2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí)練習(xí)：交變電流的產(chǎn)生和描述Word版含解析

1、第十一章交變電流傳感器基礎(chǔ)課 1 交變電流的產(chǎn)生和描述、選擇題（16 題為單項(xiàng)選擇題，711 題為多項(xiàng)選擇題）1 某線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的交變電流的圖象如A. 在 A、C 時(shí)刻線圈處于中性面位置B. 在 B、D 時(shí)刻穿過線圈的磁通量為零C. 從 AD 線圈轉(zhuǎn)過的角度為 2nD.若從 0D 歷時(shí) 0.02 S,則在 1 s 內(nèi)交變電流的方向改變了 100 次解析 由題中交變電流的圖象可知，在 A、C 時(shí)刻產(chǎn)生的感應(yīng)電流最大，對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，線圈處于垂直中性面的位置，選項(xiàng) A 錯(cuò)誤；在 B、D 時(shí)刻感應(yīng) 電流為零，對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，即磁通量的變化率為零，此時(shí)磁通

2、量最大， 選項(xiàng) B 錯(cuò)誤；從 AD，經(jīng)歷的時(shí)間為3周期，線圈轉(zhuǎn)過的角度為 2n選項(xiàng) C 錯(cuò) 誤；若從 OD 歷時(shí) 0.02 s,則交變電流的周期為 0.02 s,而一個(gè)周期內(nèi)電流的 方向改變兩次，所以1 s 內(nèi)交變電流的方向改變了 100 次，選項(xiàng) D 正確。答案 D2.（2017 山東濰坊市聯(lián)考）現(xiàn)在的調(diào)光燈、調(diào)速電風(fēng)扇是用可控硅電子元件來實(shí) 現(xiàn)調(diào)控的。如圖 2 所示為經(jīng)過一個(gè)雙向可控硅調(diào)節(jié)后加在電燈上的電壓，即在正弦交流電的每一個(gè)二分之一周期中，前面四分之一周期被截去。調(diào)節(jié)臺(tái)燈上的旋 鈕可以控制截去的多少，從而改變電燈上的電壓，那么現(xiàn)在電燈上的電壓為圖1所示,（）圖 2UmA.UmB.2C

3、.D. 2UmUm 2Q /2)T U2U解析 由有效值的概念可得R =RT,解得 U = ，選項(xiàng) B 正確。 答案 B3.圖 3 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 00 勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈的兩端經(jīng)集流 環(huán)和電刷與電阻 R= 10Q連接，與電阻 R 并聯(lián)的交流電壓表為理想電表，示數(shù) 是 10 V。圖乙是穿過矩形線圈磁通量 隨時(shí)間 t 變化的圖象。則下列說法正確 的是()A.電阻 R 上的電功率為 20 WB.0.02 s 時(shí) R 兩端的電壓瞬時(shí)值為零C. R 兩端的電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律是 u= 14.1 cos 100 t(V

4、)D. 通過 R 的電流隨時(shí)間變化的規(guī)律是 i = cos 50 t(A)U2解析 電阻 R 上的電功率為 P = R = 10 W,選項(xiàng) A 錯(cuò)誤；0.02 s 時(shí)穿過線圈的磁通量變化率最大，R 兩端的電壓瞬時(shí)值最大，選項(xiàng) B 錯(cuò)誤；R 兩端的電壓 u 隨時(shí)間 t 變化的規(guī)律是 u= 14.1cos 100 t(V) ,n 通過 R 的電流隨時(shí)間變化的規(guī)律 i = 1.41 cosu甲圖 3100 t(A)，選項(xiàng) C 正確，D 錯(cuò)誤。答案 C4. （2016 福建福州質(zhì)檢）某交流電源電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖 4 所示，現(xiàn)用該電源對(duì)標(biāo)稱值為“ 5 V 10 W”的電動(dòng)機(jī)供電，電源內(nèi)阻不計(jì)，下

5、列說法正確的是（）A.電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻為 2.5QB.電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率為 10 WC. 通過電動(dòng)機(jī)的電流為 2 AD. 通過電動(dòng)機(jī)的電流為 2 2 A解析 由圖知該電源電動(dòng)勢(shì)最大值為 Em= 5 2 V，則有效值 E= 5 V，通過電動(dòng) 機(jī)的電流 1 =罟 A = 2 A，電動(dòng)機(jī)是非純電阻元件，電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻 r| 2.5 約2電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率 P熱=I r P總=10 W,故 A、B、D 錯(cuò)誤，C 正確。答案 C5.如圖 5 所示，一半徑為 L 的導(dǎo)體圓環(huán)位于紙面內(nèi)，O 為圓心。環(huán)內(nèi)兩個(gè)圓心 角為90且關(guān)于 O 中心對(duì)稱的扇形區(qū)域內(nèi)分布有勻強(qiáng)磁場(chǎng)， 兩磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 大小均為 B、方向相反且均與紙

