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  • 2021-05-25 发布

【物理】山西省忻州市第一中学2019-2020学年高二下学期(远程)目标检测(1)试题(描述交变电流的量)(解析版)

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忻州市第一中学2019-2020学年高二下学期 ‎(远程)目标检测(1)试题 描述交变电流的物理量 一、不定项选择题 ‎1.下列提到的交流电,哪一个不是指有效值( )‎ A. 交流电压表示数 B. 保险丝熔断电流 C. 电容器击穿电压 D. 电视机额定电压 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A.交流电压表示数是指有效值,选项A不符合题意;‎ B.保险丝熔断电流是指有效值,选项B不符合题意;‎ C.电容器击穿电压是指最大值,选项C符合题意;‎ D.电视机额定电压是指有效值,选项D不符合题意;‎ 故选C。‎ ‎2.一个电阻接在10 V的直流电源上,它的发热功率为P,当它接到电压为u=10sin 100πt V的交流电源上时,发热功率是(  )‎ A. 0.25P B. 0.5P C. P D. 2P ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】一个电阻接在10V直流电源上,它的发热功率是P,知 ‎.‎ 当接到电压为u=10sin100ωt V的交流电源上,有效值为 则发热功率 A.0.25P,与结论不相符,选项A错误;B.0.5P,与结论相符,选项B正确;‎ C.P,与结论不相符,选项C错误;D.2P,与结论不相符,选项D错误;故选B.‎ ‎3. 一台电风扇的额定电压为交流220V.在其正常工作过程中,用交流电流表测得某一段时间内的工作电流I随时间t的变化如图所示.这段时间内电风扇的用电量为 A. 3.9×10-2度 B. 5.5×10-2度 C. 7.8×10-2度 D. 11.0×10-2度 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】已知电压、电流和通电时间,由W=UIt就可计算出电功总量.‎ 电压为220V,用电量为:‎ W=UI1t1+UI2t2+UI3t3‎ ‎=220×0.3×10×60+220×0.4×10×60+220×0.2×40×60(J)‎ ‎=15×220×60J ‎=KW•h ‎=5.5×10﹣2KW•h A.3.9×10-2度,与结论不相符,选项A错误;B.5.5×10-2度,与结论相符,选项B正确;‎ C.7.8×10-2度,与结论不相符,选项C错误;D.11.0×10-2度,与结论不相符,选项D错误;‎ 故选B.‎ ‎【点评】本题考查了电动机正常工作时消耗电能的计算,是一道基础题,关键是正确理解电功和电热的关系以及各自的求解方法.‎ ‎4.边长为L的正方形线框在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动,产生的感应电流的最大值为Im,设灯泡的电阻为R,其他电阻不计.从如图所示位置开始计时,则(  )‎ A. 电路中电流的最大值 B. 电流表的读数为 C. 灯泡的电功率为 D. 电路中电流瞬时表达式为 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】A、感应电动势的最大值,则最大电流,故A正确.‎ B、电流表的读数为有效值,电流表的读数,故B错误.‎ C、灯泡的电功率,故C正确.‎ D、图示位置,线圈与磁场平行,线圈中电流最大,则从图示位置开始计时,电路中交流电的瞬时表达式应为,故D错误.‎ ‎5.一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动,周期为T.从中性面开始计时,当t=T时,线圈中感应电动势的瞬时值为2V,则此交变电压的有效值为(  )‎ A. 2V B. 2V C. V D. V ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】先用代入法求出感应电动势最大值:由e=Emsin ωt得Emsin=2V,由此得Em=4 V,因此有效值为,选项A正确.‎ ‎6. 一个灯泡通过一个粗导线的线圈与一交流电源相连接,如图所示.一铁芯插进铁圈之后,该灯将(  )‎ A. 变暗 B. 变亮 C. 对灯没影响 D. 无法判断 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】由于线圈导线是粗的,其电阻很小.在线圈上产生压降的主要原因是其内部变化着的磁场.在线圈内由于磁场的变化 而产生的感应电动势,总是反抗电流变化的,正是这种反抗变化的特性(电惰性),使线圈产生了感抗.插入铁棒,线圈自感系数增大,感抗增大,故灯泡变暗.‎ A.变暗,与结论相符,选项A正确; B.