高中物理教科版2本冊總復(fù)習(xí)總復(fù)習(xí) 2023版重點強化卷2

重點強化卷(二)交變電流的產(chǎn)生和描述(建議用時：45分鐘)一、選擇題1．(多選)對交變電流及中性面的理解正確的是()A．交變電流是方向隨時間做周期性變化的電流B．交變電流的大小一定隨時間做周期性的變化C．當線圈平面位于中性面時，線圈平面與磁感線平行D．當線圈平面位于中性面時，線圈平面與磁感線垂直【解析】方向隨時間做周期性變化的電流叫做交變電流，交變電流的大小未必隨時間做周期性的變化，所以選項A正確，選項B錯誤；中性面指的是與磁感線垂直的平面，故選項C錯誤，選項D正確．【答案】AD2．(多選)要使處于磁場中的閉合線圈產(chǎn)生正弦式交變電流，則需同時滿足()【導(dǎo)學(xué)號：46042105】A．線圈處于勻強磁場中B．線圈的軸與勻強磁場的磁感線平行C．線圈的軸與勻強磁場的磁感線垂直D．線圈繞軸勻速轉(zhuǎn)動【解析】磁場中的閉合線圈產(chǎn)生正弦式交變電流，則磁場需是勻強磁場、線圈的軸與磁感線垂直、線圈在磁場中繞軸勻速轉(zhuǎn)動，故選項A、C、D正確，選項B錯誤．【答案】ACD3．交變電壓的瞬時值為u＝Umsin100πtV，當t＝eq\f(1,600)s時，u＝5eq\r(2)V，則從交流電壓表中看到的讀數(shù)是()\r(2)V B．10eq\r(2)VC．5eq\r(2)V D．10V【解析】將t＝eq\f(1,600)s、u＝5eq\r(2)V代入u＝Umsin100πtV中，得Um＝10eq\r(2)V，則有效值為U＝10V，從交流電壓表中看到的讀數(shù)為交變電壓的有效值，所以，讀數(shù)為10V.【答案】D4．下列四個用電器接220V交流電，通電時間相同，其中消耗電能最多的是()【導(dǎo)學(xué)號：46042106】A．正常發(fā)光的額定功率為100W的燈泡B．正常電流峰值為0.6A的電熨斗C．每秒發(fā)熱168J的電熱器D．額定電流為0.5A的電烙鐵【解析】燈泡P1＝100W，電熨斗P2＝220V×eq\f,\r(2))A＝W，電熱器P3＝168W，電烙鐵P4＝220V×0.5A＝110W，所以，通電時間相同時，功率大的消耗的電能就多，C對．【答案】C5．在圖1所示電路中，A是熔斷電流I0＝2A的保險絲，R是可變電阻．交流電源的內(nèi)電阻不計，其電動勢隨時間變化的規(guī)律是e＝220eq\r(2)sin314tV．為了不使保險絲熔斷，可變電阻的阻值應(yīng)該大于()圖1A．110eq\r(2)Ω B．110ΩC．220Ω D．220eq\r(2)Ω【解析】由e＝220eq\r(2)sin314tV可知，Em＝220eq\r(2)V，故E＝220V，又r＝0，故U＝220V，根據(jù)歐姆定律可得可變電阻的最小阻值為110Ω，選項B正確．【答案】B6．如圖2所示是一交變電流的i-t圖像，則該交變電流的有效值為()圖2A．4A B．2eq\r(2)A\f(8,3)A \f(2\r(30),3)A【解析】取一個周期研究，前三分之一周期的有效值為2eq\r(2)A，后三分之二周期的有效值為4A，根據(jù)有效值的定義可得，I2RT＝(2eq\r(2)A)2Req\f(T,3)＋(4A)2Req\f(2T,3)，解得I＝eq\f(2\r(30),3)A，選項D正確．【答案】D7．(多選)將硬導(dǎo)線中間一段折成半圓形，使其半徑為r(m)，讓它在磁感應(yīng)強度為B(T)、方向如圖3所示的勻強磁場中繞軸MN勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速為n(r/s)，導(dǎo)線在a，b兩處通過電刷與外電路連接，外電路接有阻值為R(Ω)的電阻，其余部分的電阻不計，則下列說法正確的是()【導(dǎo)學(xué)號：46042107】圖3A．