专题35 交变电流的产生及描述（解析版）.doc

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1、高考物理一轮复习限时训练专题35 交变电流的产生及描述 (限时：45min)一、 选择题（本大题共14小题）1(2019金华调研)一只电阻分别通过四种不同形式的电流，电流随时间变化的情况如下列各图所示，在相同时间内电阻产生热量最大的是()【答案】D【解析】选项A、B中交变电流的有效值都为 A，选项C中恒定电流的大小为1.5 A，选项D中交变电流的有效值为2 A，根据热量的表达式QI2Rt得出选项D正确。2(2018汉中模拟)一交流电压为u100sin (100t)V，由此表达式可知()A用电压表测该电压其示数为50 VB该交流电压的周期为0.02 sC将该电压加在“100 V100 W”的灯泡

2、两端，灯泡的实际功率小于100 WDt s时，该交流电压的瞬时值为50 V【答案】B【解析】由交流电压瞬时值表达式可知电压的有效值为100 V，故用电压表测该电压其示数为100 V，选项A错误；100 rad/s，则周期T0.02 s，选项B正确；该电压加在“100 V100 W”的灯泡两端，灯泡恰好正常工作，选项C错误；把t s代入瞬时值表达式得电压的瞬时值为100 V，选项D错误。3.(多选)电阻为1 的矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动，线圈的电动势随时间变化的图像如图所示。现把线圈与电阻为9 的电热丝相连，则下列说法正确的是()A线圈转动的角速度为31.4 rad/sB如

3、果线圈转速提高一倍，则电流发生改变C电热丝两端的电压U100 VD电热丝的发热功率P1 800 W【答案】BD【解析】从题图可知T0.02 s，314 rad/s，故选项A错误；其他条件不变，如果线圈转速提高一倍，角速度变为原来的两倍，则电动势最大值EmNBS 变为原来的两倍，电压的有效值变为原来的两倍，根据欧姆定律可知电流发生改变，故选项B正确；该交流电压的最大值为200 V，所以有效值为100 V，电热丝两端电压U100 V90 V，故选项C错误；根据P得PW1 800 W，选项D正确。4图甲所示电压按正弦规律变化，图乙所示电压是正弦交流电的一部分。下列说法正确的是()A图乙所示的电压也是

4、正弦交流电压B图甲所示电压的瞬时值表达式为u10sin 50t(V)C图乙所示电压的周期与图甲所示电压周期相同D图甲所示电压的有效值比图乙所示电压的有效值小【答案】D【解析】题图乙所示电压只有一部分按正弦交流电压变化，整个不能称为正弦交流电压，选项A错误；题图甲所示电压的瞬时值表达式为u10sin 100t(V)，选项B错误；题图乙所示电压的周期为题图甲所示电压周期的2倍，选项C错误；题图甲所示电压的有效值为5 V，对题图乙由T，得电压的有效值为U10 V，因此选项D正确。5.某研究小组成员设计了一个如图所示的电路，已知纯电阻R的阻值不随温度变化。与R并联的是一个理想的交流电压表，D是理想二极

5、管(它的导电特点是正向电阻为零，反向电阻为无穷大)。在A、B间加一交流电压，其瞬时值的表达式为u20sin 100t(V)，则交流电压表的示数为()A10 VB20 VC15 VD14.1 V【答案】D【解析】二极管具有单向导电性，使得半个周期内R通路，另半个周期内R断路。电压表的示数为加在R两端电压的有效值，设为U，在正半周内，交流电压的有效值为20 V，由电流的热效应，在一个周期内有T，解得U10 V14.1 V，选项D正确。6(2019惠州五校联考)如图甲所示，为一种调光台灯电路示意图，它通过双向可控硅电子器件实现了无级调节亮度。给该台灯接220 V的正弦交流电后加在灯管两端的电压如图乙