变亮,与结论不相符,选项B错误;‎ C.对灯没影响,与结论不相符,选项C错误; D.无法判断,与结论不相符,选项D错误;故选A.‎ 点评:插入铁芯,线圈的自感系数增大,‎ ‎7.如图所示是一交变电流的i-t图象,则该交流电电流的有效值为(  )‎ A. A B. C. 4A D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】由图可知,交流电的周期,设交流电电流的有效值为,据有效值的规定可得,,代入数据为:,解得:.故A项正确,BCD三项错误.‎ ‎8.如图甲所示,先后用不同的交流电源给同一个灯泡供电。第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化,如图乙所示;第二次灯泡两端的电压变化规律如图丙所示。若图乙、丙中的U0、T所表示的电压、周期值是相等的,则以下说法正确的是( )‎ A. 第一次灯泡两端的电压有效值是U0‎ B. 第二次灯泡两端的电压有效值是U0‎ C. 第一次和第二次灯泡的电功率之比是2∶9‎ D. 第一次和第二次灯泡的电功率之比是1∶5‎ ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】AB.第一次灯泡两端的电压有效值为 设第二次电压的有效值为U2,根据有效值的定义,则有 解得 故A正确,B错误。‎ CD.由功率的公式得,灯泡的电功率之比是 ‎ ‎ 故C错误,D正确。 故选AD。‎ ‎9.如图把电阻、电感、电容并联到某一交流电源上,三个电流表示数相同,若保持电源电压不变,而将频率加大,则三个电流表的示数I1、I2、I3的大小关系是(  )‎ A. I1=I2=I3 B. I1>I2>I3 C. I2>I1>I3 D. I3>I1>I2‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】原来三个电流表的示数相同,说明三个支路中的电阻、感抗、容抗相等,当交变电流的频率加大时,电阻的值不变,感抗变大,容抗减小,因此I1不变,I2减小,I3增大,即有I3>I1>I2,‎ A. I1=I2=I3,与结论不相符,选项A错误;B. I1>I2>I3,与结论不相符,选项B错误;‎ C. I2>I1>I3,与结论不相符,选项C错误;D. I3>I1>I2,与结论相符,选项D正确;故选D.‎ ‎10.好多同学家里都有调光电灯和调速风扇,过去它们的功能是用变压器来实现的。缺点是成本高、体积大、效率低,且不能任意调节灯的亮度或电风扇的转速,现在的调光灯和调速电风扇是用可控硅电子元件来实现的。图示为经一双向可控硅调节后加在电灯上的电压,即在正弦式交变电流的每个二分之一周期内,前部分周期被截去,调节台灯上旋钮可以控制截去的多少,从而改变电灯两端的电压,那么现在电灯两端的电压为( )‎ A. B. ‎ C. D. Um ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】设交流电的有效值为U,将交流电与直流电分别通过相同电阻R ‎,分析一个周期内热量: 交流电产生的热量:‎ 直流电产生的热量:‎ 由Q1=Q2得:‎ A.,与结论相符,选项A正确;B.,与结论不相符,选项B错误;‎ C.,与结论不相符,选项C错误;D.Um,与结论不相符,选项D错误;故选A。‎ ‎11.如图所示,开关S与直流恒定电源接通时,L1、L2两灯泡的亮度相同,若将S与交变电流接通(  )‎ A L1、L2两灯泡亮度仍相同 B. L1比L2更亮些 C. L1比L2更暗些 D. 交变电源电压有效值与直流电压相同,两灯与原来一样亮 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】在接通的瞬间,因为自感线圈的阻碍作用,使得通过L2的电流较小,对L1不影响,所以L1比L2更亮些.‎ A.L1、L2两灯泡亮度仍相同,与结论不相符,选项A错误;‎ B.L1比L2更亮些,与结论相符,选项B正确;‎ C.L1比L2更暗些,与结论不相符,选项C错误;‎ D.交变电源电压的有效值与直流电压相同,两灯与原来一样亮,与结论不相符,选项D错误;‎ 故选B。‎ ‎12.一个边长为6cm的正方形金属线框置于匀强磁场中,线框平面与磁场垂直,电阻为0.36Ω,磁感应强度B随时间t的变化关系如图所示,则:‎ ‎(1)0~3 s和3 s~5 s线框中感应电动势的大小;‎ ‎(2)0~3 s和3 s~5 s线框中感应电流的大小,并作出i-t图象;‎ ‎(3)它与多大的恒定电流热效应相当?‎ ‎【答案】(1)0~3s和3s~5s线框中感应电动势的大小分别为7.2×10-6V、1.08×10-5V; (2)0~3s和3s~5s线框中感应电流的大小分别为2.0×10-5A;3.0×10-5A,并作出i-t图象见解析; (3)它与2.45×10-5A的恒定电流热效应相当;‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)0~3s内,感应电动势为:‎ ‎ ‎ ‎3~5s内,感应电动势为:‎ ‎(2)0~3s感应电流大小为:‎ ‎ ‎ ‎3~5s感应电流大小为:‎ ‎ (3)根据电流的热效应,取一个周期有:‎ ‎ ‎ 代入数据:‎ ‎(2×10-5)2×0.36×3+(3×10-5)2×0.36×2=I20.36×5‎ 解得:‎ I=2.45×10-5A ‎13.