通過電阻R的電流恒為eq\f(Bnπ2r2,R)B．電阻R兩端電壓的最大值為Bnπ2r2C．半圓導(dǎo)線從圖示位置轉(zhuǎn)過180°的過程中，通過電阻R的電荷量為eq\f(Bπr2,R)D．電阻R上消耗的電功率為eq\f(Bnπ2r22,2R)【解析】因為線圈勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的是正弦式交變電流，故選項A錯誤；感應(yīng)電動勢的最大值Em＝BSω＝B·eq\f(πr2,2)·2πn＝Bnπ2r2，且電路中除電阻R外其余部分的電阻不計，所以Um＝Em＝Bnπ2r2，選項B正確；由U＝eq\f(Um,\r(2))和P＝eq\f(U2,R)可得P＝eq\f(Bnπ2r22,2R)，選項D正確；導(dǎo)線由題圖所示位置轉(zhuǎn)過180°時，通過半圓的磁通量由Φ＝BS＝B·eq\f(πr2,2)＝eq\f(Bπr2,2)變?yōu)椋?，即ΔΦ＝Bπr2，由法拉第電磁感應(yīng)定律可得eq\x\to(E)＝eq\f(ΔΦ,Δt)，又eq\x\to(I)＝eq\f(\x\to(E),R)，所以導(dǎo)線由題圖所示位置轉(zhuǎn)過180°時通過電阻R的電荷量為q＝eq\x\to(I)Δt＝eq\f(\x\to(E),R)Δt＝eq\f(ΔΦ,RΔt)Δt＝eq\f(Bπr2,R)，選項C正確．【答案】BCD8．如圖4甲所示是某種型號的電熱毯的電路圖，電熱毯接在交變電源上，通過裝置P使加在電熱絲上的電壓的波形如乙圖所示．此時接在電熱絲兩端的交流電壓表的讀數(shù)為()【導(dǎo)學(xué)號：46042108】甲乙圖4A．110V B．156VC．220V D．311V【解析】交流電壓表測量的是交流電壓的有效值．題圖乙所示波形為正弦交變電流在時間軸上方的部分．取一個周期T的時間，根據(jù)有效值的定義有：eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(311,\r(2))))eq\s\up20(2),R)·eq\f(T,2)＝eq\f(u2,R)·T，所以u＝156V．選B.【答案】B9．正弦交流電的電壓隨時間變化的規(guī)律如圖5所示．由圖可知()圖5A．該交流電的電壓瞬時值的表達式為u＝100sin(25t)VB．該交流電的電壓的有效值為100VC．該交流電的方向每秒鐘改變25次D．該交流電加在擊穿電壓為110V的電容器兩端，電容器不會被擊穿【解析】由圖可知T＝4×10－2s，故f＝eq\f(1,T)＝25Hz，ω＝2πf＝50πrad/s，所以其表達式為u＝100eq\r(2)sin50πtV，故A錯誤；由圖像可知交流電的最大值為100eq\r(2)V，因此其有效值為eq\f(100\r(2),\r(2))V＝100V，故B正確；因為一個周期內(nèi)電流方向改變兩次，所以交流電的方向每秒鐘改變50次，故C錯誤；由圖像可知交流電的最大值為100eq\r(2)V，電容器要能正常工作，其擊穿電壓必須大于100eq\r(2)V，故D錯誤．【答案】B10．如圖6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(正向電阻可看做零，反向電阻可看做無窮大)，在A、B間加一正弦交流電壓u＝20eq\r(2)sin100πtV，則加在R2上的電壓有效值為()圖6A．10V B．20VC．15V D．