2020-2022北京高二（上）期末物理匯編：交變電流的描述

第1頁/共1頁2020-2022北京高二（上）期末物理匯編交變電流的描述一、單選題1．（2022·北京西城·高二期末）某旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)，當(dāng)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角速度為ω時(shí)，其產(chǎn)生的電動(dòng)勢隨時(shí)間變化的關(guān)系式為。那么當(dāng)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角速度減為時(shí)，其產(chǎn)生的電動(dòng)勢隨時(shí)間變化的關(guān)系式為（）A． B．C． D．2．（2022·北京師大附中高二期末）家庭電路中電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為，則交流電壓的有效值是（）A． B． C． D．3．（2021·北京市第十二中學(xué)高二期末）兩個(gè)完全相同的電熱器分別通以圖甲、乙所示的交變電流。兩電熱器的電功率之比為（）A．1∶ B．5∶4 C．3∶4 D．3∶24．（2021·北京·高二期末）如圖甲所示為一臺小型發(fā)電機(jī)的示意圖，單匝線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。若從中性面開始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示。已知發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻不計(jì)，外接燈泡的電阻為R=2Ω，理想電壓表與燈泡并聯(lián)。則下列判斷正確的是（）A．t=0.01s時(shí)，線圈位置與中性面垂直B．t=0.005s時(shí)，理想電壓表讀數(shù)為6VC．燈泡的電功率為18WD．0~0.005s內(nèi)，通過燈泡的電荷量為0.015C5．（2021·北京·楊鎮(zhèn)第一中學(xué)高二期末）如圖所示為交流發(fā)電機(jī)的示意圖，從線圈通過如圖所示的位置開始計(jì)時(shí)．如果發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電流的頻率為50Hz，電動(dòng)勢的最大值為400V，則發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢瞬時(shí)值表達(dá)式為A．e=400sin50t（V） B．e=400cos50t（V）C．e=400sin100t（V） D．e=400cos100t（V）6．（2020·北京·中央民族大學(xué)附屬中學(xué)高二期末）如圖所示，把電阻R、電感線圈L、電容器C分別串聯(lián)一個(gè)燈泡后并聯(lián)在電路中。接入交流電源后，三盞燈亮度相同。若保持交流電源的電壓不變，使交變電流的頻率減小，則下列判斷正確的是（）A．燈泡L1將變暗 B．燈泡L2將變暗C．燈泡L3將變暗 D．燈泡亮度都不變7．（2020·北京·匯文中學(xué)高二期末）如圖所示為一交流發(fā)電機(jī)的原理示意圖，其中矩形線圈abcd的邊長ab=cd=50cm，bc=ad=20cm，匝數(shù)n=100線圈的總電阻r=0.20Ω，線圈在磁感強(qiáng)度B=0.050T的勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的轉(zhuǎn)軸OO’勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度ω=100πrad/s。線圈兩端通過電刷E、F與阻值R=4.8Ω的定值電阻連接。計(jì)算時(shí)π取3，則（）A．圖中時(shí)刻穿過線圈的磁通量為0.5WbB．若從線圈經(jīng)過中性面開始計(jì)時(shí)，則線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢隨時(shí)間變化的函數(shù)表達(dá)式為e=150cos300t（V）C．此發(fā)電機(jī)在上述工作狀態(tài)下的輸出功率為2160WD．若從線圈經(jīng)過中性面開始計(jì)時(shí)，經(jīng)過周期時(shí)間通過電阻R的電荷量為0.20C8．（2020·北京·中央民族大學(xué)附屬中學(xué)高二期末）如圖所示，處在勻強(qiáng)磁場中的矩形線圈abcd，以恒定的角速度繞中心對稱軸轉(zhuǎn)動(dòng)，在t=0時(shí)刻，線圈平面與磁場重合，ab邊垂直紙面向里，cd邊垂直紙面向外運(yùn)動(dòng)。若規(guī)定a→b→c→d→a為正方向，則線圈中感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化的圖線是（）A． B．C． D．二、多選題9．（2020·北京·中央民族大學(xué)附屬中學(xué)高二期末）圖甲、圖乙分別表示兩種電壓的波形，其中圖甲所示電壓按正弦規(guī)律變化。下列說法正確的是（）A．圖甲表示的是交流電，圖乙表示的是直流電B．圖甲所示電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u=220sin100πt（V）C．圖甲、乙兩種電壓的有效值分別為220V和4VD．圖甲、乙兩種電壓分別給同一電阻絲供電，熱功率之比是442：110．（2020·北京·101中學(xué)高二期末）在勻強(qiáng)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(dòng)，如圖甲所示，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢的圖象如圖乙所示，則（）A．