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- 2021-05-27 发布
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2020届一轮复习人教新课标 交变电流 课时练(解析版)
1.如图所示,一线圈在匀强磁场中匀速转动,经过图示位置时( )
A.穿过线圈的磁通量最小,磁通量变化率最大
B.穿过线圈的磁通量最大,磁通量变化率最大
C.穿过线圈的磁通量最大,磁通量变化率最小
D.穿过线圈的磁通量最小,磁通量变化率最小
2.在匀强磁场中有一不计电阻的矩形线圈,绕垂直磁场的轴匀速转动,产生如图甲所示的正弦交流电,把该交流电接在图乙中理想变压器的A、B两端,电压表和电流表均为理想电表,Rt为热敏电阻(温度升高时其电阻减小),R为定值电阻。下列说法正确的是
A.在t=0.01s末,矩形线圈平面与磁场方向平行
B.变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为u=36sin50πt(V)
C.Rt处温度升高时,电压表V1、V2示数的比值不变
D.Rt处温度升高时,电流表的示数变大,变压器输入功率变大
3.如图所示,一矩形线圈绕与匀强磁场垂直的中心轴OO′沿顺时针方向转动,引出线的两端分别与相互绝缘的两个半圆形铜环M和N相连.M和N又通过固定的电刷P和Q与电阻R相连.在线圈转动过程中,通过电阻R的电流
A.大小和方向都随时间做周期性变化
B.大小和方向都不随时间做周期性变化
C.大小不断变化,方向总是P→R→Q
D.大小不断变化,方向总是Q→R→P
4.如图所示,哪中情况线圈中不能产生交流电流( )
A. B.
C. D.
5.如图所示为监控汽车安全带使用情况的报警电路,S为汽车启动开关,汽车启动时S闭合.RT为安全带使用情况检测传感器,驾驶员系好安全带时RT阻值变大.要求当驾驶员启动汽车但未系安全带时蜂鸣器报警,则在图中虚线框内应接入的元件是( )
A.“与”门 B.“或”门
C.“非”门 D.“与非”门
6.如图是由晶体二极管组成的有两个输入端的门电路,、是输入端,是输出端,电压表显示输出电压的值。下列有关门电路的说法中正确的是( )
A.门电路是“与”门关系,、都输入1,输出端有电压输出
B.门电路是“与”门关系,、都输入0,输出端无电压输出
C.门电路是“或”门关系,输入0,输入1,输出端有电压输出
D.门电路是“或”门关系,输入1,输入0,输出端无电压输出
7.在集成电路中,经常用若干基本门电路组成复合门电路,如图所示为两个基本门电路组合的逻辑电路,根据真值表,判断虚线框内门电路类型及真值表内的值( )
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
A.“与”门,1 B.“与”门,0
C.“或”门,0 D.“或”门,1
8.如图所示,低电位报警器由两个基本的门电路和蜂鸣器组成。该报警器只有当端输入电压过低时(与相同),蜂鸣器才会发出警报,则( )
A.甲是“或”门,乙是“非”门
B.甲是“或”门,乙是“与”门
C.甲是“与”门,乙是“或”门
D. 甲是“与”门,乙是“非”门
9.如图是由一个逻辑电路按钮开关、光敏电阻、蜂鸣器等元件组成的一个简单防盗报警器的电路图,被光照时电阻减小。当未闭合或无光照时蜂鸣器不报警;当放在地面的被踩下闭合、同时安装在保险箱内的被光照射时,蜂鸣器就会发出鸣叫声。则该报警器使用的门电路是( )
A.“与”门 B.“或”门
C.“与非”门 D.“或非”门
10.如图所示是一个火警报警装置的逻辑电路图,应用“非”门构成。热敏电阻低温时电阻值很大、高温时电阻值很小。要做到低温时电铃不响,火警时电铃响起报警,则图中框、框中应是( )
A.为可变电阻,为热敏电阻
B.为热敏电阻,为开关
C.为热敏电阻,为可变电阻
D.、均为热敏电阻
11.如图所示为三个基本逻辑电路的符号,输入端全为“0”,输入端全为“1”,以下判断中正确的是( )
A.甲为“非”逻辑电路符号,输出为“0”
B.乙为“与”逻辑电路符号,输出为“0”
C.乙为“或”逻辑电路符号,输出为“1”
D.丙为“与”逻辑电路符号,输出为“1”
12.在如图所示的逻辑电路中,当A端输入电信号为“0”,B端输入电信号为“0”时,在
C和D端输出的电信号分别为( )
A.1和0 B.0和1
C.1和1 D.0和0
13.如图所示是由基本逻辑电路构成的一个公路路灯自动控制电路,图中虚线框内M是一只感应元件,虚线框内N中使用的是门电路,则( )
A.M为光敏电阻,N为与门电路
B.M为光敏电阻,N为非门电路
C.M为热敏电阻,N为非门电路
D.M为热敏电阻,N为或门电路
14.模拟交通路口电子警察的电路如图所示,当红灯亮起时,触发S2,闭合;再有汽车越过路口斑马线时,触发S1闭合,启动摄像仪对汽车违章进行拍摄.能实现此功能的逻辑门电路是( )