6、面垂面。導(dǎo)體桿 OM 可繞 O 轉(zhuǎn)動(dòng)，M 端通過滑動(dòng)觸點(diǎn)與圓環(huán)良好接觸，在圓心和圓環(huán)間連有電阻 R，不計(jì)圓環(huán)和導(dǎo)體桿的電阻, 當(dāng)桿 OM 以恒定角速度 逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，理想電流表圖 52BL2C 亠C.2R2E = B 尹，OM 切割磁感線時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電A 的示數(shù)為（A.4R解析 OM 切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E221V2BL23流 I = R 設(shè)電流的有效值為 I有效，則 I有效RT = 2I Rx4解得 I有效4R ，ooflb甲乙2（o圖 6選項(xiàng) A 正確答案 A6如圖 6 甲所示，矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的中心軸00 勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從圖示位置開始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) e 隨時(shí)間 t

7、 的變化曲線如圖乙所示若線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼?2 倍，而其他條件保持不變，從圖示位置轉(zhuǎn)過 90開始解析 由題圖乙知，周期 T = 4 s,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值 Em= 1 V，而感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)即 Em= 2 V，所以選項(xiàng) B、C 錯(cuò)誤；從圖示位置轉(zhuǎn)過 90開始計(jì)時(shí)，也就是 t = 0時(shí)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)應(yīng)為 0,所以選項(xiàng) A 正確，D 錯(cuò)誤答案 A7將電阻 R、理想電壓表 V、開關(guān) S 和交流電源按照?qǐng)D 7 所示的方式連接起來,其中 R= 30 Q,合上開關(guān) S 后，交流電源輸出的正弦交變電壓 u 隨時(shí)間 t 變化的關(guān)系如圖 8 所示。則（）計(jì)時(shí)，則能正確反映線圈中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)e 隨時(shí)間 t 的

8、變化規(guī)律的圖象是（）1周期 T 變?yōu)樵瓉淼?2，即 2 s,而感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值 Em變?yōu)樵瓉淼?2 倍,的最大值的表達(dá)式 Em=NBS 片 NBSTo若僅把線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼? 倍，則un12AA .電壓表 V 的示數(shù)是 36 VB. R 消耗的電功率是 21.6 WC. 通過 R 的電流瞬時(shí)值表達(dá)式為 i = 1.2 sin 100 tAnD.通過 R 的電流最大值為 1.2 A解析 電壓表的示數(shù)為有效值，U = U2 = 18 寸 2 V , A 項(xiàng)錯(cuò)誤B 項(xiàng)正確；i =in 100tn=1.2s in 100 t A, C 項(xiàng)正確；咕=罟=1.2 A, D 項(xiàng)正 確。答案 BCD8.

9、如圖 9 甲所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線圈兩次分別以不同的轉(zhuǎn)速，繞 與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)圖象如圖乙中曲線a、b 所示,則（）圖 9A .兩次 t = 0 時(shí)刻線圈平面均與中性面重合B.曲線 a、b 對(duì)應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為 2 : 3C. 曲線 a 表示的交變電動(dòng)勢(shì)頻率為 25 HzD. 曲線 b 表示的交變電動(dòng)勢(shì)有效值為 10 V解析 線圈經(jīng)過中性面時(shí)不切割磁感線，此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，選項(xiàng) A 正確;由圖可知曲線 a、b 的周期之比為 2 : 3,則對(duì)應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為 3 : 2,選項(xiàng) B21錯(cuò)誤；曲線 a 的周期為 Ta= 4X10-2S,其頻率為 fa= Ta=

10、25 Hz,選項(xiàng) C 正確；P =音=21.6 W,-5匚Q曲線 a、b 表示的交變電流的峰值之比為=花=2，又 Ema= 15 V, Emb=10 V,Emb CDb2UbMEmb5 2 V，選項(xiàng) D 錯(cuò)誤。答案 AC9如圖 10 所示，N 匝矩形導(dǎo)線框以角速度 在磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 繞軸00 勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線框面積為 S,線框的電阻、電感均不計(jì)，外電路接有電阻 R、理想交流電流表和二極管 D。 二極管 D 具有單向?qū)щ娦裕?即正向電阻為零, 反向電阻無(wú)窮大。下列說法正確的是（）立1）圖 10A .交流電流表的示數(shù) I = 2RNBS2NBSB. 一個(gè)周期內(nèi)通過 R 的電荷量 q=_

