2023年度高二物理期末復(fù)習(xí)單元檢測(cè) 交變電流的產(chǎn)生和描述

第6頁交變電流的產(chǎn)生和描述1．以下四幅交流電的圖象能正確反映我國(guó)居民日常生活所用交流電的是()2．(多項(xiàng)選擇)如下圖，圖線a是線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生正弦交流電的圖象，當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，所產(chǎn)生正弦交流電的圖象如圖線b所示，以下關(guān)于這兩個(gè)正弦交流電的說法正確的選項(xiàng)是()A．在圖中t＝0時(shí)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∶2C．交流電a的瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝10sin5πt(V)D．交流電b的最大值為5V3．將正弦交流電經(jīng)過整流器處理后，得到的電流波形剛好去掉了半周，如下圖，它的有效值是()A．2AB.eq\r(2)AC.eq\f(\r(2),2)AD．1A4．(多項(xiàng)選擇)如圖9所示，閉合的矩形導(dǎo)體線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，沿著OO′方向觀察，線圈沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)．勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，線圈匝數(shù)為n，ab邊的邊長(zhǎng)為l1，ad邊的邊長(zhǎng)為l2，線圈電阻為R，轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω，那么當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至圖示位置時(shí)()A．線圈中感應(yīng)電流的方向?yàn)閍bcdaB．線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為2nBl2ωC．穿過線圈的磁通量隨時(shí)間的變化率最大D．線圈ad邊所受安培力的大小為eq\f(n2B2l1leq\o\al(2,2)ω,R)5．(多項(xiàng)選擇)如下圖，M為半圓形導(dǎo)線框，圓心為OM；N是圓心角為直角的扇形導(dǎo)線框，圓心為ON；兩導(dǎo)線框在同一豎直面(紙面)內(nèi)；兩圓弧半徑相等；過直線OMON的水平面上方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面．現(xiàn)使線框M、N在t＝0時(shí)從圖示位置開始，分別繞垂直于紙面、且過OM和ON的軸，以相同的周期T逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，那么()A．兩導(dǎo)線框中均會(huì)產(chǎn)生正弦交流電B．兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的周期都等于TC．在t＝eq\f(T,8)時(shí)，兩導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等D．兩導(dǎo)線框的電阻相等時(shí)，兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的有效值也相等6．如下圖，一個(gè)單匝矩形導(dǎo)線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)周期為T0.線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em，那么()A．線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的有效值為eq\r(2)EmB．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中穿過線圈的磁通量的最大值為eq\f(EmT0,2π)C．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中磁通量變化率的最大值為EmD．經(jīng)過2T0的時(shí)間，通過線圈電流的方向改變2次7．如圖甲是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖，兩磁極N、S間的磁場(chǎng)可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，為交流電流表．線圈繞垂直于磁場(chǎng)的水平軸OO′沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從圖示位置開始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的交變電流隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示．