A. B.
C. D.
15.单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动,穿过线圈的磁通量Φ随时间t的关系图象如图所示,则( )
A.在t=0时刻,线圈中磁通量最大,感应电动势也最大
B.在t=1×10-2s时刻,感应电动势最大
C.在t=2×10-2s时刻,感应电动势为零
D.在0~2×10-2s时间内,线圈中感应电动势的平均值为零
16.如图所示是一电路板的示意图,a、b、c、d为接线柱,a、d与220V的交流电源连接,ab间、bc间、cd间分别连接一个电阻发现电路中没有电流,为检查电路故障,用一交流电压表分别测得b、d两点间以及a、c两点间的电压均为220V,由此可知
A.ab间电路通,cd间电路不通 B.ab间电路不通,bc间电路通
C.ab间电路通,bc间电路不通 D.bc间电路不通,cd间电路通
17.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
18.一个匝数N=100匝的线圈所包围的面积S=0.02 m2,在匀强磁场B=0.5 T中绕垂直于磁感线的轴以角速度ω=100π rad/s匀速转动时,在线圈中产生交流电,若自线圈通过中性面时开始计时,下列能够反映线圈中感应电动势随时间变化的图象可能是
A. B. C. D.
19.两个人负责安装炸药包,然后起爆,两个人分别控制两个相串联的开关,只有当两个人都撒出危险区,在安全区把开关接通时,炸药包才能爆炸;如果有一个未撤出危险区,开关没有接通,炸药包就不能起爆。若用“0”表示不启爆,“1”表示启爆,用符号“”表示“或”,用“”表示“与”的运算符号,则下列运算正确的是( )
A.,表示两人都不启爆,炸药包不爆炸
B.,表示两人都不启爆,炸药包不爆炸
C.,表示两人都启爆,炸药包爆炸
D.,表示一人启爆,另一人不启爆,炸药包爆炸
20.图为温度报警器电路示意图,下列关于对此电路的分析正确的是( )
A.当Rt的温度升高时,Rt减小,A端电势降低,Y端电势升髙,蜂鸣器会发出报警声
B.当Rt的温度升高时,Rt减小,A端电势升高,Y端电势降低,蜂鸣器会发出报警声
C.当增大R1时,A端电势升高,Y端电势降低,蜂鸣器会发出报警声
D.当增大R1时,A端电势降低,Y端电势升高,蜂鸣器会发出报警声
21.如图所示,匝数为100匝、面积为0.01m2的线圈,处于磁感应强度B1为T的匀强磁场中。当线圈绕O1O2以转速n为300r/min匀速转动时,电压表、电流表的读数分别为7V、1A。电动机的内阻r为1Ω,牵引一根原来静止的、长L为1m、质量m为0.2kg的导体棒MN沿轨道上升。导体棒的电阻R为1Ω,架在倾角为30°的框架上,它们处于方向与框架平面垂直、磁感应强度B2为1T的匀强磁场中。当导体棒沿轨道上滑1.6m时获得稳定的速度,这一过程中导体棒上产生的热量为4J。不计框架电阻及一切摩擦,g取10m/s2。求:
(1)若从线圈处于中性面开始计时,写出电动势的瞬时表达式;
(2)导体棒MN的稳定速度;
(3)导体棒MN从静止到达到稳定速度所用的时间。
22.如图所示,矩形线圈的匝数为n,线圈面积为S,线圈电阻为r,在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω匀速转动,外电路电阻为R,在线圈由图示位置转过90°的过程中,求:
(1)通过电阻R的电荷量q.
(2)电阻R上产生的焦耳热Q.
23.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)线圈转动一周外力所做的功;
(6) 周期内通过R的电荷量为多少?
