专题10-1+交变电流的产生和描述（押题专练）-2018年高考物理一轮复习精品资料 13页

全*品*高*考*网， 用后离不了！专题10-1+交变电流的产生和描述 ‎1．一正弦式交变电流的瞬时电流与时间的关系式为i＝10sinωt(A)，其中ω＝314rad/s。它的电流的有效值为 (　　)‎ A．10A B．10A C．50A D．314A 答案：A 解析：由题中所给电流的表达式i＝10sinωt(A)可知，电流的最大值为10A，对正弦式交变电流有I有＝，所以有效值为10A，选项A正确。‎ ‎2．如图，实验室一台手摇交流发电机，内阻r＝1.0 Ω，外接R＝9.0 Ω的电阻。闭合开关S，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e＝10sin10πt(V)，则 (　　)‎ A．该交变电流的频率为10 Hz B．该电动势的有效值为10 V C．外接电阻R所消耗的电功率为10 W D．电路中理想交流电流表的示数为1.0 A 答案：D ‎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：由于电风扇正常工作，根据W＝UIt可得：W＝220×(0.3×10＋0.4×10＋0.2×40)×60J＝1.98×105J＝5.5×10－2kW·h，选项B正确。‎ ‎4．一个匝数为100匝，电阻为0.5Ω的闭合线圈处于某一磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，从某时刻起穿过线圈的磁通量按图示规律变化。则线圈中产生交变电流的有效值为 (　　)‎ A．5A B．2A C．6A D．5A 答案：B ‎5．一个U形金属线框在匀强磁场中绕OO′轴以相同的角速度匀速转动，通过导线给同一电阻R供电，如图甲、乙所示。其中甲图中OO′轴右侧有磁场，乙图中整个空间均有磁场，两磁场磁感应强度相同。则甲、乙两图中交流电流表的示数之比为 (　　)‎ A．1︰ B．1︰2‎ C．1︰4 D．1︰1‎ 答案：A 解析：题图甲中的磁场只有OO′轴的右侧，所以线框只在半周期内有感应电流产生，如图甲，电流表测的是有效值，所以I＝。题图乙中的磁场布满整个空间，线框中产生的感应电流如图乙，所以I′＝，则I︰I′＝1︰，即A正确。‎ ‎6．在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则 (　　)‎ A．t＝0.005s时线圈平面与磁场方向平行 B．t＝0.010s时线圈的磁通量变化率最大 C．线圈产生的交变电动势频率为100Hz D．线圈产生的交变电动势有效值为311V 答案：A ‎7．某家用电路如图所示，A、B间接有保险丝、交流电压表、“220V、880W”的电饭锅及“220V、220W”的抽油烟机。现接入电压U＝311sin100πt(V)的交流电，以下说法正确的是 (　　)‎ A．交流电压表的示数为311V B．电饭锅发热功率是抽油烟机发热功率的4倍 C．电路要正常工作，保险丝的额定电流不能小于5A D．1min抽油烟机和电饭锅消耗的电能共为6.6×103J 答案：C 解析：交流电压表的示数为有效值，若不考虑保险丝的电阻，交流电压表的示数为V＝220V，A错误；由公式P＝UI知电路要正常工作，干路中电流为5A，所以保险丝的额定电流不能小于5A，C正确；电饭锅是纯电阻元件，抽油烟机是非纯电阻元件，B错误；1min抽油烟机消耗的电能为W＝Pt＝1.32×104J，D错误。‎ ‎8．如图所示，一个单匝矩形导线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO′匀速转动，转动周期为T0。线圈产生的电动势的最大值为Em，则 (　　)‎ A．线圈产生的电动势的有效值为Em B．线圈转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为 C．线圈转动过程中磁通量变化率的最大值为Em D．经过2T0的时间，通过线圈电流的方向改变2次 答案：BC 解析：线圈转动产生正弦交变电流，其电动势的有效值为U＝，A错误；电动势的最大值Em＝BSω＝Φm×，所以穿过线圈的磁通量的最大值Φm＝，B正确；线圈转动过程中磁通量变化率的最大值即为电动势的最大值，C正确；一个周期内电流的方向改变两次，两个周期内改变4次，D错误。