2022版新高考物理一轮复习课后集训：27交变电流的产生及描述.pdf

课后限时集训课后限时集训(二十七二十七)(时间：时间：3030 分钟分钟)1 1(多选多选)下面关于交变电流的说法中正确的是下面关于交变电流的说法中正确的是()A A交流电器设备上所标的电压值和电流值是交变电流的峰值交流电器设备上所标的电压值和电流值是交变电流的峰值B B用交流电流表和电压表测量的数值是交变电流的瞬时值用交流电流表和电压表测量的数值是交变电流的瞬时值C C给定的交变电流数值，在没有特别说明的情况下是指有效值给定的交变电流数值，在没有特别说明的情况下是指有效值D D和交变电流有相同热效应的直流电流的数值是交变电流的有效值和交变电流有相同热效应的直流电流的数值是交变电流的有效值 答案答案 CDCD2 2一台小型发电机与计算机相连接，计算机能将发电机产生的电动势随时间一台小型发电机与计算机相连接，计算机能将发电机产生的电动势随时间变化的图象记录下来，如图甲所示，让线圈在匀强磁场中以不同的转速匀速转动，变化的图象记录下来，如图甲所示，让线圈在匀强磁场中以不同的转速匀速转动，计算机记录了两次不同转速所产生正弦交流电的图象如图乙所示。则关于发电机计算机记录了两次不同转速所产生正弦交流电的图象如图乙所示。则关于发电机先后两次的转速之比先后两次的转速之比 n na an nb b，交流电，交流电 b b 的最大值正确的是的最大值正确的是()甲甲乙乙1010 2 2A A3 32 2，V V3 3C C2 23 3，1010 2 2V V3 32020B B3 32 2，V V3 3D D2 23 3，2020V V3 31 1B B 由题图可知，由题图可知，a a 的周期为的周期为 0.4 s0.4 s，b b 的周期为的周期为 0.6 s0.6 s，则由，则由 n nT T可知，转速可知，转速与周期成反比，与周期成反比，故曲线故曲线 a a、b b 对应的线圈转速之比为对应的线圈转速之比为 3 32 2；曲线曲线 a a 表示的交变电动表示的交变电动势最大值是势最大值是 10 V10 V，根据根据 E EmmnBSnBS 得曲线得曲线 b b 表示的交变电动势最大值是表示的交变电动势最大值是B B 正确，正确，A A、C C、D D 错误。错误。3.3.如图所示为一交流电压随时间变化的图象。如图所示为一交流电压随时间变化的图象。每个周期内，每个周期内，前三分之一周期电前三分之一周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定。根据图中数据可得，此交流电压压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定。根据图中数据可得，此交流电压的有效值为的有效值为()2020V V，故故3 3A A7.5 V7.5 VC C2 2 1515 V VB B8 V8 VD D3 3 1313 V VC C 有效值是根据电流热效应的等效关系来定义的，设有效值为有效值是根据电流热效应的等效关系来定义的，设有效值为U U，可得，可得 U U1 1 2 2 2 2 T TU U2 2U U2 22 22 2T T R R T T，解得，解得 U U2 2 1515 V V。R R 3 3R R3 34 4(多选多选)如图如图 1 1 所示，所示，单匝矩形线圈单匝矩形线圈 abcdabcd 在匀强磁场中绕垂直磁场的轴转动。在匀强磁场中绕垂直磁场的轴转动。改变线圈的转速，穿过该线圈的磁通量随时间分别按图改变线圈的转速，穿过该线圈的磁通量随时间分别按图 2 2 中图线甲、乙所示的正中图线甲、乙所示的正弦规律变化。设线圈的电阻为弦规律变化。设线圈的电阻为 1.0 1.0，则，则()图图 1 1图图 2 2A A图线甲对应线圈在图线甲对应线圈在 t t0 0 时产生的感应电动势最大时产生的感应电动势最大B B图线甲、乙对应的线圈在图线甲、乙对应的线圈在 t t0.2 s0.2 s 时，线圈平面均平行于磁感线时，线圈平面均平行于磁感线C C图线甲、乙对应的线圈转速之比为图线甲、乙对应的线圈转速之比为 5 54 4D D图线甲对应的线圈中交变电流的最大值为图线甲对应的线圈中交变电流的最大值为 2.5 A2.5 ABCBC 根据交流电产生的特点，结合图线甲可知，在根据交流电产生的特点，结合图线甲可知，在 t t0 0 时穿过线圈的磁通时穿过线圈的磁通量最大，所以线圈产生的电动势等于量最大，所以线圈产生的电动势等于 0 0，故，故 A A 错误；根据图象可知，在错误；根据图象可知，在 t t0.20.2 s