6、所示，则此时交流电压表的示数为()A220 V B110 VC. V D. V【答案】B【解析】设电压的有效值为U，根据有效值定义有T，解得U110 V，则B正确。7(多选)如图甲为小型交流发电机的原理图，其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，线圈的匝数n100、总电阻r5 ，线圈的两端与阻值为95 的电阻R连接，交流电压表为理想电表。t0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量随时间t按图乙所示正弦规律变化。若交流发电机产生的电动势的最大值为Em，电压表的示数为U，则()AEm200 V，U134 VBEm134 V，U95 VC通过电阻R的电流每秒内方向改变

7、约50次D电阻R实际消耗的功率为190 W【答案】AD【解析】交流发电机产生的电动势的最大值EmnBS，而mBS，由题图乙可知m2.0102 Wb，T2102 s，所以100 rad/s，Em200 V，电动势的有效值E100 V，由闭合电路欧姆定律，可知电路中电流的有效值I A，电压表的示数为UIR134 V，故选项A正确，B错误；频率f16 Hz，故通过电阻R的电流每秒内方向改变约32次，选项C错误；电阻R消耗的功率为PI2R190 W，故选项D正确。8(多选)一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示。由图可知()A该交流电的电压瞬时值的表达式为u100sin(25t)VB该交流电的频率

8、为25 HzC该交流电的电压的有效值为100 VD若将该交流电压加在阻值R100 的电阻两端，则电阻消耗的功率为50 W【答案】BD【解析】从题给图像中可得该交流电压最大值为Um100 V，交流电的周期为T4102 s，所以频率为f25 Hz，选项B正确；角速度为2f50 rad/s，所以该交流电的电压瞬时值的表达式为u100sin(50t)V，该交流电的电压有效值为U50 V，选项A、C错误；若将该交流电压加在阻值R100 的电阻两端，则电阻消耗的功率为P W50 W，选项D正确。9. (多选)如图所示，空间中有范围足够大的匀强磁场，磁场方向竖直向下，在其间竖直放置两彼此正对的相同金属圆环，

9、两环相距L，用导线将环与外电阻相连。现用外力使金属杆沿两环做匀速圆周运动。若已知磁感应强度大小为B，圆环半径为R，杆转动角速度为，金属杆和电阻的阻值均为r，其他电阻不计，则()A当金属杆从圆环最高点向最低点转动过程中，流过外电阻的电流先变大后变小B当金属杆从圆环最高点向最低点转动过程中，流过外电阻的电流先变小后变大C流过外电阻电流的有效值为D流过外电阻电流的有效值为【答案】BC【解析】金属杆从圆环最高点向最低点转动的过程中，垂直磁场方向的分速度先减小再增大，因而流过外电阻的电流先减小再增大，选项A错误，B正确；金属杆沿圆环的匀速率运动等效为以两环圆心连线为转动轴、长为L、宽为R的矩形线框的匀速

10、转动，因此产生正弦交流电，遵守I的关系，电动势的最大值为EmBLR，Im，I，故选项C正确，D错误。10(2019广元检测)如图所示，一半径为L的导体圆环位于纸面内，O为圆心。环内两个圆心角为90且关于O中心对称的扇形区域内分布有匀强磁场，两磁场的磁感应强度大小均为B、方向相反且均与纸面垂直。导体杆OM可绕O转动，M端通过滑动触点与圆环良好接触，在圆心和圆环间连有电阻R，不计圆环和导体杆的电阻，当杆OM以恒定角速度逆时针转动时，理想电流表A的示数为()A. B.C. D.【答案】A【解析】当导体杆OM在无磁场区域转动时，没有感应电动势，故没有电流，当导体杆OM在其中一个有磁场的区域转动时，OM