‎ ‎9．如图甲所示，为一台小型发电机构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间按余弦规律变化，其e－t图象如图乙所示。发电机线圈的内阻为1Ω，外接灯泡的电阻为9Ω，则 (　　)‎ A．电压表的示数为6V B．发电机的输出功率为4W C．在1.0×10－2s时刻，穿过线圈的磁通量最大 D．在2.0×10－2s时刻，穿过线圈的磁通量变化率最大 答案：CD ‎10.如图所示，边长为L的正方形单匝线圈abcd，电阻为r，外电路的电阻为R，ab的中点和cd的中点的连线OO′恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度为B，若线圈从图示位置开始，以角速度ω绕OO′轴匀速转动，则以下判断正确的是 (　　)‎ A．图示位置线圈中的感应电动势最大为Em＝BL2ω B．闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为e＝BL2ωsinωt C．线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R的电荷量为q＝ D．线圈转动一周的过程中，电阻R上产生的热量为Q＝ 答案：BD ‎11．(多选)如图4所示，理想变压器原线圈接有交流电源，当副线圈上的滑片P处于图示位置时，灯泡L能发光．要使灯泡变亮，可以采取的方法有(　　)‎ 图4‎ A．向下滑动P B．增大交流电源的电压 C．增大交流电源的频率 D．减小电容器C的电容 答案　BC 解析　向下滑动P时，副线圈的匝数变少，由理想变压器的电压关系可知，副线圈两端的电压变小，灯泡变暗，选项A错误；增大交流电源的电压，由理想变压器的电压关系可知，副线圈两端的电压增大，灯泡变亮，选项B正确；电压不变，增大交流电源的频率，电容器的容抗减小，电路中的电流变大，灯泡变亮，选项C正确；减小电容器的电容，电容器的容抗增大，电路中的电流减小，灯泡变暗，选项D错误．‎ ‎12．如图5甲所示，理想变压器的原、副线圈匝数比n1∶n2＝10∶1，L1和L2是相同型号的白炽灯，L1与电容器C串联，L2与带铁芯的线圈L串联，为交流电压表．当原线圈接有如图乙所示的正弦交变电压时，两只灯泡的亮度相同，则(　　)‎ 图5‎ A．与副线圈并联的电压表在t＝1×10－2s时的示数为0‎ B．与副线圈并联的电压表在t＝0.5×10－2s时的示数为22V C．当原线圈所接正弦交变电压的频率变为100Hz时，灯泡L1变亮，灯泡L2变暗 D．当原线圈所接交变电压的频率变为100Hz时，灯泡L1变暗，灯泡L2变亮 答案　C ‎13．如图6甲所示，标有“220V　40W”的灯泡和标有“20μF ‎300V”的电容器并联到交流电源上，为交流电压表，交流电源的输出电压如图乙所示，闭合开关．下列判断正确的是(　　)‎ 图6‎ A．t＝时刻，的示数为零 B．灯泡恰好正常发光 C．电容器不可能被击穿 D.的示数保持110V不变 答案　B 解析　的示数应是电压的有效值220V，故A、D错；电压的有效值恰好等于灯泡的额定电压，灯泡正常发光，B正确；电压的峰值Um＝220V≈311V，大于电容器的耐压值，故电容器有可能被击穿，C错．‎ ‎14．如图7所示，N匝矩形导线框以角速度ω绕对称轴OO′匀速转动，线框面积为S，线框电阻、电感均不计，在OO′左侧有磁感应强度为B的匀强磁场，外电路接有电阻R和理想电流表，那么可以确定的是(　　)‎ 图7‎ A．从图示时刻起，线框产生的瞬时电动势为e＝NBωSsinωt B．电流表的示数I＝NBS C．R两端电压的有效值U＝NBS D．一个周期内R上产生的热量Q＝ 答案　B ‎15．如图8甲所示是一种振动发电装置的示意图，一个半径r＝0.10m、匝数n ‎＝20匝的线圈套在永久磁铁槽中，槽中磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右侧视图如图乙所示)，线圈所在位置磁感应强度B的大小均为B＝T，线圈的电阻R1＝0.50Ω，它的引出线接有R2＝9.50Ω的小灯泡L，为理想交流电流表．当线圈框架的P端在外力作用下沿轴线做往复运动，便有电流通过灯泡．若线圈往复运动的规律如图丙所示(v取向右为正)，则下列判断正确的是(　　)‎ 图8‎ A．