以下判斷正確的選項(xiàng)是()A．電流表的示數(shù)為10AB．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為50πrad/sC．0.01s時(shí)線圈平面與磁場(chǎng)方向平行D．0.02s時(shí)電阻R中電流的方向自右向左8．如圖甲所示，一單匝圓形閉合導(dǎo)線框半徑為r，線框電阻為R，連接一交流電流表(內(nèi)阻不計(jì))．線框內(nèi)充滿勻強(qiáng)磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，如圖乙所示(規(guī)定向下為B的正方向)，那么以下說法正確的選項(xiàng)是()A．t＝0.005s時(shí)線框中的感應(yīng)電流最大B．t＝0.01s時(shí)線框中感應(yīng)電流方向從上往下看為順時(shí)針方向C．t＝0.015s時(shí)電流表的示數(shù)為零D．0～0.02s內(nèi)閉合導(dǎo)線框上產(chǎn)生的熱量為eq\f(π4r4,R)9．電阻為1Ω的矩形線圈繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖象如下圖．現(xiàn)把該交流電加在電阻為9Ω的電熱絲上，那么以下說法中正確的選項(xiàng)是()A．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為31.4rad/sB．如果線圈轉(zhuǎn)速提高1倍，電流不會(huì)改變C．電熱絲兩端的電壓U＝100eq\r(2)VD．電熱絲的發(fā)熱功率P＝1800W10．如下圖，矩形線圈abcd與可變電容器C、理想電流表組成閉合電路．線圈在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的bc邊勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω＝100πrad/s.線圈的匝數(shù)N＝100匝，邊長(zhǎng)ab＝0.2m、ad＝0.4m，電阻不計(jì)．磁場(chǎng)只分布在bc邊的左側(cè)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B＝eq\f(\r(2),16π)T.電容器放電時(shí)間不計(jì)．以下說法正確的選項(xiàng)是()A．該線圈產(chǎn)生的交流電動(dòng)勢(shì)峰值為50VB．該線圈產(chǎn)生的交流電動(dòng)勢(shì)有效值為25eq\r(2)VC．電容器的耐壓值至少為50VD．電容器的電容C變大時(shí)，電流表的示數(shù)變小11．如下圖為一個(gè)經(jīng)雙可控硅調(diào)節(jié)后加在電燈上的電壓，正弦式交變電流的每一個(gè)二分之一周期中，前面四分之一周期被截去，那么現(xiàn)在電燈上電壓的有效值為()A．Um B.eq\f(Um,\r(2))C.eq\f(Um,3) D.eq\f(Um,2)12．如下圖的區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.電阻為R、半徑為L(zhǎng)、圓心角為45°的扇形閉合導(dǎo)線框繞垂直于紙面的O軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(O軸位于磁場(chǎng)邊界)，那么線框內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的有效值為()A.eq\f(BL2ω,2R) B.eq\f(\r(2)BL2ω,2R)C.eq\f(\r(2)BL2ω,4R) D.eq\f(BL2ω,4R)13．(多項(xiàng)選擇)先后用不同的交流電源給同一盞燈泡供電，第一次燈泡兩端的電壓隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化(如圖甲所示)；第二次燈泡兩端的電壓變化規(guī)律如圖乙所示．假設(shè)甲、乙圖中的U0、T所表示的電壓、周期值是相同的，那么以下說法正確的選項(xiàng)是()A．第一次，燈泡兩端的電壓有效值是eq\f(U0,\r(2))B．第二次，燈泡兩端的電壓有效值是eq\f(3U0,2)C．第一、第二次，燈泡的電功率之比是2∶9D．第一、第二次，燈泡的電功率之比是1∶514．(多項(xiàng)選擇)傳統(tǒng)的自行車發(fā)電機(jī)內(nèi)部電路如圖甲所示，驅(qū)動(dòng)軸一端與自行車車輪相連，另一端連接條形永磁鐵，車輪轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，驅(qū)動(dòng)軸帶動(dòng)磁鐵在鐵芯之間勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)電機(jī)線圈兩端產(chǎn)生的交變電壓波形如圖乙所示．波形圖中正負(fù)尖峰電壓分別為Um和－Um.兩個(gè)相鄰正負(fù)尖峰電壓所對(duì)應(yīng)的時(shí)間差為Δt，發(fā)電機(jī)線圈匝數(shù)為n.