【物理】2020届一轮复习人教新课标描述交变电流的物理量课时练（解析版) 12页

‎2020届一轮复习人教新课标 描述交变电流的物理量 课时练（解析版)‎ ‎1．如图所示，在匀强磁场中匀速转动的单匝纯电阻矩形线圈的周期为T，转轴O1O2垂直于磁场方向，线圈电阻为2 Ω。从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60°时的感应电流为1 A。下列说法正确的是（ ）‎ A．线圈消耗的电功率为1 W B．线圈中感应电流的有效值为2 A C．任意时刻线圈中的感应电动势为e＝2cost(V)‎ D．任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ＝sint (Wb)‎ ‎2．某交变电流的电压为u＝6sin 314t (V)，则(　　)‎ A．把额定电压为6 V的小灯泡直接接在此电源上，小灯泡能正常发光 B．把电磁打点计时器接在此电源上，打点周期为0.01 s C．把此电压加在阻值为6 Ω的电阻上，该电阻消耗的功率为12 W D．击穿电压为6 V的电容器能直接接在此电源上 ‎3．甲图是一小型交流发电机供电原理图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向匀强磁场，理想变压器原、副线圈分别与发电机和灯泡连接，灯泡标有“220V　60W”字样且正常发光。从某时刻开始计时，发电机输出端的电流随时间变化图象如图乙所示，则以下说法正确的是 (　　)‎ A．t＝0.02s时发电机内线圈ABCD平面与磁场方向平行 B．电路中的电流方向每秒改变100次 C．变压器原、副线圈匝数之比为15︰11‎ D．交流发电机输出电流的函数表达式i＝0.2sin(50πt)A ‎4．图甲为远距离输电示意图，升压变压器原副线圈匝数比1:100，降压变压器原副线圈匝数比为100:1，远距离输电线的总电阻为100Ω，若升压变压器的输入电压如图乙所示，输入功率为750kW，下列说法中正确的有 A．客户端交流电的频率为100Hz B．客户端电压为250V C．输电线中的电流为30A D．输电线路损耗功率为180kW ‎5．在图甲所示的电路中，理想变压器原线圈两端的正弦交变电压变化规律如图乙所示．已知变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝10∶1，串联在原线圈电路中电流表A1的示数为1 A，下列说法正确的是 ( )．‎ A．电压表V的示数为200V B．变压器的输出功率为200 W C．变压器输出端交流电的频率为100 Hz D．电流表A2的示数为0.1 A ‎6．（多选）一个单匝矩形金属线框的面积为S，线框在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，从线框平面与磁场垂直的位置开始计时，转速为n，则（）‎ A．线框产生的交变电动势的最大值为πBS B．线框卢生的交变电动势的有效值为 C．从开始转动经过周期，线框中的平均感应电动势为2nBS D．线框产生的交变电动势的瞬时值表达式为e=2nπBsin2nπt ‎7．如图所示，一个小型的理想变压器为额定电压均为220V的电动机和电炉子供电。当变压器输入端接u＝550sin100πt(V)的交流电时，电动机恰好以额定功率工作，电流表A1、A2的读数是9.16A和5.16A，则下列说法正确的是 (　　)‎ A．变压器原、副线圈的匝数比是5︰2‎ B．电动机的内阻是55Ω C．电炉子中电流方向每秒改变100次 D．原线圈的输入功率约是2015.2W ‎8．如图，在同一平面内固定有一长直导线PQ和一导线框R，R在PQ的右侧。导线PQ中通有正弦交流电i，i的变化如图所示，规定从Q到P为电流正方向。导线框R中的感应电动势　　‎ A．在时为零 B．在时改变方向 C．在时最大，且沿顺时针方向 D．在时最大，且沿顺时针方向 ‎9．如图所示为理想变压器原线圈所接交变电流压的波形。原、副线圈匝数比n1:n2=10:1，串联在原线圈电路中电流表的示数为1 A，下列说法中正确的是 A．变压器输出端的交变电流的电压是20 V B．变压器的输出功率为200 W C．变压器输出端的交变电流的频率为50 Hz D．穿过变压器铁芯的磁通量变化率的最大值为 Wb/s ‎10．（多选题）如图所示，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R．线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度ω匀速转动，从图示位置开计时（　　）‎ A．当转过60°时，感应电流的瞬时值为 B．当转过60°时，感应电流的瞬时值为 C．在转过60°过程中，感应电动势的平均值为 D．当转过90°过程中，感应电流的有效值为 ‎11．如图所示，单匝矩形闭合导线框全部处于水平方向的匀强磁场中，线框面积为，电阻为。线框绕与边重合的竖直固定转轴以角速度从中性面开始匀速转动，线框转过时的感应电流为，下列说法正确的是（ ）‎ A．线框中感应电流的有效值为 B．