如图所示,匀强磁场的磁感应强度B=0.5 T,边长L=10 cm的正方形线圈abcd共100匝,线圈电阻r=1 Ω,线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动,角速度ω=2π rad/s,外电路电阻R=4 Ω.求:‎ ‎(1)转动过程中感应电动势的最大值.‎ ‎(2)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过60°角时的瞬时感应电动势.‎ ‎(3)由图示位置转过60°角的过程中产生的平均感应电动势.‎ ‎(4)交变电压表的示数.‎ ‎(5)线圈转动一周外力做的功.‎ ‎【答案】(1)3.14V (2)1.57V (3)2.6V (4)1.78V (5)0.99J ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)根据Em=NBωS,可得感应电动势的最大值:‎ Em=100×0.5×0.12×2πV=3.14V ‎(2)由于线框垂直于中性面开始计时,所以瞬时感应电动势表达式:‎ e=Emcos2πt(V);‎ 当线圈转过60°角时的瞬时感应电动势为:‎ e=1.57V ‎(3)根据法拉第电磁感应定律可得转60°角的过程中产生的平均感应电动势大小为:‎ ‎ ‎ ‎(4)转动过程中,交流电压表的示数为有效值,所以有:‎ ‎(5)一个周期内,通过外力做的功等于电路的总热量,由公式 ‎ ‎ 得:‎ Q=0.99J ‎【点睛】本题考查了有关交流电描述的基础知识,要能根据题意写出瞬时值的表达式,知道有效值跟峰值的关系,难度不大,属于基础题.线框在匀强磁场中匀速转动,产生正弦式交变电流.而对于电表读数、求产生的热量均由交变电的有效值来确定,而涉及到耐压值时,则由最大值来确定.而通过某一电量时,则用平均值来求.‎ ‎14.某兴趣小组设计了一种发电装置,如图所示. 在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角均为,磁场均沿半径方向. 匝数为N 的矩形线圈abcd 的边长ab =cd =、bc =ad=2. 线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动,bc和ad 边同时进入磁场. 在磁场中,两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直. 线圈的总电阻为r,外接电阻为R. 求:‎ ‎(1)线圈切割磁感线时,感应电动势的大小Em;‎ ‎(2)线圈切割磁感线时,bc 边所受安培力的大小F;‎ ‎(3)外接电阻上电流的有效值I.‎ ‎【答案】(1) Em=2NBl2ω. (2) (3) ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)bc、ad边的运动速度v=ω ,‎ 感应电动势Em=4NBlv.‎ 解得Em=2NBl2ω.‎ ‎(2)电流 ‎ 安培力F=2NBIml 解得. ‎ ‎(3)一个周期内,通电时间t=T R上消耗的电能且W=I2RT.‎ 解得 ‎ 点睛:本题研究交变电流的产生,实质上是电磁感应知识的具体应用,是右手定则、法拉第电磁感应定律、安培力等知识的综合应用.‎ ‎15.如图甲所示,一固定的矩形导体线圈水平放置,线圈的左端接一只小灯泡,线圈所在空间内存在与线圈平面垂直且均匀分布的磁场.已知线圈的匝数n=100匝、总电阻r=1.0 Ω、所围成矩形的面积S=0.040 m2,小灯泡的电阻R=9.0‎ ‎ Ω,磁感应强度随时间按如图乙所示的规律变化,线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为e=nBmScos t,其中Bm为磁感应强度的最大值,T为磁场变化的周期,不计灯丝电阻随温度的变化.求:‎ ‎(1)线圈中产生感应电动势的最大值;‎ ‎(2)小灯泡消耗的电功率;‎ ‎(3)在磁感应强度变化的0~时间内,通过小灯泡的电荷量.‎ ‎【答案】(1)8.0V(2)2.88W(3)4.0×10-3C ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)由题图乙知,线圈中产生的交变电流的周期T=π×10-2 s,所以:Em=nBmS=8.0 V.‎ ‎(2)电流的最大值:,‎ 有效值:A,‎ 小灯泡消耗的电功率:P=I2R=2.88 W.‎ ‎(3)在0~时间内,电动势的平均值:‎ 平均电流:‎ 通过灯泡的电荷量:Q==4.0×10-3 C.‎