線框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢有效值為311V B．線框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢的頻率為50HzC．t=0.01s時(shí)線框平面與中性面重合 D．t=0.15s時(shí)線框平面與中性面重合11．（2020·北京·101中學(xué)高二期末）圖甲和圖乙是演示電感器對交變電流的阻礙作用的兩個(gè)電路圖。把帶鐵芯的線圈L與小燈泡串聯(lián)起來，先把它們接到直流電源上，如圖甲所示；再把它們接到交流電源上，如圖乙所示。取直流電源的電壓與交流電壓的有效值相等，觀察比較兩種情況下電路穩(wěn)定時(shí)燈泡的亮度。下列敘述正確的是（）A．接直流時(shí)，燈泡更亮一些B．接交流時(shí)，燈泡更亮一些C．接交流時(shí)，增加交流電的頻率，燈泡更亮一些D．接交流時(shí)，增加交流電的頻率，燈泡更暗一些三、解答題12．（2022·北京·人大附中高二期末）如圖所示為一個(gè)小型交流發(fā)電機(jī)的原理圖，其矩形線圈的面積為S，共有n匝，線圈總電阻為r，可繞與磁場方向垂直的固定對稱軸轉(zhuǎn)動(dòng)；線圈處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以通過滑環(huán)K和電刷L保持與外電路電阻R的連接。在外力作用下線圈以恒定的角速度繞軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。（不計(jì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸及滑環(huán)與電制的摩擦）（1）從線圈經(jīng)過圖示位置開始計(jì)時(shí)，寫出線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢隨時(shí)間變化的函數(shù)表達(dá)式；（2）交流電的有效值與絕對值的平均值的比例稱為波形因數(shù)。從線圈經(jīng)過圖示位置開始計(jì)時(shí)，求經(jīng)過周期時(shí)間該交流電的波形因數(shù)；（3）求線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)完整N圈的過程中外力所做的功W。13．（2021·北京西城·高二期末）如圖所示，KLMN是一個(gè)豎直的矩形導(dǎo)線框，全部處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平方向的勻強(qiáng)磁場中，線框面積為S，MN邊水平，線框繞豎直固定軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。從MN邊與磁場方向的夾角為30°時(shí)開始計(jì)時(shí)：(1)在下圖中畫出0時(shí)刻，沿固定軸從上向下看線框的俯視圖，并標(biāo)出電流方向。(2)求經(jīng)過時(shí)間t，線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢瞬時(shí)值表達(dá)式。14．（2020·北京·中央民族大學(xué)附屬中學(xué)高二期末）交流發(fā)電機(jī)矩形線圈邊長ab=cd=0.4m,bc=ad=0.2m,共50匝,線圈電阻r=1Ω,線圈在B=0.2T的勻強(qiáng)磁場中,繞垂直磁場方向的軸OO′以200rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng),外接電阻R=7Ω,如圖所示．求:（1）從圖示位置開始計(jì)時(shí),線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢大小隨時(shí)間變化的函數(shù)表達(dá)式;（2）電壓表讀數(shù);（3）電阻R上的電功率．15．（2020·北京·101中學(xué)高二期末）如圖所示為一交流發(fā)電機(jī)的原理示意圖，其中矩形線圈abcd的邊長ab=cd=50cm，bc=ad=20cm，匝數(shù)n=100，線圈的總電阻r=0.20Ω，線圈在磁感強(qiáng)度B=0.050T的勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的轉(zhuǎn)軸OOˊ勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度ω＝100πrad/s．線圈兩端通過電刷E、F與阻值R=4.8Ω的定值電阻連接．計(jì)算時(shí)π取3．（1）從線圈經(jīng)過中性面開始計(jì)時(shí)，寫出線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢隨時(shí)間變化的函數(shù)表達(dá)式；（2）求此發(fā)電機(jī)在上述工作狀態(tài)下的輸出功率；（3）求從線圈經(jīng)過中性面開始計(jì)時(shí)，經(jīng)過周期時(shí)間通過電阻R的電荷量．