s时图线甲、乙对应的穿过线圈平面的磁通量均为零，所以线圈平面平行于磁感线，时图线甲、乙对应的穿过线圈平面的磁通量均为零，所以线圈平面平行于磁感线，5 54 4故故 B B 正确；由图正确；由图2 2 可知，可知，T T甲甲0.2 s0.2 s，则，则T T甲甲 0.2 s0.2 s0.16 s0.16 s，而，而T T乙乙0.2 s0.2 s，由，由4 45 51 1n nT T，可知图线甲、乙对应的线圈转速之比为，可知图线甲、乙对应的线圈转速之比为5 54 4，故，故C C 正确；图线甲对应的线正确；图线甲对应的线圈产生的感应电动势的最大值为圈产生的感应电动势的最大值为 E EmmBSBS mm 0.40.422V V5 V5 V，线圈的电线圈的电0.160.16阻为阻为 1.0 1.0，则图线甲对应的线圈中交变电流的最大值为，则图线甲对应的线圈中交变电流的最大值为 5 A5 A，故，故 D D 错误。错误。5 5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，则下列判断正确的是所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则下列判断正确的是()甲甲乙乙A At t0.005 s0.005 s 时线圈平面与磁场方向垂直时线圈平面与磁场方向垂直B B线圈产生的交变电动势的瞬时值表达式为线圈产生的交变电动势的瞬时值表达式为 e e311sin 10311sin 1000t t(V)(V)C C线圈产生的交变电动势的频率为线圈产生的交变电动势的频率为 100 Hz100 HzD D线圈产生的交变电动势的有效值为线圈产生的交变电动势的有效值为 311 V311 VB B t t0.005 s0.005 s 时线圈产生的电动势最大，则线圈平面与磁场方向平行，故时线圈产生的电动势最大，则线圈平面与磁场方向平行，故 A A22错误；线圈产生的交变电动势的瞬时值表达式为错误；线圈产生的交变电动势的瞬时值表达式为 e eE EmmsinsinT Tt t311sin 100311sin 100t t(V)(V)，1 1故故 B B 正确；由题图乙可知线圈转动周期为正确；由题图乙可知线圈转动周期为0.02 s0.02 s，则频率为，则频率为f fT T50 Hz50 Hz，故，故C C 错错误；线圈产生的交变电动势的有效值为误；线圈产生的交变电动势的有效值为311311V V220 V220 V，故，故 D D 错误。错误。2 26 6(多选多选)如图甲所示，一单匝圆形闭合导线框半径为如图甲所示，一单匝圆形闭合导线框半径为 r r，线框电阻为，线框电阻为R R，连接，连接一交流电流表一交流电流表(内阻不计内阻不计)。线框水平放置，其内充满磁场，已知该磁场的磁感应强线框水平放置，其内充满磁场，已知该磁场的磁感应强度度 B B 随时间按正弦规律变化，如图乙所示随时间按正弦规律变化，如图乙所示(规定竖直向下为磁感应强度的正方向规定竖直向下为磁感应强度的正方向)，则下列说法正确的是则下列说法正确的是()甲甲乙乙A At t0.005 s0.005 s 时线框中的感应电流最大时线框中的感应电流最大B Bt t0.01 s0.01 s 时线框中感应电流方向为顺时针方向时线框中感应电流方向为顺时针方向(从上往下看从上往下看)C Ct t0.015 s0.015 s 时电流表的示数为零时电流表的示数为零 4 4r r4 4D D在在 0 00.02 s0.02 s 时间内闭合导线框产生的热量为时间内闭合导线框产生的热量为R RBDBD 线框中的感应电动势为线框中的感应电动势为时时E E r r2 2 B B r r2 2 B B，感应电流为，感应电流为 i iR R，t t0.0050.005 s s t t t t B B0 0，则，则 i i0 0，A A 项错误；由楞次定律知项错误；由楞次定律知 t t0.010.01 s s 时线框中感应电流方向为时线框中感应电流方向为 t t顺时针方向顺时针方向(从上往下看从上往下看)，B B 项正确；交流电流表测量的是交变电流的有效值，不项正确；交流电流表测量的是交变电流的有效值，不2 2 为零，为零，C C 项错误；感应电动势的峰值为项错误；感应电动势的峰值为 E EmmB Bmm r r2 2T T，在，在 0 00.02 s0.02 s 时间内导线框时间内导线框 E Emm 2 2 2 2 4 4r r4 4产生的热量为产生的热量为 Q QR RT TR R，D D 项正确。项正确。