（江蘇專用）高考物理一輪復(fù)習(xí) 第10章 交變電流 傳感器 交變電流 傳感器 基礎(chǔ)課時26 交變電流的產(chǎn)生和描述（含解析）-人教版高三物理試題

第10章交變電流傳感器交變電流傳感器基礎(chǔ)課時26交變電流的產(chǎn)生和描述一、單項(xiàng)選擇題1．某交變電壓為u＝8sin157t(V)，則()A．用此交變電流作打點(diǎn)計時器的電源時，打點(diǎn)周期為0.02sB．此交變電流可作為電磁打點(diǎn)計時器的工作電源C．把額定電壓為8V的小燈泡接在此電源上，小燈泡正常發(fā)光D．把擊穿電壓為6V的電容器接在此電源上，電容器正常工作解析根據(jù)u＝8sin157t(V)可知eq\f(2π,T)＝157rad/s，解得周期為T＝0.04s，選項(xiàng)A錯誤；電磁打點(diǎn)計時器所接交流電源的頻率不一定是50Hz，若用該交變電流作為電源，則打點(diǎn)時間間隔為0.04s，選項(xiàng)B正確；該交變電流的電壓最大值為Um＝8V，有效值為U＝4eq\r(2)V；額定電壓8V指的是有效值，選項(xiàng)C錯誤；電容器擊穿電壓為6V，比最大值8V要小，因此該電容器不能正常工作，選項(xiàng)D錯誤。答案B2.(2016·廣東湛江調(diào)研)如圖1，實(shí)驗(yàn)室一臺手搖交流發(fā)電機(jī)的內(nèi)阻r＝1.0Ω，外接R＝9.0Ω的電阻。閉合開關(guān)S，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子以某一轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生的電動勢e＝10eq\r(2)sin10πt(V)，則()圖1A．該交變電流的頻率為10HzB．該電動勢的最大值為10VC．外接電阻R所消耗的電功率為10WD．電路中理想交流電流表的示數(shù)為1A解析由發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢表達(dá)式e＝10eq\r(2)sin10πt(V)可知，該交變電流為正弦式交變電流，其感應(yīng)電動勢的瞬時值基本表達(dá)式為e＝Emsinωt，由兩式對照可知Em＝10eq\r(2)V，ω＝10πrad/s，又由于ω＝2πf，解得f＝5Hz，故選項(xiàng)A、B錯誤；理想交流電流表測量的是電路中總電流的有效值，根據(jù)閉合電路的歐姆定律有I＝eq\f(E,R＋r)＝1A，外接電阻R所消耗的電功率P＝I2R＝9W，故選項(xiàng)C錯誤，D正確。答案D3．小型交流發(fā)電機(jī)的矩形金屬線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與時間的關(guān)系是正弦函數(shù)。將發(fā)電機(jī)與一個標(biāo)有“6V，6W”的小燈泡連接形成閉合回路，不計電路的其他電阻。當(dāng)線圈的轉(zhuǎn)速為n＝5r/s時，小燈泡恰好正常發(fā)光，則電路中電流的瞬時值表達(dá)式為()A．i＝sin5t(A)B．i＝sin10πt(A)C．i＝1.41sin5t(A)D．i＝1.41sin10πt(A)解析因?yàn)樾襞菡０l(fā)光，所以電路中電流的有效值為I＝eq\f(P,U)＝1A，則電流的最大值為Im＝eq\r(2)A≈1.41A。因?yàn)檗D(zhuǎn)速n＝5r/s，且ω＝2nπ，所以ω＝10πrad/s，故電路中電流的瞬時值表達(dá)式為i＝1.41sin10πt(A)，選項(xiàng)D正確。答案D4．如圖2甲所示，標(biāo)有“220V40W”的燈泡和標(biāo)有“20μF300V”的電容器并聯(lián)到交流電源上，為交流電壓表，交流電源的輸出電壓如圖乙所示，閉合開關(guān)。下列判斷正確的是()圖2A．t＝eq\f(T,2)時刻，的示數(shù)為零B．燈泡恰好正常發(fā)光C．電容器不可能被擊穿D.的示數(shù)保持110eq\r(2)V不變解析的示數(shù)應(yīng)是電壓的有效值220V，故A、D錯誤；電壓的有效值恰好等于燈泡的額定電壓，燈泡正常發(fā)光，B正確；電壓的峰值Um＝220eq\r(2)V≈311V，大于電容器的額定電壓，故有可能被擊穿，C錯誤。答案B5．