24.如图所示,一个半径为r的半圆形线圈以直径ab为轴匀速转动,转速为n,ab的左侧有垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,M和N是两个集流环,负载电阻为R,线圈、电流表和导线的电阻不计,求:
(1)感应电动势的最大值;
(2)从图示位置起转过转过的时间内负载电阻R上产生的热量;
(3)从图示位置起转过转的时间内通过负载电阻R的电荷量;
(4)电流表的示数。
参考答案
1.A
【解析】
当线圈处于图中所示位置时,线框与磁场方向平行,磁通量为零,最小;该位置与中性面垂直,感应电动势最大,根据法拉第电磁感应定律公式,可知磁通量的变化率最大,故A正确,BCD错误,故选A。
【点睛】根据法拉第电磁感应定律公式,当时间足够小时,可以用该公式近似求解瞬时电动势,而磁通量的变化量与瞬时电动势成正比.
2.D
【解析】
【详解】
A、B、原线圈接的图甲所示的正弦交流电,由图知最大电压,周期0.02s,故角速度是ω=100π,,当t=0.01s时,u=0,此时穿过该线圈的磁通量最大,穿过线圈的磁通量的变化率为零;故A错误,B正确.
C、Rt处温度升高时,原副线圈电压比不变,但是V2不是测量副线圈电压,Rt温度升高时,阻值减小,电流增大,则R2电压增大,所以V2示数减小,则电压表V1、V2示数的比值增大;故C错误.
D、Rt温度升高时,阻值减小,电流增大,而输出电压不变,所以变压器输出功率增大,而输入功率等于输出功率,所以输入功率增大;故D正确.
故选BD.
【点睛】
根据图象准确找出已知量,是对学生认图的基本要求,准确掌握理想变压器的特点及电压、电流比与匝数比的关系,是解决本题的关键.
3.C
【解析】
试题分析:为了使线圈能够持续转动,在制作直流电动机时安装了换向器,当线圈转过平衡位置时自动改变线圈中电流的方向,从而改变线圈的受力方向.由于MN具有换向器的作用,由右手定则可知通过R的电流的方向不变,总是由P→R→Q.故C选项正确.
故选C
考点:考查了交流电的产生原理
点评:关键是知道MN的作用,具有换向器的作用
4.A
【解析】
【详解】
B、C、D中的线圈转动时,线圈中的磁通量发生周期性变化,线圈产生的感应电流方向也发生变化,能产生交变电流,均符合要求,A项中线圈的磁通量不发生变化,故不产生感应电流,更不会产生交变电流;
故选A。
5.A
【解析】
【详解】
未系安全带时RT阻值很小,RT两端的电势差很小,即输入端为高电势,另一输入端已为高电势,此时蜂鸣器报警,知输出端为高电势。若系安全带,RT阻值大,两端电势差也大,即输入端为低电势,此时蜂鸣器不报警,知输出端为低电势。所以该该元件为“与”门。
A. “与”门与分析相符,故A项正确;
B. “或”门与分析不符,故B项错误;
C. “非”门与分析不符,故C项错误;
D. “与非”门与分析不符,故D项错误。
6.C
【解析】
【详解】
晶体二极管是正向导通,相当于导线,反向截至,相当于断路;当、两个输入端中有一个输入高电位或者全输入高电位时,输出端有电压输出,故是“或”门电路。
A. 门电路是“与”门关系,、都输入1,输出端有电压输出与上述分析结论不相符,故A错误;
B. 门电路是“与”门关系,、都输入0,输出端无电压输出与上述分析结论不相符,故B错误;
C. 门电路是“或”门关系,输入0,输入1,输出端有电压输出与上述分析结论相符,故C正确;
D. 门电路是“或”门关系,输入1,
输入0,输出端无电压输出与上述分析结论不相符,故D错误。
7.C
【解析】
【详解】
当输入为00时,通过第一个门电路输出为0,输入为01时,输出为1,输入为10时,输出为1,知该门电路为“或”门。所以输入为11时,输出为1,再经过“非”门输出为0,所以为0。
A. “与”门,1与上述分析结果或”门,0不相符,故A错误;
B. “与”门,0与上述分析结果或”门,0不相符,故B错误;
C. “或”门,0 与上述分析结果或”门,0相符,故C正确;
D. “或”门,1与上述分析结果或”门,0不相符,故C错误。
8.A
【解析】
【详解】