7 7(多选多选)如图甲所示的电路中，如图甲所示的电路中，电阻电阻 R R1 1R R2 2R R，和和 R R1 1并联的并联的 D D 是理想二极是理想二极管管(正向电阻可视为零，反向电阻为无穷大正向电阻可视为零，反向电阻为无穷大)，在，在 A A、B B 之间加一个如图乙所示的交之间加一个如图乙所示的交变电压变电压(电压为正值时，电压为正值时，U UABAB0)0)。由此可知。由此可知()甲甲乙乙A A在在 A A、B B 之间所加的交变电压的周期为之间所加的交变电压的周期为 2 210102 2 s sB B在在 A A、B B 之间所加的交变电压的瞬时值表达式为之间所加的交变电压的瞬时值表达式为 u u220220 2 2sin 50sin 50t t(V)(V)C C加在加在 R R1 1上电压的有效值为上电压的有效值为 5555 2 2 V VD D加在加在 R R1 1上电压的有效值为上电压的有效值为 5555 1010 V VACAC 由图象可得交流电的周期由图象可得交流电的周期 T T2 210102 2 s s，故，故 A A 正确；电压最大值为正确；电压最大值为 U Umm22220220 2 2 V V，交变电压的瞬时值表达式为：交变电压的瞬时值表达式为：U UU Ummsinsin tt 220220 2sin2sinT Tt t220220 2sin2sin100100t t(V)(V)，故，故 B B 错误；当电源在正半轴时错误；当电源在正半轴时 A A 点电位高于点电位高于 B B 点电位，二极管导通，点电位，二极管导通，即即 R R1 1被短路，电源在负半轴时被短路，电源在负半轴时 B B 点电位高于点电位高于 A A 点电位，二极管截止，点电位，二极管截止，R R1 1、R R2 2串串联。设联。设 R R1 1上电压的有效值为上电压的有效值为 U U，根据有效值的定义得：，根据有效值的定义得：1 1U Umm 2 2 2 2 2 2 1 1 U U2 2T T T T，解得，解得 U U5555 2 2 V V，故，故 C C 正确，正确，D D 错误。错误。R R1 1R R1 12 28 8(多选多选)如图甲所示是一种振动发电装置的示意图，半径为如图甲所示是一种振动发电装置的示意图，半径为 r r0.10.1 mm、匝数、匝数n n2020 的线圈位于辐向分布的磁场中，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布的线圈位于辐向分布的磁场中，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右其右视图如图乙所示视图如图乙所示)，线圈所在位置的磁感应强度的大小均为，线圈所在位置的磁感应强度的大小均为 B B0.200.20T T，线圈电阻，线圈电阻 为为 R R1 10.5 0.5，它的引出线接有它的引出线接有 R R2 29.5 9.5 的小电珠的小电珠 L L，外力推动线圈框架的外力推动线圈框架的 P P 端，端，使线圈沿轴线做往复运动，线圈运动速度使线圈沿轴线做往复运动，线圈运动速度 v v 随时间随时间 t t 变化的规律如图丙所示变化的规律如图丙所示(摩擦摩擦等损耗不计等损耗不计)，则，则()甲甲乙乙丙丙A A小电珠中电流的峰值为小电珠中电流的峰值为 0.16 A0.16 AB B小电珠中电流的有效值为小电珠中电流的有效值为 0.16 A0.16 AC C电压表的示数约为电压表的示数约为 1.5 V1.5 VD Dt t0.1 s0.1 s 时外力的大小为时外力的大小为 0.128 N0.128 NADAD 由题意及法拉第电磁感应定律知道，由题意及法拉第电磁感应定律知道，线圈在磁场中做往复运动，线圈在磁场中做往复运动，产生的产生的感应电动势的大小符合正弦曲线变化规律，线圈中的感应电动势的峰值为感应电动势的大小符合正弦曲线变化规律，线圈中的感应电动势的峰值为E Emm0.200.202020 220.10.12 2E EmmnBlnBlv vnBnB22r rv vmm，故小电珠中电流的峰值为，故小电珠中电流的峰值为 I ImmA AR R1 1R R2 29.59.50.50.5I Imm0.16 A0.16 A，选项，选项 A A 正确，正确，B B 错误；电压表示数为错误；电压表示数为 U U R R2 21.07 V1.07 V，选项，选项 C C 错误；错误；2 2T T当当 t t0.1 s0.1 s，也就是，也就是4 4时，外力的大小为时，外力的大小为 F FnBnB22rI rImm0.128 N0.128 N，选项，选项 D D 正确。正确。