11、切割磁感线产生的电动势为EBL2，感应电流为I1，当导体杆OM在另一个有磁场的区域转动时，电流也为I2，但方向相反，故导体杆OM旋转一周过程中，电流情况如图所示。设电流的有效值为I有效，则I有效2RT22RT，解得I有效，选项A正确。11在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转动轴匀速转动，如图甲所示。产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示。下列说法正确的是()At0.01 s时穿过线框的磁通量最小B该交变电动势的有效值为11 VC该交变电动势的瞬时值表达式为e22 cos(100t)VD当电动势的瞬时值为22 V时，线框平面与中性面的夹角为45【答案】D【解析】t0.01 s时，感

12、应电动势为零，线框位于中性面位置，穿过线框的磁通量最大，A项错误；由题给图像知，正弦交变电动势的最大值为Um22 V，故有效值U22 V，B项错误；t0时，感应电动势为零，故瞬时值表达式应为e22sin(100t)V，C项错误；当e22 V时，eEmsin 22 V，解得：45，D项正确。12.(多选)(2017天津高考)在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。设线圈总电阻为2 ，则()At0时，线圈平面平行于磁感线Bt1 s时，线圈中的电流改变方向Ct1.5 s时，线圈中的感应电动势最大D一个周期内，线圈产生的

13、热量为82 J【答案】AD【解析】t0时，磁通量为零，磁感线与线圈平面平行，A正确；当磁感线与线圈平面平行时，磁通量变化率最大，感应电动势最大，画出感应电动势随时间变化的图像如图，由图可知，t1 s时，感应电流没有改变方向，B错误；t1.5 s时，感应电动势为0，C错误；感应电动势最大值EmNBSNm1000.04(V)4(V)，有效值E4(V)2(V)，QT82(J)，D正确。13(多选) (2018佛山模拟)一交流发电机和理想变压器按如图电路连接。已知该发电机线圈匝数为N，电阻为r。当线圈以转速n匀速转动时，电压表示数为U，灯泡(额定电压为U0，电阻恒为R)恰能正常发光，则(电表均为理想电

14、表)()A变压器的匝数比为UU0B电流表的示数为C在图示位置时，通过发电机线圈的磁通量为D从图示位置开始计时，变压器输入电压的瞬时值表达式为u Usin(2nt) V【答案】AB【解析】由变压器变压公式可知，变压器的匝数比n1n2UU0，选项A正确。灯泡恰能正常发光，说明变压器输出功率P1，根据变压器输出功率等于输入功率可得UI，解得电流表的示数：I，选项B正确。在题图图示位置时，发电机的线圈处于中性面位置，通过发电机线圈的磁通量为BS，S为线圈面积，由EmNBS2n，得BS，选项C错误。从题图图示位置开始计时，发电机产生电动势的瞬时值表达式为eEmsin(2nt) V，变压器输入电压的瞬时值

15、表达式为uUmsin(2nt) VUsin(2nt) V，选项D错误。14(多选)如图甲所示是一种振动发电装置的示意图，半径为r0.1 m、匝数n20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(其右视图如图乙所示)。线圈所在位置的磁感应强度的大小均为B T，线圈电阻为R10.5 ，它的引出线接有R29.5 的小电珠L。外力推动线圈框架的P端，使线圈沿轴线做往复运动，线圈运动速度v随时间t变化的规律如图丙所示(摩擦等损耗不计)，则()A小电珠中电流的峰值为0.16 AB小电珠中电流的有效值为0.16 AC电压表的示数约为1.5 VDt0.1 s时外力的大小为0.128 N【答案

16、】AD【解析】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，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EmnBlvnB2rv，故小电珠中电流的峰值为Im A0.16 A，选项A正确，B错误；电压表示数为UR21.07 V，选项C错误；当t0.1 s 也就是时，外力的大小为FnB2rIm0.128 N，选项D正确。二、计算题15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？【答案】：(1) i6.28sin(100t)A(2)1.95103 W(3)0.01 C【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I外电阻上消耗的功率：PI2R2R1.95103 W。(3)从计时开始到线圈转过过程中，平均感应电动势nn平均电流：通过外电阻的电荷量：qt0.01 C。