A.若甲是“或”门,乙是“非”门,当输入电压为低电压,经过“或”门输出为低电压,经过“非”门输出为高电压,蜂鸣器发出警报,当输入为高电压,经过“或”门输出为高电压,经过“非”门输出为低电压,蜂鸣器不发出警报,故A项正确;
BC.乙只有一个输入端,不会是“或”门和“与”门,故B、C项错误;
D.若甲是“与”门,乙是“非”门,不管输入电压为低电压还是高电压,经过“与”门后输出为低电压,经过“非”门后输出高电压,蜂鸣器都会发出警报,故D项错误。
9.C
【解析】
【详解】
当未闭合或无光照时蜂鸣器不报警,只有当放在地面的被踩下闭合、同时安装在保险箱内的被光照射时,蜂鸣器就会发出鸣叫声,说明和端先接入一个与门电路;当放在地面的被踩下闭合、同时安装在保险箱内的被光照射时,和端均为高电势,而输出的是低电势,即后面是“非”门电路,故该报警器使用的门电路是“与非”门电路。
A. “与”门与上述分析结果该报警器使用的门电路是“与非”门电路,不相符,故A错误;
B. “或”门与上述分析结果该报警器使用的门电路是“与非”门电路,不相符,故B错误;
C. “与非”门与上述分析结果该报警器使用的门电路是“与非”门电路,相符,故C正确;
D. “或非”门与上述分析结果该报警器使用的门电路是“与非”门电路,不相符,故D错误。
10.A
【解析】
【详解】
由图可知,点接地,电势为0。当温度较低时,由于的电阻非常大,点的电势接近,“非”门的输入端为高电势,因此“非”门的输出端为低电势,报警器两端没有电压,报警器不报警。当火警发生时,温度升高导致的阻值变得很小,从而使输入端点的电势接近0,“非”门输出端为高电势,这样报警器两端获得一个能发声的工作电压,报警器就会发出声音报警。所以为热敏电阻,为可变电阻,用来调节报警器的灵敏度。
A. 为可变电阻,为热敏电阻与上述分析结果:为可变电阻,为热敏电阻相符,故A正确;
B. 为热敏电阻,为开关与上述分析结果:为可变电阻,为热敏电阻不相符,故B错误;
C. 为热敏电阻,为可变电阻与上述分析结果:为可变电阻,为热敏电阻不相符,故C错误;
D. 、均为热敏电阻与上述分析结果:为可变电阻,为热敏电阻不相符,故D错误。
11.C
【解析】
【详解】
A.甲为“非”逻辑电路符号,输出为“1”,故A项错误;
BC.乙为“或”逻辑电路符号,输出为“1”,故B项错误,C项正确;
D.丙为“与”逻辑电路符号,输出为“0”,故D项错误。
12.B
【解析】
【详解】
当B端输入电信号“0”时,则非门输出为1,即D端输出为1;当A端输入电信号“0”时,0和1又输入与门,所以C端输出为0.
A. 1和0,与结论不相符,选项A错误;
B. 0和1,与结论相符,选项B错误;
C. 1和1,与结论不相符,选项C错误;
D. 0和0,与结论不相符,选项D错误;
13.B
【解析】
【详解】
CD.路灯控制电路使用的是光敏电阻,而非热敏电阻,故C、D错误;
AB.电阻随光照强度变化而变化的是光敏电阻,光线较弱时,光敏电阻的阻值比较大,两端的电压比较大.输入门电路的是低电势,而输出高电势时,路灯才会亮,所以该门电路为非门电路,故B正确,A错误.
14.B
【解析】
【详解】
下面为高电压,上面为低电压.两个开关都闭合时,摄像仪才工作,只有这一种情况需要拍照,故应该是与门电路;
A.A图与结论不相符,选项A错误;
B. B图与结论相符,选项B正确;
C. C图与结论不相符,选项C错误;
D. D图与结论不相符,选项D错误;
15.BC
【解析】
t=0时刻,线圈中磁通量最大,Φ的变化率达最小,感应电动势最小,故A错误;在t=1×10-2s时刻,磁通量为零,但Φ的变化率达最大,感应电动势最大,故B正确;在t=2×10-2s时刻,Φ的变化率为零,感应电动势为零,故C正确;在0-2×10-2s时间内,磁通量变化不为零,线圈中感应电动势的平均值不为零,故D错误。所以BC正确,AD错误。
16.CD
【解析】
【分析】
电压表是一个内阻很大的元件,使用时应将其与被测电路并联,当将其与其他元件串联时,其示数将接近电源电压,造成元件无法正常工作.根据电压表的这一特点,结合电路的连接变化可依次做出判断,并推理出故障的原因.
