高考物理課標版一輪復(fù)習(xí)考點規(guī)范練35交變電流的產(chǎn)生及其描述

考點規(guī)范練35交變電流的產(chǎn)生及其描述一、單項選擇題1.某線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生交變電流的圖象如圖所示。由圖中信息可以判斷()A.在A和C時刻,線圈處于中性面位置B.在B和D時刻,穿過線圈的磁通量為零C.從A→D時間內(nèi),線圈轉(zhuǎn)過的角度為πD.1s內(nèi)交變電流方向改變50次2.如圖甲所示,一矩形線圈abcd放置在勻強磁場中,并繞過ab、cd中點的軸OO'以角速度ω逆時針勻速轉(zhuǎn)動。若以線圈平面與磁場夾角θ=45°時(如圖乙)為計時起點,并規(guī)定當(dāng)電流自a流向b時電流方向為正。則能夠正確反映線圈中電流變化規(guī)律的圖象是()3.電阻R1、R2與交流電源按照圖甲所示方式連接,R1=10Ω,R2=20Ω。閉合開關(guān)S后,通過電阻R2的電流i隨時間t變化的情況如圖乙所示。則()A.通過R1的電流有效值是1B.R1兩端的電壓有效值是6VC.通過R2的電流有效值是1D.R2兩端的電壓最大值是6V4.如圖甲所示,標有“220V40W”的燈泡和標有“20μF300V”的電容器并聯(lián)到交流電源上,V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()A.t=時刻,V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.V的示數(shù)保持110V不變5.如圖所示電路,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(正向電阻可看作零,反向電阻可看作無窮大),在A、B間加一正弦式交變電流u=20sin100πtV,則加在R2上的電壓有效值為()A.10V B.20VC.15V D.5V6.如圖為一交流電壓隨時間變化的圖象,每個周期內(nèi),前三分之一周期電壓按正弦規(guī)律變化,后三分之二周期電壓恒定。根據(jù)圖中數(shù)據(jù)可得,此交流電壓的有效值為()A.7.5V B.8V C7.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。若甲、乙圖中的U0、T所表示的電壓、周期值是相同的,則以下說法正確的是()A.第一次,燈泡兩端的電壓有效值是B.第二次,燈泡兩端的電壓有效值是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∶5二、多項選擇題8.一個矩形線圈在勻強磁場中轉(zhuǎn)動,它產(chǎn)生的交流電動勢為e=220sin100πtV。關(guān)于這個交變電流,下列說法正確的是()A.交變電流的頻率為100HzB.該電動勢的有效值為220VC.線圈轉(zhuǎn)動的角速度ω=50πrad/sD.t=0時,線圈平面處于中性面9.如圖所示,單匝矩形閉合導(dǎo)線框abcd全部處于水平方向的勻強磁場中,線框面積為S,電阻為R。線框繞與cd邊重合的豎直固定轉(zhuǎn)軸以角速度ω從中性面開始勻速轉(zhuǎn)動,線框轉(zhuǎn)過時的感應(yīng)電流為I。下列說法正確的是()A.線框中感應(yīng)電流的有效值為2IB.線框轉(zhuǎn)動過程中穿過線框的磁通量的最大值為C.從中性面開始轉(zhuǎn)過的過程中,通過導(dǎo)線橫截面的電荷量為D.線框轉(zhuǎn)一周的過程中,產(chǎn)生的熱量為10.圖甲是小型交流發(fā)電機的示意圖,兩磁極N、S間的磁場可視為水平方向的勻強磁場,A為交流電流表,線圈繞垂直于磁場的水平軸OO'沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動,從圖示位置開始計時,產(chǎn)生的交變電流隨時間變化的圖象如圖乙所示,以下判斷正確的是()A.電流表的示數(shù)為10AB.線圈轉(zhuǎn)動的角速度為50πrad/sC.0.01s時線圈平面與磁場方向平行D.0.02s時電阻R中電流的方向自右向左11.如圖所示,邊長為l的正方形單匝線圈abcd,其電阻為r,外電路的電阻為R,ab的中點和cd的中點的連線O'O恰好位于勻強磁場的邊界線上,磁場的磁感應(yīng)強度為B。若線圈從圖示位置開始以角速度ω繞軸O'O勻速轉(zhuǎn)動,則以下判斷正確的是()A.圖示位置線圈中的感應(yīng)電動勢最大,為Em=Bl2ωB.閉合電路中感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式為e=Bl2ωsinωtC.線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過180°的過程中,流過電阻R的電荷量為q=D.線圈轉(zhuǎn)動一周的過程中,電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q=三、非選擇題12.如圖甲所示,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。已知線圈的匝數(shù)n=100,總電阻r=1.0Ω,所圍成矩形的面積S=0.040m2,小燈泡的電阻R=9.0Ω,磁感應(yīng)強度隨時間按如圖乙所示的規(guī)律變化,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢瞬時值的表達式為e=nBmScost,其中Bm甲乙(1)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的最大值;(2)小燈泡消耗的電功率;(3)在磁感應(yīng)強度變化的0~時間內(nèi),通過小燈泡的電荷量。13.