高考物理一轮复习 课时跟踪检测（四十一）交变电流的产生及描述（重点班）-人教版高三全册物理试题.doc

课时跟踪检测（四十一） 交变电流的产生及描述 A级保分题目巧做快做1先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电，第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化(如图甲所示)；第二次灯泡两端的电压变化规律如图乙所示。若甲、乙图中的U0、T所表示的电压、周期值是相同的，则以下说法正确的是()A第一次，灯泡两端的电压有效值是B第二次，灯泡两端的电压有效值是C第一、第二次，灯泡的电功率之比是29D第一、第二次，灯泡的电功率之比是15解析：选D第一次，灯泡两端电压的有效值为U1，功率P1。第二次，设灯泡两端电压的有效值为U2，则··T，解得U2 U0，功率P2，则P1P215，故A、B、C错误，D正确。2.多选理想变压器原线圈与正弦交变电源连接， 输入电压u 随时间 t 变化的规律如图所示， 原、 副线圈匝数比n1n2100, 副线圈只接入一个R10 的电阻， 则()A与电阻R并联的电压表示数为3.11 VB流过电阻R的电流最大值为0.311 AC变压器的输入功率为0.484 WD一个周期内，电阻R上产生的热量为9.68×103 J解析：选BCD由题图知，变压器原线圈两端电压的有效值为220 V，由知，电压表的示数为2.2 V，A错误；流过R的最大电流Im0.311 A，B正确；电流有效值为0.22 A，R消耗的功率PU2I2.2×0.22 W0.484 W，C正确；一个周期内R产生的热量QI2RT9.68×103 J，D正确。3多选(2018·广西桂林中学模拟)如图所示，电路中的电阻的阻值为R100 ，电流表为理想电流表，在a、b之间接入电压U220sin 100t(V)的交流电源，则()A电流表的示数为2.2 ABt0.01 s时，电流表的示数为零C若产生该交流电的发电机的线框转速提高一倍，其他条件不变，则电流表的示数也增大一倍D若将电阻换成200 ，则电源的输出功率变为原来的两倍解析：选AC根据U220sin 100 t(V)可知，电压的最大值为Um220 V，有效值为U220 V，电流的有效值为I A2.2 A，电流表测量电流的有效值，即电流表的示数为2.2 A，故A正确；因为电流表显示的是有效值，不随时间变化，所以t0.01 s时，电流表的示数为2.2 A，故B错误；若产生该交流电的发电机的线框转速提高一倍，其他条件不变，由EmnBS知，电动势的最大值增大一倍，由闭合电路欧姆定律知，电路中电流增大一倍，则电流表的示数也增大一倍，故C正确；若将电阻换成200 ，由P可知，U不变，电源的输出功率变为原来的一半，故D错误。4多选(2018·大庆检测)如图所示，N匝矩形导线框在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴OO匀速转动，线框面积为S，线框的电阻、电感均不计，外电路接有电阻R、理想电流表A和二极管D。电流表的示数为I，二极管D具有单向导电性，即正向电阻为零，反向电阻无穷大。下列说法正确的是()A导线框转动的角速度为B导线框转动的角速度为C导线框转到图示位置时，线框中的磁通量最大，瞬时电动势为零D导线框转到图示位置时，线框中的磁通量最大，瞬时电动势最大解析：选AC导线框产生的最大感应电动势EmNBS；根据二极管的特点可知，在一个周期内有半个周期回路中有电流，根据交流电电流的热效应可知2R·I2RT，解得，故A正确，B错误；导线框转到图示位置时，导线框位于中性面处，导线框中的磁通量最大，瞬时电动势为零，故C正确，D错误。5(2018·福建厦门一中模拟)如图甲所示电路，已知电阻R1R2R，和R1并联的D是理想二极管(正向电阻可视为零，反向电阻为无穷大)，在A、B之间加一个如图乙所示的交变电压(电压为正值时，UAB>0)。由此可知()A在A、B之间所加的交变电压的周期为2 sB在A、B之间所加的交变电压的瞬时值表达式为u20sin 50t(V)C加在R1上电压的有效值为10 VD加在R2上电压的有效值为5 V解析：选D由图像可得交流电的周期T0.02 s，故A错误；电压最大值为Um20 V，交变电压的瞬时值表达式为uUmsin t20sint20sin 100t(V)，故B错误；因为是交流电所以应该分两种情况考虑：当A点电位高于B点电位时二极管导通即R1被短路，R2电压为电源电压 V20 V；当B点电位高于A点电位时二极管截止，R1、R2串联分压，即对R1有T·，解得U15 V，对R2有：T··，解得U25 V，故C错误D正确。6.(2018·湖北省部分重点中学模拟)如图甲所示，在匀强磁场中，两个匝数相同的正方形金属线圈分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势e随时间t变化的图像如图乙中曲线 a、b所示，则()At0时刻，两线圈均处于垂直于中性面的位置Ba、b对应的线圈转速之比为23Ca、b对应的两线圈面积之比为11D若只改变两线圈的形状(匝数不变)，则两线圈电动势的有效值之比一定不变解析：选Ct0时刻，两线圈感应电动势均为零，故两线圈均处于中性面的位置，选项A错误；由图线可知，两线圈的周期之比TaTb23；故根据n可知a、b对应的线圈转速之比为32，选项B错误；根据EmNBS，；则，选项C正确；若只改变两线圈的形状(匝数不变)，则两线圈的面积要变化，故感应电动势的最大值要变化，电动势的有效值之比可能变化，选项D错误。7.(2018·山东潍坊实验中学模拟)如图所示为某小型交流发电机的示意图，其矩形线圈abcd的面积为S0.03 m2，共有10匝，线圈总电阻为r1 ，线圈处于磁感应强度大小为 T的匀强磁场中，可绕与磁场方向垂直的固定对称轴OO转动，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路电阻R9 的连接。