公式是，可以在推導(dǎo)的基礎(chǔ)上記住。