11、R_SC. R 兩端電壓的有效值 U = NBSD圖示位置電流表的示數(shù)為 0解析 設(shè)回路中電流的有效值為I， 由電流的熱效應(yīng)可知，2 （NB2R）2RT=I2RT， I =2R,A 正確，D 錯(cuò)誤；電阻 R 兩端電壓的有效值 U = IR = 2 , C 錯(cuò)誤；N 2NBS一個(gè)周期內(nèi)通過 R 的電荷量 q =R = R, B 正確。答案 AB10.（2017 安徽屯溪模擬）如圖 11 所示，面積為 S、匝數(shù)為 N、電阻為 r 的正方 形導(dǎo)線框與阻值為 R 的電阻構(gòu)成閉合回路，理想交流電壓表并聯(lián)在電阻R 的兩端。線框在磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，以與電路連接的一邊所在直線為軸 垂直于磁場(chǎng)以角

12、速度 勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，不計(jì)其他電阻，則下列說法正確的是（）X K X XC X X X XX【X貫X Ik x x x xXX X Xk x x x x JXXXX* x k x k q yXiK X X X XXK X X XC X X X X圖 11A .若從圖示位置開始計(jì)時(shí)，線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值為e= NBSosinwtB. 線框通過中性面前后，流過電阻 R 的電流方向?qū)l(fā)生改變，1 秒鐘內(nèi)流過電阻 R 的電流方向改變n次nNBSC. 線框從圖示位置轉(zhuǎn)過 60勺過程中，通過電阻 R 的電荷量為2 (R+ r)D.電壓表的示數(shù)跟線框轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度w大小無(wú)關(guān)解析 從圖示位置開始計(jì)時(shí)，即從線框處于

13、中性面位置開始計(jì)時(shí)， 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬 時(shí)值e= NBSwsinwt選項(xiàng) A 正確；線框通過中性面前后，流過電阻 R 的電流方 向發(fā)生改變，每轉(zhuǎn) 1 周電流方向改變 2 次，1 秒鐘內(nèi)線框轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)為4=芫 故 流過電阻 R 的電流方向改變 2X扌=仝次，選項(xiàng) B 正確；線框從圖示位置轉(zhuǎn)過 602n n的過程中，通過電阻 R 的電荷量 IAt= 匚At= N空，而=BASxBS,R+ rR+ r2故Aq=NBS-，選項(xiàng) C 正確；電壓表的示數(shù) U=_RE，而 E=NB嚴(yán)，故U*w，2 (R+ r)R+ r寸2選項(xiàng) D 錯(cuò)誤。答案 ABC11.如圖 12 甲所示，將阻值為 R= 5Q的電阻接到內(nèi)阻不計(jì)

14、的正弦交變電源上， 電流隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示，電流表串聯(lián)在電路中測(cè)量電流的大小。對(duì)此, 下列說法正確的是()圖 12B.電阻 R 消耗的電功率為 1.25 WC.如圖丙所示，若此交變電流由一矩形線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生，當(dāng)線 圈的轉(zhuǎn)速提升一倍時(shí)，電流表的示數(shù)為 1 A1D.這一交變電流與圖丁所示電流比較，其有效值之比為靈一2 冗解析圖乙所示電流的最大值為 lm= 0.5 A,周期為 T= 0.01 s,其角速度為3=T=200nrad/由歐姆定律得 Um= ImR= 2.5 V。所以 R 兩端電壓瞬時(shí)值的表達(dá)式為 u = 2.5sin 200 tfV），選項(xiàng) A 正確；該電流的有效值

15、為丨=扌 2，電阻 R 消耗的2電功率為 P= I R,解得 P = 0.625 W,選項(xiàng) B 錯(cuò)誤；電流表的示數(shù)為有效值，該交變電流由圖丙所示矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生，當(dāng)轉(zhuǎn)速提升一倍時(shí)，電動(dòng)勢(shì)的最大值 Em= nBS3為原來的 2 倍，電路中電流的有效值也是原來的 2 倍,0 50 5為 2X2A 工 1 A，選項(xiàng) C 錯(cuò)誤；圖乙中的正弦交變電流的有效值為 一2A。圖一 1丁所示的交變電流雖然方向發(fā)生變化，但大小恒為0.5 A，故有效值之比為一 2,選項(xiàng) D 正確。答案 AD二、非選擇題12. 如圖 13 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A電阻 R 兩端電壓變化規(guī)律的函數(shù)表達(dá)式為u=2.5sin 200 t（n）T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(chǎng)。已知線圈的匝數(shù) n= 100 匝，總電阻 r = 1.0 莒所圍成矩形的面積 S= 0.040 m2,小燈泡的電阻 R= 9.0約磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間按如圖乙所示的規(guī)律變化，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng) 勢(shì)瞬時(shí)值的表達(dá)式為 e= nBmSTcosTt，其中 Bm為磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值，T 為 磁場(chǎng)變化的周期，不計(jì)燈絲電阻隨溫度的變化，求：(1) 線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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