參考答案1．A【詳解】線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值為當(dāng)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角速度減為時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值變?yōu)殡妱?dòng)勢隨時(shí)間變化的關(guān)系式變?yōu)楣蔬xA。2．B【詳解】根據(jù)表達(dá)式可知，該電壓為正弦交流電，則有效值為故選B。3．B【詳解】根據(jù)有效值的定義，甲圖則有解得有效值為乙圖為正弦交流電，電流有效值為通過兩電熱器的電流有效值之比為根據(jù)功率公式P=I2R得到故選B。4．C【詳解】A．t=0.01s時(shí)，電動(dòng)勢為0，磁通量最大，則線圈位置與中性面重合。故A錯(cuò)誤；B．任何時(shí)候，電壓表的讀數(shù)為有效值，而不是峰值6V，故B錯(cuò)誤；C．電壓的有效值為燈泡的電功率為故C正確；D．0~0.005s內(nèi)，平均電動(dòng)勢為平均電流為通過燈泡的電荷量為又聯(lián)立解得故D錯(cuò)誤。故選C。5．D【詳解】因f=50Hz，可知，線圈從垂直中性面開始轉(zhuǎn)動(dòng)，則瞬時(shí)值表達(dá)式是：e=400cos100t（V），故選D.6．B【詳解】若保持交流電源的電壓不變，使交變電流的頻率減小，對電阻沒有影響，而電容器對其阻礙變大，線圈對其阻礙變小。所以燈泡L1將變亮，燈泡L2將變暗，燈泡L3將亮度不變。故B正確ACD錯(cuò)誤。故選B。7．C【詳解】A．圖中時(shí)刻穿過線圈的磁通量為故A錯(cuò)誤；B．若從線圈經(jīng)過中性面開始計(jì)時(shí)，則線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢隨時(shí)間變化的函數(shù)表達(dá)式為故B錯(cuò)誤；C．線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢的有效值為由閉合電路歐姆定律可知回路中的電流為聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得交流發(fā)電機(jī)的輸出功率為故C正確；D．若從線圈經(jīng)過中性面開始計(jì)時(shí)，經(jīng)過周期時(shí)間通過電阻R的電荷量為故D錯(cuò)誤。故選C。8．C【詳解】cd邊離開紙面向外運(yùn)動(dòng)開始計(jì)時(shí)，由圖可知線圈磁通量在變大，則感應(yīng)電流的磁場會阻礙其變大，即感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向相反，根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流方向是a→b→c→d→a，與規(guī)定的正方向相同，在初始時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢最大，感應(yīng)電流也最大，故C正確，ABD錯(cuò)誤。故選C。9．BD【詳解】A．因?yàn)閮蓤D中表示的電流大小和方向都隨時(shí)間周期性變化，因此都為交流電，故A錯(cuò)誤；B．由圖可知圖甲所示電壓的周期是0.02s，則有：所以瞬時(shí)值表達(dá)式為：故B正確；C．根據(jù)正弦電流有效值公式可知圖甲的有效值為：,根據(jù)有效值定義可知對于乙圖交流電有：計(jì)算得出：，即甲、乙兩種電壓的有效值分別為220V和5V，故C錯(cuò)誤；D．根據(jù)：可知熱功率之比為：故D正確。故選BD。10．BC【詳解】A．由圖乙可知，線框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢最大值為311V，有效值為A錯(cuò)誤；B．線框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢的周期為0.02s，頻率為50Hz，B正確；C．t=0.01s時(shí)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值為零，線框平面與中性面重合，C正確；D．t=0.15s時(shí)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值最大，線框平面與中性面垂直，D錯(cuò)誤。故選BC。11．AD【詳解】AB．線圈對交流電的阻礙作用大，所以接直流時(shí)，燈泡更亮一些，則A正確；B錯(cuò)誤；CD．根據(jù)感抗公式接交流時(shí)，增加交流電的頻率，線圈的感抗越大，對交流電的阻礙越大，則燈泡更暗一些，所以C錯(cuò)誤；D正確；故選AD。12．（1）；（2）；（3）【詳解】（1）感應(yīng)電動(dòng)勢是圖示位置即垂直與中性面開始計(jì)時(shí)，故瞬時(shí)值按余弦規(guī)律變化，故函數(shù)表達(dá)式為（2）經(jīng)過周期時(shí)間，電動(dòng)勢的有效值為周期時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間為電動(dòng)勢的有效值為經(jīng)過周期時(shí)間該交流電的波形因數(shù)（3）線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)完整N圈的過程中外力所做的功等于線圈產(chǎn)生的電能13．(1)；(2)【詳解】(1)0時(shí)刻，沿固定軸從上向下看線框的俯視圖及電流方向如下圖(2)感應(yīng)電動(dòng)勢的峰值為由于從MN邊與磁場方向的夾角為30°時(shí)開始計(jì)時(shí)，則線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢瞬時(shí)值表達(dá)式為14．（1）（2）98.98V;（3）1400W【詳解】（1）根據(jù)ω=2πn得：ω=200rad/s電動(dòng)勢最大值Em=NBSω=50×0.2×0.2×0.4×200=160V從圖示位置開始計(jì)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值為：e=160cos200t（2）電壓表測量的是有效值，所以（3）求電功率用有效值，所以PR＝I2R==1400W點(diǎn)睛：本題求解電動(dòng)勢瞬時(shí)值時(shí)要注意線圈的起始位