线框转动过程中穿过线框的磁通量的最大值为 C．从中性面开始转过的过程中，通过导线横截面的电荷量为 D．线框转一周的过程中，产生的热量为 ‎12．如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图乙中曲线a，b所示，则(　　)‎ A．两次t＝0时刻线圈平面均与中性面重合 B．曲线a，b对应的线圈转速之比为2∶3‎ C．曲线a表示的交变电动势频率为25 Hz D．曲线b表示的交变电动势有效值为10 V ‎13．如图所示，匀强磁场磁感应强度B＝0.1 T，所用矩形线圈的匝数N＝100，边长lab＝0.2 m，lbc＝0.5 m，以角速度ω＝100π rad/s绕OO′轴匀速转动．试求：‎ ‎(1)交变电动势的峰值；‎ ‎(2)若从线圈平面垂直磁感线时开始计时，线圈中瞬时感应电动势表达式；‎ ‎(3)若从线圈平面平行磁感线时开始计时，求线圈在t＝时刻的感应电动势大小．‎ ‎14．一正弦交变电压的电压u随时间t变化的规律如图所示。‎ ‎(1)写出该交变电压的瞬时值表达式；‎ ‎(2)求出该交变电压的有效值；‎ ‎(3)将该交变电压接在匝数比为1︰2的理想变压器原线圈上，副线圈给R＝16Ω的小灯泡供电，求灯泡消耗的功率。‎ 参考答案 ‎1．D ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 从垂直中性面开始其瞬时表达式为i＝Imcos θ，则电流的最大值Im＝＝2 A；线圈消耗的电功率P＝I2r＝r＝4 W，选项A错误；有效值，选项B错误；感应电动势的最大值Em＝Imr＝2×2 V＝4V，任意时刻线圈中的感应电动势e＝Emcost＝4cost(V)，选项C错误；任意时刻穿过线圈的磁通量Φ＝BSsint，根据公式Em＝NBSω得BS＝，Φ＝sint(Wb)，选项D正确；故选D．‎ ‎【点睛】‎ 本题考查交流电的产生的及计算，要注意明确在计算中求解电功率及电表示数时要用有效值；求解电量时要用平均值．‎ ‎2．A ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 电源电压有效值为6 V，刚好等于小灯泡的额定电压，A对；打点计时器的打点周期等于交变电流的周期，是，B错；6 Ω电阻消耗的功率P＝U2/R=62/6 W＝6 W，C错；击穿电压6 V小于电源最大电压6V，该电容器不能直接接到此电源上，D错；故选A．‎ ‎【点睛】‎ 解决本题的关键知道正弦式交流电峰值与有效值的关系，知道灯泡所标明的电压表示有效值．掌握正弦式交流电的表达式U=Umsinωt的含义．‎ ‎3．D ‎【解析】‎ ‎0.02s时线圈中的感应电流为零，感应电动势最小，穿过线圈的磁通量变化率为零，磁通量最大，故线圈平面与磁场方向垂直，A错误；由题图乙可知，在一个周期之内电流方向变化两次，即在1s内电流方向改变50次，B错误；灯泡标有“220V；60W”字样且正常发光，所以副线圈电流，由题图乙可知电流最大值 ‎，所以原线圈电流有效值，根据理想变压器的特点即电流与匝数成反比得：变压器原、副线圈匝数之比为，C错误；由题图乙可知，电流最大值，所以交流发电机输出电流的函数表达式，D正确．‎ ‎【点睛】要注意明确电流表示数、机器铭牌上所标的电流值、电压值等均为有效值，变压器两端，副线圈电功率决定原线圈中的功率，两者相等，两端的电压、电流关系为．‎ ‎4．C ‎【解析】‎ 由乙图知，周期为0.02s，所以频率f=50Hz，所以A错误；输电线上有电压的损耗，所以用户端电压小于250V，B错误；对升压变压器，由变压规律，可求U2=25000V，输电线电流，所以C正确；输电线损耗的功率：，故D错误。‎ ‎5．B ‎【解析】‎ 试题分析：根据图乙得到输入电压的最大值为，频率周期为，故电压的有效值为，频率为，电压表读数为有效值，故A错误，C错误；变压器的输入功率为：；理想变压器输入功率等于输出功率，故输出功率为，故B正确；根据，输出电流为：，电流表读数为有效值，故D正确。‎ 考点：变压器的构造和原理 ‎【名师点睛】本题关键是根据图象得到瞬时值的最大值，然后得到有效值，最后结合理想变压器的变压比公式和变流比公式列式求解。‎ ‎6．BD ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 转速为n，则角速度为2πn，根据感应电动势的最大值公式：Em＝NBSω可以知道，电动势的最大值为2nπBS，有效值为最大值的，即电动势的有效值为 nπBS，B对，A错．平均电动势为，选项C错误．从线框平面与磁场垂直的位置开始计时，感应电动势瞬时值表达式为e＝BSωsin ωt＝2nπBSsin 2nπt，D对；故选BD．‎ ‎7．CD ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 根据变压器原理求解匝数比；欧姆定律对于电动机不适用；根据瞬时值的表达式计算交流电的频率；根据电功率的计算公式求解副线圈输出的电功率．