(2016·安徽屯溪一中月考)如圖3所示是某小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖，其矩形線圈abcd的面積為S＝0.03m2，共有10匝，線圈總電阻為r＝1Ω，線圈處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為eq\f(2\r(2),π)T的勻強(qiáng)磁場中，可繞與磁場方向垂直的固定對稱軸OO′轉(zhuǎn)動，線圈在轉(zhuǎn)動時可以通過滑環(huán)和電刷保持與外電路電阻R＝9Ω的連接。在外力作用下線圈以恒定的角速度ω＝10πrad/s繞軸OO′勻速轉(zhuǎn)動時，下列說法中正確的是()圖3A．電阻R的發(fā)熱功率是3.6WB．交流電流表的示數(shù)是0.6AC．用該交流發(fā)電機(jī)給電磁打點(diǎn)計時器供電時，打點(diǎn)的時間間隔一定為0.02sD．如果將電阻R換成標(biāo)有“6V3W”字樣的小燈泡，小燈泡能正常工作解析線圈中的感應(yīng)電動勢最大值為Em＝nBSω＝6eq\r(2)V，所以電動勢有效值為E＝6V，電流表的讀數(shù)I＝eq\f(E,R＋r)＝0.6A，電阻R的發(fā)熱功率P＝I2R＝3.24W，所以A錯誤，B正確；T＝eq\f(2π,ω)＝0.2s，故用該電源給電磁打點(diǎn)計時器供電時，打點(diǎn)的時間間隔是0.2s，因此C錯誤；電動勢有效值是6V，但由于線圈有電阻，所以“6V3W”的小燈泡不能正常工作，D錯誤。答案B6．(2016·安徽池州期末)一臺小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖象如圖4甲所示。已知發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻為5.0Ω，現(xiàn)外接一只電阻為95.0Ω的燈泡，如圖乙所示，則()圖4A．電壓表V的示數(shù)為220VB．電路中的電流方向每秒鐘改變50次C．燈泡實(shí)際消耗的功率為484WD．發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的電熱為24.2J解析產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢有效值為220V，通過燈泡中的電流I＝eq\f(E,R＋r)＝2.2A，電壓表示數(shù)為U＝IR＝2.2×95V＝209V，選項(xiàng)A錯誤；交變電流頻率為50Hz，電路中的電流方向每秒鐘改變100次，選項(xiàng)B錯誤；燈泡實(shí)際消耗的功率為P＝UI＝209×2.2W＝460W，選項(xiàng)C錯誤；發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的電熱為Q＝I2rt＝2.22×5×1J＝24.2J，選項(xiàng)D正確。答案D二、多項(xiàng)選擇題7.(2016·山東青島一模)一交變電流的圖象如圖5所示，由圖可知()圖5A．用電流表測該電流其示數(shù)為14.1AB．該交變電流的頻率為50HzC．該交變電流通過10Ω電阻時，電阻消耗的電功率為1000WD．該交變電流瞬時值表達(dá)式為i＝14.1sin628t(A)解析根據(jù)圖象知交變電流的有效值為10A，則電流表示數(shù)為有效值10A，A項(xiàng)錯誤；周期T＝0.01s，頻率為100Hz，B項(xiàng)錯誤；通過10Ω的電阻，電功率P＝I2R＝1000W，C項(xiàng)正確；瞬時值表達(dá)式為i＝Imsinωt＝14.1sin200πt(A)＝14.1sin628t(A)，D項(xiàng)正確。答案CD8.如圖6所示是交流發(fā)電機(jī)的原理示意圖，KLMN是一個豎直的矩形導(dǎo)線框，全部處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的水平向右的勻強(qiáng)磁場中，線框的水平邊長為a，豎直邊長度為b，線框繞豎直固定軸按俯視的逆時針方向以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，在MN邊與磁場方向的夾角到達(dá)30°時，NK邊在紙面外，ML邊在紙面里。下面結(jié)論正確的是()圖6A．此時線框中電流方向是由M指向NB．此時產(chǎn)生的瞬時電動勢為eq\f(\r(3),2)BωabC．此時穿過線框的磁通量為eq\f(1,2)BabD．此時ML邊所受的安培力方向垂直紙面向里解析根據(jù)楞次定律判定電流方向是由N指向M，選項(xiàng)A錯誤；瞬時感應(yīng)電動勢e＝Bωabcos30°＝eq\f(\r(3),2)Bωab，選項(xiàng)B正確；此時磁通量Φ＝Babsin30°＝eq\f(1,2)Bab，選項(xiàng)C正確；根據(jù)左手定則判定ML邊所受的安培力方向?yàn)榇怪奔埫嫦蛲?