(2017·北京海淀期末)如圖所示,位于豎直平面內(nèi)的矩形金屬線圈,邊長l1=0.40m、l2=0.25m,其匝數(shù)n=100匝,總電阻r=1.0Ω,線圈的兩個末端分別與兩個彼此絕緣的銅環(huán)C、D(集流環(huán))焊接在一起,并通過電刷和R=3.0Ω的定值電阻相連接。線圈所在空間存在水平向右的勻強磁場,磁感應(yīng)強度B=1.0T,在外力驅(qū)動下線圈繞豎直固定中心軸O1O2勻速轉(zhuǎn)動,角速度ω(1)求電阻R兩端電壓的最大值;(2)從線圈通過中性面(即線圈平面與磁場方向垂直的位置)開始計時,求經(jīng)過周期通過電阻R的電荷量;(3)求在線圈轉(zhuǎn)動一周的過程中,整個電路產(chǎn)生的焦耳熱。##考點規(guī)范練35交變電流的產(chǎn)生及其描述1.C解析在A和C時刻,線圈中感應(yīng)電流最大,磁通量為零,線圈處于與磁感線方向平行的平面位置,故A錯誤;在B和D時刻,線圈中感應(yīng)電流為零,穿過線圈的磁通量最大,故B錯誤;從A→D時間內(nèi)轉(zhuǎn)過周期,即線圈轉(zhuǎn)過的角度為π,故C正確;由題圖可知周期T=0.02s,頻率為f==50Hz,正弦交變電流一個周期電流方向改變2次,所以1s內(nèi)交變電流方向改變100次,故D錯誤。2.D解析t=0時刻,根據(jù)題圖乙表示的轉(zhuǎn)動方向,由右手定則得出此時線圈中電流方向為a→d→c→b→a,與規(guī)定的電流正方向相反,電流為負值。又因為此時ad、bc兩邊的切割速度方向與磁場方向成45°夾角,由E=2Blv⊥,可得E=2×Blv=Em,即此時電流是最大值的倍。由題圖乙還能觀察到,線圈在接下來45°的轉(zhuǎn)動過程中,ad、bc兩邊的切割磁場的速度越來越小,所以感應(yīng)電動勢應(yīng)減小,感應(yīng)電流應(yīng)減小。綜上所述可知,D項正確。3.B解析首先從交變電流圖象中找出交變電流的最大值,即通過R2的電流最大值為0.6A,由正弦式交變電流最大值與有效值的關(guān)系Im=I可知,其有效值為0.6A,由于R1與R2串聯(lián),所以通過R1和R2的電流有效值也是0.6A,選項A、C錯;R1兩端電壓有效值為U1=IR1=6V,選項B對;R2兩端電壓最大值為U2m=ImR2=0.4.B解析V的示數(shù)應(yīng)是電壓的有效值220V,故A、D錯;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=220V≈311V,大于300V,故電容有可能被擊穿,C錯。5.D解析電壓值取正值時,即在前半個周期內(nèi),二極管電阻為零,R2上的電壓等于輸入電壓值,電壓值取負值時,即在后半周期內(nèi),二極管電阻無窮大可看作斷路,R2上的電壓等于輸入電壓值的一半,據(jù)此可設(shè)加在R2的電壓有效值為U,根據(jù)電流的熱效應(yīng),在一個周期內(nèi)滿足T=,可求出U=5V。故選項D正確。6.C解析根據(jù)電流的熱效應(yīng)有T,解得U2=60V2,所以U=2V,C項正確。7.D解析第一次,燈泡兩端電壓的有效值為U1=,功率P1=。第二次,設(shè)燈泡兩端電壓的有效值為U2,則T,解得U2=U0,功率P2=,則P1∶P2=1∶5,故A、B、C錯誤,D正確。8.BD解析由2πf=100πrad/s知,該交變電流的頻率為50Hz,A錯;電動勢有效值E==220V,B對;線圈轉(zhuǎn)動的角速度ω=100πrad/s,C錯;t=0時,e=0,此時線圈處于中性面,D對。9.BC解析根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得產(chǎn)生的電動勢e=BSωsinωt,電流i=sinωt,線框轉(zhuǎn)過時的感應(yīng)電流為I=,電流的有效值I'=,故選項A錯誤;線框轉(zhuǎn)動過程中穿過線框的磁通量的最大值為BS,又I=,解得BS=,故選項B正確;從中性面開始轉(zhuǎn)過的過程中,通過導(dǎo)線橫截面的電荷量為q=,故選項C正確;轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生的熱量Q=I'2RT,代入解得Q=,故選項D錯誤。10.AC解析根據(jù)it圖象可知,電流最大值Im=10A,有效值I==10A,A選項正確;交變電流的周期T=2×102s,角速度ω==100πrad/s,B選項錯誤;從圖示位置開始轉(zhuǎn)動時,經(jīng)0.01s線圈回到水平狀態(tài),線圈平面與磁場方向平行,C選項正確;根據(jù)右手定則,在0.02s時,線圈經(jīng)過一個周期,即在圖示位置,電阻R中的電流方向自左向右11.BD解析在題圖所示位置,線圈中通過的磁通量最大,但感應(yīng)電動勢為零,A錯誤;線圈所圍成的閉合電路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大值為Em=Bl2ω,故對應(yīng)的瞬時值表達式為e=Bl2ωsinωt,B正確;由q=可得線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過180°的過程中,流過電阻R的電荷量q=,C錯誤;電阻R上產(chǎn)生的熱量應(yīng)利用有效值求解,即轉(zhuǎn)動一周的過程中產(chǎn)生的熱量Q=R×,D正確。12.解析(1)由圖象知,線圈中產(chǎn)生的交變電流的周期T=3.14×102s,所以Em=nBmSω==8.0V。(2)電流的最大值Im==0.80A,有效值I=A,小燈泡消耗的電功率P=I2R=2.(3)在0~時間內(nèi),電動勢的平均值,平均電流,流過燈泡的電荷量Q=Δt==4.0×10-3答案(1)8.0V(2)2.88W(3)4.0×10-13.解析(1)線圈中感應(yīng)電動勢的最大值Em=nBS