5eq\r(10)V【解析】由u＝20eq\r(2)sin100πtV可知，電壓的有效值為20V．在一個周期T內(nèi)，當二極管導(dǎo)通eq\f(T,2)時，R2上的電壓有效值為U1＝20V；當二極管不導(dǎo)通eq\f(T,2)時，R2上的電壓有效值為U2＝10V．根據(jù)有效值的概念可得eq\f(U2,R)·T＝eq\f(U\o\al(2,1),R)·eq\f(T,2)＋eq\f(U\o\al(2,2),R)·eq\f(T,2)，解得U＝5eq\r(10)V，選項D正確．【答案】D二、非選擇題11.如圖7所示，矩形線框的匝數(shù)N＝250匝，ab＝12cm，ad＝10cm，線框置于B＝eq\f(2,π)T的勻強磁場中并繞垂直于磁場的軸以120r/min勻速轉(zhuǎn)動．線框通過滑環(huán)與外電路相連，外電路接有R＝12Ω的電阻及一只發(fā)光電壓和熄滅電壓都為12V的氖泡L.求：【導(dǎo)學(xué)號：46042109】圖7(1)當K接e時，電流表的讀數(shù)為多少？R的熱功率為多大？10min內(nèi)外力對線框做的功為多少？(2)當K接f時，氖泡閃光的頻率為多大？通電10min，氖泡發(fā)光的總時間為多少？(線框電阻不計)【解析】(1)當K接e時，電流表的讀數(shù)為I＝eq\f(Im,\r(2))＝eq\f(NBSω,\r(2)R)＝eq\f(250×\f(2,π)×××4π,\r(2)×12)A＝eq\r(2)A≈1.4AR的熱功率P＝I2R＝(eq\r(2))2×12W＝24W外力做的功都轉(zhuǎn)化為R上的熱量，故W＝Pt＝24×10×60J＝×104J.(2)當K接f時，取從中性面開始計時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E＝NBSωsinωt＝24sin4πt根據(jù)正弦曲線的變化規(guī)律，可知在交變電流的一個周期T內(nèi)，氖泡發(fā)光2次，每次發(fā)光的時間為eq\f(T,3).由于T＝eq\f(1,2)s，故氖泡閃光的頻率為4次．通電10min，氖泡發(fā)光的總時間為t＝10×60×(4×eq\f(1,3)×eq\f(1,2))s＝400s.【答案】(1)1.4A24W×104J(2)4次400s12．如圖8甲，電阻為R＝2Ω的金屬線圈與一平行粗糙軌道相連并固定在水平面內(nèi)，軌道間距為d＝0.5m，虛線右側(cè)存在垂直于紙面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B1＝T，磁場內(nèi)外分別靜置垂直于導(dǎo)軌的金屬棒P和Q，其質(zhì)量m1＝m2＝0.02kg，電阻R1＝R2＝2Ω.t＝0時起對左側(cè)圓形線圈區(qū)域施加一個垂直于紙面的交變磁場B2，使得線圈中產(chǎn)生如圖乙所示的正弦交變電流(從M端流出時為電流正方向)，整個過程兩根金屬棒都沒有滑動，不考慮P和Q電流的磁場以及導(dǎo)軌電阻．重力加速度g取10m/s2.甲乙圖8(1)若第1s內(nèi)線圈區(qū)域的磁場B2正在減弱，則其方向應(yīng)是垂直紙面向里還是向外？(2)假設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，金屬棒與導(dǎo)軌間的滑動摩擦因數(shù)至少應(yīng)是多少？(3)求前4s內(nèi)回路產(chǎn)生的總焦耳熱．【解析】(1)第1s內(nèi)線圈區(qū)域的磁場B2正在減弱，由圖乙知：線圈中電流方向沿順時針方向，根據(jù)楞次定律判斷得知，磁場B2的方向垂直紙面向里．(2)由圖乙知，線圈中