电流表的示数为0.24A B．0.01s时回路中的电流最大 C．回路中交流电的频率为50Hz D．0.015s时灯泡L中电流的方向为从D→L→C 答案　C ‎16．(多选)如图9所示的正方形线框abcd边长为L，每边电阻均为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕cd轴以角速度ω转动，c、d两点与外电路相连，外电路电阻也为r，则下列说法中正确的是(　　)‎ 图9‎ A．S断开时，电压表读数为BωL2‎ B．S断开时，电压表读数为BωL2‎ C．S闭合时，电流表读数为BωL2‎ D．S闭合时，线框从图示位置转过过程中流过电流表的电荷量为 答案　BD 解析　电路中产生的感应电动势的最大值为Emax＝BL2ω，有效值为E＝＝BL2ω；当S断开时，电压表读数为Ucd＝×r＝BωL2，A选项错误，B选项正确；S闭合时，电压表的读数为Ucd＝I×＝×＝＝BL2ω，电流表读数为，C选项错误；S闭合时，线框从图示位置转过过程中流过电流表的电荷量为q＝Δt＝··Δt＝·Δt＝＝，D选项正确．‎ ‎17．如图10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(与ab垂直)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、电流表和连接导线的电阻不计，求：‎ 图10‎ ‎(1)感应电动势的最大值；‎ ‎(2)从图示位置起转过圈的时间内，负载电阻R上产生的热量；‎ ‎(3)从图示位置起转过圈的时间内，通过负载电阻R的电荷量；‎ ‎(4)电流表的示数．‎ 答案　(1)π2Bnr2　(2)　(3)　(4) ‎(3)在线圈从图示位置转过圈的时间内，电动势的平均值为＝ 通过R的电荷量q＝·Δt＝·Δt＝＝ ‎(4)设此交变电动势在一个周期内的有效值为E′，由有效值的定义得·＝T，解得E′＝ 故电流表的示数为I＝＝.‎ ‎18.如图所示的是一个匝数n＝10的线圈在匀强磁场中沿垂直于磁场方向的固定轴转动时，通过线圈平面的磁通量随时间变化的图象。根据图象回答下列问题：‎ ‎(1)线圈中的最大感应电动势多大？‎ ‎(2)在t1＝0.1s时刻和t2＝0.2s时刻，线圈中磁通量的变化率各是多少？‎ ‎(3)设t＝0时感应电动势为正值，画出感应电动势随时间变化的图象，并写出感应电动势的瞬时值表达式。‎ 答案：(1)10πV　(2)0　πWb/s　(3)见解析图　e＝10πcos 5πt(V)‎ ‎(3)感应电动势的变化周期跟磁通量的变化周期相同，并按余弦规律变化，在t＝0时，感应电动势为正的最大值，感应电动势随时间变化的图象如图所示。‎ 瞬时值的表达式e＝10πcos5πt(V)‎ ‎19.如图所示，一个小型旋转电枢式交流发电机，其矩形线圈的长度为a，宽度为b，共有n匝，总电阻为r，与线圈两端相接触的集流环上接有一个阻值为R的定值电阻，线圈以角速度ω在磁感应强度为B的匀强磁场中绕与磁场方向垂直的对称轴OO′匀速转动，沿转轴OO′方向看去，线圈转动沿逆时针方向，t＝0时刻线圈平面与磁感线垂直。‎ ‎(1)表示出线圈经过图示位置时，通过电阻R的感应电流的方向。‎ ‎(2)写出线圈转动过程中感应电动势的瞬时值表达式。‎ ‎(3)求线圈从t＝0位置开始到转过90°的过程中的平均电动势。‎ ‎(4)求线圈从t＝0位置开始到转过60°时的瞬时电流。‎ 答案：(1)自下而上　(2)nBabωsinωt　(3)　(4) ‎20．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α均为π，磁场均沿半径方向。匝数为N的矩形线圈abcd的边长ab＝cd＝L、bc＝ad＝2L。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E；‎ ‎(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)2NBL2ω　(2)　(3) 解析：(1)bc、ad边的速度v＝ω 在有磁场存在的范围内，速度与磁感应强度方向垂直，并且两边产生感应电动势方向相同，因此线圈中产生的感应电动势 E＝N(2B)(2L)v 由①②得　E＝2NBL2ω 感应电动势在有磁场范围内为定值。‎