在外力作用下线圈以10 rad/s绕轴OO匀速转动时，下列说法中正确的是()A电阻R的发热功率是3.6 WB交流电流表的示数是0.6 AC用该交流发电机给电磁打点计时器供电时，打点的时间间隔一定为0.02 sD如果将电阻R换成标有“6 V3 W”字样的小灯泡，小灯泡能正常工作解析：选B感应电动势最大值：EmnBS10××10×0.03 V6 V，电动势有效值：E6 V；电路中的电流：I A0.6 A，则交流电流表的示数是0.6 A，选项B正确；电阻R的发热功率是PRI2R3.24 W，选项A错误；交流电的周期：T s0.2 s，则用该交流发电机给电磁打点计时器供电时，打点的时间间隔一定为0.2 s，选项C错误；如果将电阻R换成标有“6 V3 W”字样的小灯泡，灯泡的电阻RL 12 ，灯泡两端的电压ULRL×12 V5.54 V，故小灯泡不能正常工作，选项D错误。8多选如图所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，匝数N100匝，电阻为r1 的矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴OO匀速转动，线圈两端经集流环和电刷与电路连接，定值电阻R16 ，R23 ，其他电阻不计，线圈匀速转动的周期T0.2 s。从线框与磁场方向平行位置开始计时，线圈转动的过程中，理想电压表的示数为2 V。下列说法中正确的是()A电阻R1上的电功率为 WBt0.4 s时，电阻R2两端的电压瞬时值为零C从开始计时到 s通过电阻R2的电荷量为 CD若线圈转速增大为原来的2倍，线圈中产生的电动势随时间变化规律为e6cos 20t(V)解析：选AD电阻R1上的电功率为P W W，故A正确；线圈匀速转动的周期T0.2 s，t0.4 s时，正好又转到了与磁场方向平行位置，故此时线圈产生的感应电动势最大，故电阻R2两端的电压瞬时值最大，故B错误；根据闭合电路的欧姆定律可知产生的感应电动势的有效值EU×2 V3 V，最大值EmE3 V，有EmNBS，故BS，故BSsin tsin 10t，从开始计时到 s，磁通量的变化量，故通过电阻R2的电荷量为q× C，故C错误；转速增大2倍，故产生的感应电动势EmNBS变为原来的2倍，故最大值为Em6 V，线圈中产生的电动势随时间变化规律为e6cos 20t(V)，故D正确。B级拔高题目稳做准做9.如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B。电阻为R、半径为L、圆心角为45°的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O轴以角速度匀速转动(O轴位于磁场边界)。则线框内产生的感应电流的有效值为()A.B.C. D.解析：选D线框的转动周期为T，而线框转动一周只有的时间内有感应电流，此时感应电流的大小为：I，根据电流的热效应有：2R·I有2RT，解得I有，故D正确。10.多选(2018·绍兴模拟)图甲为风力发电的简易模型，在风力作用下，风叶带动与杆固连的永磁铁转动，磁铁下方的线圈与电压传感器相连，在某一风速时，传感器显示如图乙所示，则()A磁铁的转速为10 r/sB线圈两端电压的有效值为6 VC交流的电压表达式为u12sin 5t VD该交流电可以直接加在击穿电压为9 V的电容器上解析：选BC电流的周期为T0.4 s，故磁体的转速为n2.5 r/s，故A错误；通过题图乙可知电压的最大值为12 V，故有效值U V6 V，故B正确；周期T0.4 s，故 rad/s5 rad/s，故电压的表达式为u12sin 5t V，故C正确；电容器的击穿电压为交流电的最大值，而交流电的最大值大于电容器的击穿电压，故不能加在该电容器上，故D错误。11(2018·湖北大冶一中模拟)发电机转子是匝数n100，边长L20 cm的正方形线圈，其置于磁感应强度B0.5 T的匀强磁场中，绕着垂直磁场方向的轴以100 rad/s的角速度转动，当转到线圈平面与磁场方向垂直时开始计时。线圈的电阻r1 ，外电路电阻R99 。试求：(1)写出交变电流瞬时值表达式；(2)外电阻上消耗的功率；(3)从计时开始，线圈转过过程中，通过外电阻的电荷量是多少？解析：(1)电动势的最大值：EmnBL2628 V根据闭合电路欧姆定律得Im6.28 A故交变电流瞬时值表达式：i6.28sin 100t(A)。(2)电流的有效值IIm由PI2R得外电阻上的消耗功率： P2R1.95×103 W。(3)从计时开始到线圈转过过程中，平均感应电动势由En得nn·平均电流：通过外电阻的电荷量：q·t1×102 C。答案：(1) i6.28sin 100t(A)(2)1.95×103 W(3)1×102C12.(2018·开封模拟)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(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：(1)感应电动势的最大值。(2)从图示位置起转过周期的时间内负载电阻R上产生的热量。(3)从图示位置起转过周期的时间内通过负载电阻R的电荷量。(4)求出电流表的示数。解析：(1)线圈绕轴转动时，在电路中产生如图所示的交变电流。此交变电流的最大值为EmBSB2n2Bnr2。(2)在转过周期的时间内，线圈一直切割磁感线，则产生的热量Q·。(3)在转过周期的时间内，电动势的平均值通过R的电荷量qtt。(4)根据电流的热效应，在一个周期内：QI2RT·故电流表的示数为I。答案：(1)2Bnr2(2)(3)(4)