以下判斷正確的選項(xiàng)是()A．驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω＝eq\f(π,Δt)B．線圈電壓的有效值U＝eq\f(\r(2)Um,2)C．穿過線圈磁通量變化率的最大值km＝eq\f(Um,n)D．相鄰兩個(gè)向上尖峰時(shí)間內(nèi)，線圈電壓的平均值U＝eq\f(Um,2)參考答案1．【答案】C【解析】[我國(guó)居民日常生活所用交流電壓的有效值為U有效＝220V，交流電的頻率為f＝50Hz，所以交流電壓的最大值為Um＝eq\r(2)U有效＝220eq\r(2)V≈311V，周期為T＝eq\f(1,f)＝0.02s＝2×10－2s，可見，只有選項(xiàng)C正確．此題答案為C.]2．【答案】BC【解析】[t＝0時(shí)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錯(cuò)．讀圖得兩次周期之比為2∶3，由轉(zhuǎn)速n＝eq\f(ω,2π)＝eq\f(1,T)得轉(zhuǎn)速與周期成反比，故B正確．讀圖得a的最大值為10V，ω＝5πrad/s，由交流電感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式e＝Emsinωt(V)(從線圈在中性面位置開始計(jì)時(shí))得，u＝10sin5πt(V)，故C正確．交流電的最大值Em＝nBSω，所以根據(jù)兩次轉(zhuǎn)速的比值可得，交流電b的最大值為eq\f(2,3)×10V＝eq\f(20,3)V，故D錯(cuò)．]3．【答案】D【解析】[該交變電流通過定值電阻R后，在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q＝eq\f(1,2)×(eq\f(Im,\r(2)))2RT＝I2RT，解得I＝1A，選項(xiàng)D正確．]4．【答案】CD【解析】[根據(jù)右手定那么，線圈中感應(yīng)電流的方向?yàn)閍dcba，A錯(cuò)；當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至圖示位置時(shí)，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)應(yīng)為最大值Em＝nBl1l2ω，此時(shí)，穿過線圈磁通量隨時(shí)間的變化率最大，B錯(cuò)，C對(duì)；線圈ad邊所受安培力的大小F＝nBIl2＝nBeq\f(nBl1l2ω,R)l2＝eq\f(n2B2l1leq\o\al(2,2)ω,R)，D對(duì)．]5．【答案】BC【解析】[當(dāng)線框進(jìn)入磁場(chǎng)過程中，根據(jù)E＝eq\f(1,2)BR2ω可得，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定，感應(yīng)電流恒定，不是正弦式交流電，A錯(cuò)誤，C正確；當(dāng)線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，根據(jù)楞次定律可得，兩線框中的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針，當(dāng)線框穿出磁場(chǎng)時(shí)，根據(jù)楞次定律可得，線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為順時(shí)針，所以感應(yīng)電流的周期和線框運(yùn)動(dòng)周期相等，B正確；線框N在完全進(jìn)入磁場(chǎng)后有eq\f(T,4)時(shí)間內(nèi)穿過線框的磁通量不變化，沒有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，即線框N在0～eq\f(T,4)和eq\f(3T,4)～T內(nèi)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其余時(shí)間內(nèi)沒有；而線框M在整個(gè)過程中都有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，即便兩導(dǎo)線框電阻相等，兩者的電流有效值不會(huì)相同，D錯(cuò)誤．]6．【答案】BC【解析】[由交變電流有效值和最大值的關(guān)系可知線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的有效值為eq\f(\r(2),2)Em，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由題意知線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em＝BSω＝BSeq\f(2π,T0)，故線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中穿過線圈的磁通量的最大值BS＝eq\f(EmT0,2π)，選項(xiàng)B正確；線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中磁通量變化率的大小等于產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，選項(xiàng)C正確；7.