【详解】
用电压表测得a、c两点间的电压为220V,说明c、d间是连通的;用电压表测得b、d两点间的电压为220V,说明a、b间是连通的,综合两次的测量结果可以看出,只有当b、c间断路时,才会出现上述情况,CD正确.
17.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。
18.BD
【解析】
试题分析:根据公式可得该交流电的最大电压为,该交流电的周期为,在线圈中产生交流电,若自线圈通过中性面时开始计时,则在中性面时,磁通量最大,磁通量变化率最小,产生的感应电动势为零,故BD正确,AC错误
故选BD
考点:考查了交流电图像
点评:做本题的关键是知道,线圈在中性面时电动势为零
19.BC
【解析】
【详解】
该关系为与逻辑关系,即两个条件都满足,事件才能发生。有,,。
A. ,表示两人都不启爆,炸药包不爆炸与上述分析结论不相符,故A错误;
B. ,表示两人都不启爆,炸药包不爆炸与上述分析结论相符,故B正确;
C. ,表示两人都启爆,炸药包爆炸与上述分析结论相符,故C正确;
D. ,表示一人启爆,另一人不启爆,炸药包爆炸与上述分析结论不相符,故D错误。
20.BC
【解析】
【详解】
AB.根据电路图知,当R1的温度升高时,R2减小,A端电势升高,经非门后,Y端电势降低,
蜂鸣器会发出报警,故A错误,B正确;
CD.当增大R1时,A端电势升高,经非门后,Y端电势降低,蜂鸣器会发出报警声,
故C正确,D错误
21.(1)e=10sin10πtV (2)v=2m/s (3)t=1.0s
【解析】试题分析:(1)线圈转动过程中电动势的最大值为:
则从线圈处于中性面开始计时的电动势瞬时值表达式为:
(2)电动机的电流:
电动机的输出功率:
又
而棒产生的感应电流:
稳定时棒处于平衡状态,故有:
由以上各式代入数值,解得棒的稳定速度:,(舍去)
(3)由能量守恒定律得:
其中
解得:
考点:导体切割磁感线时的感应电动势、电磁感应中的能量转化、交流电。
【名师点睛】解决本题的关键掌握从线圈处于中性面开始计时,电动势的瞬时表达式
以及峰值,棒达到稳定速度时,处于平衡状态,根据平衡条件列式求解。
22.(1)(2)
【解析】
(1)△φ=BS,时间△t=T/4=π/2ω
根据法拉第电磁感应定律,产生的平均电动势为
平均电流为
通过R的电荷量
(2)在此过程中回路中产生的焦耳热为一个周期内产生焦耳热的1/4
R上的焦耳热为:
【名师点睛】
由法拉第电磁感应定律可求得平均电动势,再由欧姆定律求出平均电流,由Q=It可求出电荷量;求出交流电的最大值,再由有效值与最大值的关系结合串联电路的特点,即可求出电阻R的焦耳热。
23.(1)3.14 V (2)1.57 V (3)2.6 V (4)1.78 V (5)0.99 J (6)0.0866 C
【解析】
【详解】
(1)感应电动势的最大值Em=NBSω=100×0.5×0.12×2π V=3.14 V.
(2)转过60°时的瞬时感应电动势:
e=Emcos 60°=3.14×0.5 V=1.57 V.
(3)通过60°角过程中产生的平均感应电动势:
E=V≈2.6 V.
(4)电压表示数为外电路电压的有效值:
U==1.78 V.
(5)转动一周外力所做的功等于电流产生的热量:
W=Q==0.99 J.
(6)1/6周期内通过电阻R的电荷量:
=0.086 6 C.
答案:(1)3.14 V (2)1.57 V (3)2.6 V (4)1.78 V (5)0.99 J (6)0.086 6 C
24.(1)(2)(3)(4)
【解析】
【详解】
(1)线圈绕轴匀速转动时,在电路中产生如图所示的交变电流:
此交变电动势的最大值为;
(2)在转动周期内导体一直切割磁感线,则产生的热量;
(3)在线圈从图示位置转过转的时间内,电动势的平均值为.
通过R的电荷量;
(4)设此交变电动势在一个周期内的有效值为,由有效值的定义得,解得,故电流表的示数为。