，選項(xiàng)D錯誤。答案BC9.如圖7所示，N匝矩形導(dǎo)線框以角速度ω在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中繞軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，線框面積為S，線框的電阻、電感均不計，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?，即正向電阻為零，反向電阻無窮大。下列說法正確的是()圖7A．交流電流表的示數(shù)I＝eq\f(ω,2R)NBSB．一個周期內(nèi)通過R的電荷量q＝eq\f(2NBS,R)C．R兩端電壓的有效值U＝eq\f(ω,\r(2))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，eq\f(1,2)(eq\f(NBSω,\r(2)R))2RT＝I2RT，I＝eq\f(NBSω,2R)，A正確，D錯誤；電阻R兩端電壓的有效值U＝IR＝eq\f(NBSω,2)，C錯誤；一個周期內(nèi)通過R的電荷量q＝eq\f(NΔΦ,R)＝eq\f(2NBS,R)，B正確。答案AB10．(2014·天津理綜，7)如圖8甲所示，在勻強(qiáng)磁場中，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，產(chǎn)生的交變電動勢圖象如圖乙中曲線a、b所示，則()圖8A．兩次t＝0時刻線圈平面均與中性面重合B．曲線a、b對應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為2∶3C．曲線a表示的交變電動勢頻率為25HzD．曲線b表示的交變電動勢有效值為10V解析線圈位于中性面時，磁通量最大、電動勢為零，結(jié)合e－t圖知，A正確；轉(zhuǎn)速之比等于周期的反比，故該比值為3∶2，B錯誤；頻率為周期的倒數(shù)，a的周期為0.04s，頻率為25Hz，C正確；正弦交流電動勢的有效值為E＝eq\f(Em,\r(2))＝eq\f(NBSω,\r(2))，已知Ea＝eq\f(15,\r(2))V，且ωb＝eq\f(2,3)ωa，故可知Eb＝eq\f(2,3)×eq\f(15,\r(2))V＝eq\f(10,\r(2))V，D錯誤。答案AC11.如圖9所示，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。若圖甲、乙中的U0、T所表示的電壓、周期值是相等的，則以下說法正確的是()圖9A．第一次燈泡兩端的電壓有效值是eq\f(\r(2),2)U0B．第二次燈泡兩端的電壓有效值是eq\f(3,2)U0C．第一次和第二次燈泡的電功率之比是2∶9D．第一次和第二次燈泡的電功率之比是1∶5解析第一次所加正弦交流電壓的有效值為U1＝eq\f(\r(2),2)U0，A項(xiàng)正確；設(shè)第二次所加交流電壓的有效值為U2，則根據(jù)有效值的定義有eq\f(Ueq\o\al(2,2),R)T＝eq\f(（2U0）2,R)·eq\f(T,2)＋eq\f(Ueq\o\al(2,0),R)·eq\f(T,2)，解得U2＝eq\f(\r(10),2)U0，B項(xiàng)錯誤；根據(jù)電功率的定義式P＝eq\f(U2,R)可知，P1∶P2＝1∶5，C項(xiàng)錯誤，D項(xiàng)正確。答案AD12．如圖10甲所示，將阻值為R＝5Ω的電阻接到內(nèi)阻不計的正弦交變電源上，電流隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示，電流表串聯(lián)在電路中測量電流的大小。對此，下列說法正確的是()圖10A．電阻R兩端電壓變化規(guī)律的函數(shù)表達(dá)式為u＝2.5sin200πt(V)B．電阻R消耗的電功率為1.25WC．如圖丙所示，若此交變電流由一矩形線框在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生，當(dāng)線圈的轉(zhuǎn)速提升一倍時，電流表的示數(shù)為1AD．這一交變電流與圖丁所示電流比較，其有效值之比為eq\f(1,\r(2))解析圖乙所示電流的最大值為Im＝0.5A，周期為T＝0.01s，其角速度為ω＝eq\f(2π,T)＝200πrad/s，由歐姆定律得Um＝ImR＝2.5V。所以R兩端電壓瞬時值的表達(dá)式為u＝2.5sin200πt(V)，選項(xiàng)A正確；該電流的有效值為I＝eq\f(Im,\r(2))