【答案】AC【解析】[電流表的示數(shù)為交變電流的有效值10A，A項(xiàng)正確；由ω＝eq\f(2π,T)可得，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω＝100πrad/s，B項(xiàng)錯(cuò)誤；0.01s時(shí)，電路中電流最大，故該時(shí)刻通過線圈的磁通量最小，即該時(shí)刻線圈平面與磁場(chǎng)平行，C項(xiàng)正確；根據(jù)楞次定律可得，0.02s時(shí)電阻R中電流的方向自左向右，D項(xiàng)錯(cuò)誤．]8.【答案】BD【解析】[t＝0.005s時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度最大，磁通量最大，而E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝0，A錯(cuò)誤；t＝0.01s時(shí)感應(yīng)電流的方向與0.005～0.01s內(nèi)電流方向相同，由楞次定律可知，感應(yīng)電流的方向沿順時(shí)針方向，B正確；t＝0.015s時(shí)的瞬時(shí)電流為零，但電流表的示數(shù)為有效值，不等于零，C錯(cuò)誤；線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值Em＝BSω＝10π2r2，一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q＝eq\f(E2,R)×0.02＝eq\f(\f(10π2r2,\r(2))2,R)×0.02＝eq\f(π4r4,R)，D正確．]9.【答案】D【解析】[由圖可以看出該交變電流的周期T＝0.02s，那么線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω＝eq\f(2π,T)＝100πrad/s＝314rad/s，A錯(cuò)誤；Em＝nBSω，轉(zhuǎn)速提高1倍，電壓的最大值變?yōu)樵瓉淼?倍，有效值、瞬時(shí)值都要發(fā)生變化，電流也會(huì)發(fā)生變化，B錯(cuò)誤；電熱絲兩端的電壓U＝eq\f(R,R＋r)E＝90eq\r(2)V，電熱絲的發(fā)熱功率P＝eq\f(U2,R)＝1800W，C錯(cuò)誤，D正確．]10.【答案】B【解析】[該線圈產(chǎn)生的交流電動(dòng)勢(shì)峰值Em＝NBSω＝50eq\r(2)V，A項(xiàng)錯(cuò)誤；因?yàn)樵摼€圈產(chǎn)生的交流電不是完整的正弦式交流電，只有一半，所以根據(jù)有效值的定義得eq\f(E2,R)×eq\f(T,2)＝eq\f(E′2,R)T，E＝eq\f(Em,\r(2))，聯(lián)立解得電動(dòng)勢(shì)有效值E′＝25eq\r(2)V，B項(xiàng)正確；電容器的耐壓值至少為50eq\r(2)V，C項(xiàng)錯(cuò)誤；電容器的電容C變大時(shí)，容抗變小，電容器的充放電電流增大，D項(xiàng)錯(cuò)誤．]11.【答案】D【解析】[設(shè)電燈的阻值為R，正弦式交變電壓的有效值與峰值的關(guān)系是U＝eq\f(Um,\r(2))，由于一個(gè)周期內(nèi)半個(gè)周期有交變電壓，一個(gè)周期內(nèi)交變電流產(chǎn)生的熱量為Q＝eq\f(\f(Um,\r(2))2,R)·eq\f(T,2)＝eq\f(Um2,2R)·eq\f(T,2)，設(shè)交變電壓的有效值為U，由電流熱效應(yīng)得Q＝eq\f(Um2,2R)·eq\f(T,2)＝eq\f(U2,R)·T，所以該交變電壓的有效值U＝eq\f(Um,2)，D正確．]12.【答案】D【解析】[線框進(jìn)入磁場(chǎng)和穿出磁場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)均為E＝eq\f(1,2)BωL2，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的時(shí)間均為eq\f(T,8)，那么一個(gè)周期產(chǎn)生的電熱Q＝(eq\f(BωL2,2R))2R×eq\f(T,8)×2＝I2RT，解得I＝eq\f(BL2ω,4R)，選D.]13.【答案】AD【解析】[第一次，燈泡兩端電壓的有效值為U1＝eq\f(U0,\r(2))，功率P1＝eq\f(U12,R)＝eq\f(U02,2R).第二次，設(shè)燈泡兩端電壓的有效值為U2，那么eq\f(2U02,R)eq\f(T,2)＋eq\f(－U02,R)eq\f(T,2)＝eq\f(U22,R)T，解得U2＝eq\r(\f(5,2))U0，功率P2＝eq\f(U22,R)＝eq\f(5U02,2R)，那么P1∶P2＝1∶5，故B、C錯(cuò)誤，A、D正確．]14.【答案】AC【解析】[根據(jù)題述兩個(gè)