‎ ‎【详解】‎ 根据，可知交流电压的最大值为，则原线圈的交变电压的有效值，而副线圈两端的电压为，根据电压与匝数成正比，可得：，故A错误；欧姆定律对于电动机不适用，所以无法计算电动机的内电阻，故B错误；根据，角速度为，则周期，交流电在一个周期内电流的方向改变2次，故流出变压器副线圈的电流每秒钟改变方向100次，故C正确；副线圈输出的电功率约为，故D正确。故选CD。‎ ‎【点睛】‎ 本题主要是考查了变压器的知识；解答本题的关键是知道变压器的电压之比等于匝数之比，在只有一个副线圈的情况下的电流之比等于匝数的反比；知道理想变压器的输出功率决定输入功率且相等．‎ ‎8．AC ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 本题考查交变电流图象、法拉第电磁感应定律、楞次定律及其相关的知识点。‎ 解析 由图（b）可知，导线PQ中电流在t=T/4时达到最大值，变化率为零，导线框R中磁通量变化率为零，根据法拉第电磁感应定律，在t=T/4时导线框中产生的感应电动势为零，选项A正确；在t=T/2时，导线PQ中电流图象斜率方向不变，导致导线框R中磁通量变化率的正负不变，根据楞次定律，所以在t=T/2时，导线框中产生的感应电动势方向不变，选项B错误；由于在t=T/2时，导线PQ 中电流图象斜率最大，电流变化率最大，导致导线框R中磁通量变化率最大，根据法拉第电磁感应定律，在t=T/2时导线框中产生的感应电动势最大，由楞次定律可判断出感应电动势的方向为顺时针方向，选项C正确；由楞次定律可判断出在t=T时感应电动势的方向为逆时针方向，选项D错误。‎ ‎9．BCD ‎【解析】‎ 原线圈接入电压的最大值是，所以原线圈接入电压的有效值是U=200V，根据理想变压器变压比：，代入数据解得副线圈的电压为：，故A错误；理想变压器传输功率不损耗，所以输出功率为：，故B正确；因交流电的周期是0.02 s，所以频率为，且变压器不改变电流频率，故C正确；由交变电流知识可知，变压器铁芯线圈中磁通量变化率的最大值为：，故D正确。所以BCD正确，A错误。‎ ‎10．ACD ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ A、因为线圈从中性面开始计时，所以感应电动势的瞬时值表达式为，转过角时，感应电动势的瞬时值，感应电流的瞬时值为，故A正确，B错误； C、转过的时间，磁通量变化量为：‎ 则感应电动势的平均值为：，故C错误； D、感应电流的最大值为，感应电流的有效值，故D正确。‎ ‎11．BC ‎【解析】‎ 试题分析：根据法拉第电磁感应定律可得产生的电动势，电流，线框转过时的感应电流为，电流的有效值，故A错误；线框转动过程中穿过线框的磁通量的最大值为BS，又 ‎，解得BS=，所以B正确；从中性面开始转过的过程中，通过导线横截面的电荷量为，故C正确；转一周产生的热量代入解得：，故D错误。‎ 考点：本题考查交流电 ‎12．AC ‎【解析】‎ t＝0时刻，两次产生的交流电的电动势瞬时值均为零，因此线圈平面均与中性面重合，A项正确；图中a、b对应的周期之比为2∶3，因此线圈转速之比na∶nb＝∶＝3∶2，B项错误；a线表示的交流电动势的频率为fa＝＝25 Hz，C项正确；a线对应线圈相应的电动势的最大值Eam＝NBS·，由图象知Eam＝15 V，b线对应线圈相应的电动势的最大值Ebm＝NBS·，因此＝＝，Ebm＝10 V，有效值Eb＝V＝5V，D项错误。‎ ‎13．(1)314 V　(2)e＝314sin 100πt (V) (3)157 V ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎(1)由题可知：S＝lab·lbc＝0.2×0.5 m2＝0.1 m2，感应电动势的峰值Em＝NBSω＝100×0.1×0.1×100π＝100π V＝314 V.‎ ‎(2)感应电动势的瞬时值e＝Emsin ωt 所以e＝314sin 100πt (V)．‎ ‎(3)从线圈平面平行磁感线时开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为 e＝Emcos ωt，代入数值得e＝314cos 100πt (V)‎ 当t＝时，e＝314cosV＝157 V.‎ ‎【点睛】‎ 本题考查电动势的计算，要注意求解瞬时值、平均值及最大值和有效值的计算方法，关键是抓住线圈从哪个面开始转动计时即可.‎ ‎14．(1)u＝10sin(50πt)V 　(2)7.1V　 (3)12.5W ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎（1）根据图象可知交流电的最大值以及周期等物理量，则可求出其瞬时值的表达式，（2）根据求出有效值，（3）根据电压与匝数成正比，求出副线圈两端的电压，再根据求灯泡消耗的功率．‎ ‎【详解】‎ ‎（1）由图可知，交流电压的最大值为 由图可知交流电的周期T=0.04s，则角速度为 交变电压的瞬时值表达式 ‎（2）有效值为 ‎（3）根据电压与匝数成正比，则有：‎ 解得：‎ 则灯泡消耗的功率为 ‎【点睛】‎ 能根据交流电图象正确求解最大值、有效值、周期、频率、角速度等物理量，同时正确书写交流电的表达式，并掌握变压器的基本原理和电阻功率的求解方法。‎