(课标通用版)2022版高考物理总复习第十一章01第1讲交变电流的产生和描述精练(含解析).pdf
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1、课标通用版课标通用版 20222022 版高考物理版高考物理总复习第十一章总复习第十一章 0101 第第 1 1 讲交变讲交变电流的产生和描述精练含解电流的产生和描述精练含解析析第第 1 1 讲讲交变电流的产生和描述交变电流的产生和描述A A 组组根底过关根底过关1.1.一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生的电动势一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生的电动势e=200e=2002sin100t(V),那么2sin100t(V),那么()A.A.该交变电流的频率是该交变电流的频率是 100Hz100HzB.B.当当 t=0t=0 时时,线圈平面恰好与中性面垂直线圈平面恰好与中性面垂直C.C.当当 t=t
2、=1 1200200s s 时时,e,e 到达峰值到达峰值D.D.该交变电流的电动势的有效值为该交变电流的电动势的有效值为 2002002 2V V答案答案C C由交变电流的电动势瞬时值表达式由交变电流的电动势瞬时值表达式e=nBSsinte=nBSsint 可知可知,该交变电流的频率该交变电流的频率f=f=10010022=22Hz=50Hz,Hz=50Hz,选项选项 A A 错误错误;在在 t=0t=0 时时,电动势瞬时电动势瞬时值为值为 0,0,线圈平面恰好位于中性面处线圈平面恰好位于中性面处,选项选项 B B 错误错误;当当t=t=1 1200200s s 时时,e,e 到达峰值到达峰
3、值 E Em m=200=2002 2V,V,选项选项 C C 正确正确;该交变电该交变电m m2 2流的电动势的有效值流的电动势的有效值 E=E=200V,=200V,选项选项 D D 错误。错误。2.(20222.(2022 陕西榆林期末陕西榆林期末)矩形线圈的匝数为矩形线圈的匝数为 5050 匝匝,在匀在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时,穿过线圈的磁穿过线圈的磁2 2通量随时间的变化规律如下图通量随时间的变化规律如下图,以下结论正确的选项是以下结论正确的选项是()A.A.在在 t=0.1st=0.1s 和和 t=0.3st=0.3s 时时,感应电动势
4、最大感应电动势最大B.B.在在 t=0.2st=0.2s 和和 t=0.4st=0.4s 时时,感应电动势改变方向感应电动势改变方向C.C.感应电动势的最大值是感应电动势的最大值是 50V50VD.D.在在 t=0.4st=0.4s 时时,磁通量变化率最大磁通量变化率最大,其值为其值为 100Wb/s100Wb/s答案答案C C在在 t=0.1st=0.1s 和和 t=0.3st=0.3s 时时,穿过线圈的磁通量穿过线圈的磁通量最大最大,此时感应电动势为零此时感应电动势为零,电动势改变方向电动势改变方向,选项选项 A A、B B错误错误;感应电动势的最大值是感应电动势的最大值是E Em m=N
5、BS=N=NBS=Nm m率最大率最大,其值为其值为22220.40.4=500.2=500.2V=50V,选项V=50V,选项C C正确正确;在在 t=0.4st=0.4s 时时,穿过线圈的磁通量为零穿过线圈的磁通量为零,但是磁通量变化但是磁通量变化2222=BS=BS=m m=0.2=0.20.40.4Wb/s=Wb/s,选项Wb/s=Wb/s,选项 D D 错误。错误。3.3.电阻电阻 R R1 1、R R2 2与交流电源按照图甲所示方式连与交流电源按照图甲所示方式连接接,R,R1 1=10,R=10,R2 2=20。合上开关=20。合上开关 S S 后后,通过电阻通过电阻 R R2 2
6、的正的正3 3弦式交变电流弦式交变电流 i i 随时间随时间 t t 变化的情况如图乙所示。变化的情况如图乙所示。那么那么()A.A.通过通过 R R1 1的电流有效值是的电流有效值是 1.2A1.2AB.RB.R1 1两端的电压有效值是两端的电压有效值是 6V6VC.C.通过通过 R R2 2的电流有效值是的电流有效值是 1.21.22 2A AD.RD.R2 2两端的电压最大值是两端的电压最大值是 6 62 2V V答案答案B B首先从首先从 i-ti-t 图像中找出交变电流的最大图像中找出交变电流的最大值值,I,Im m=0.6=0.62 2A,A,由正弦式交变电流最大值与有效值的关由正
7、弦式交变电流最大值与有效值的关系系 I Im m=2 2I,I,可知有效值可知有效值 I=0.6A,I=0.6A,由于由于 R R1 1与与 R R2 2串联串联,所以所以通过通过 R R1 1、R R2 2的电流有效值均为的电流有效值均为 0.6A,0.6A,选项选项 A A、C C 错错;R;R1 1两两端电压有效值为端电压有效值为 U U1 1=IR=IR1 1=6V,=6V,选项选项 B B 对对;R;R2 2两端电压最大两端电压最大值为值为 U U2m2m=I=Im mR R2 2=0.6=0.62 220V=1220V=122 2V,V,选项选项 D D 错。错。4.(4.(多项选
8、择多项选择)如图如图 1 1 所示所示,在匀强磁场中在匀强磁场中,一矩形金属一矩形金属线圈两次分别以不同的转速线圈两次分别以不同的转速,绕与磁感线垂直的轴匀速绕与磁感线垂直的轴匀速转动转动,产生的交变电动势图像如图产生的交变电动势图像如图 2 2 中曲线中曲线 a a、b b 所示所示,那么那么()4 4A.A.两次两次 t=0t=0 时刻线圈平面均与中性面重合时刻线圈平面均与中性面重合B.B.曲线曲线 a a、b b 对应的线圈转速之比为对应的线圈转速之比为 2 23 3C.C.曲线曲线 a a 表示的交变电动势频率为表示的交变电动势频率为 25Hz25HzD.D.曲线曲线 b b 表示的交
9、变电动势有效值为表示的交变电动势有效值为 10V10V答案答案ACAC由题图由题图2 2知知t=0t=0时两次转动产生的瞬时电动时两次转动产生的瞬时电动势都等于零势都等于零,故故 A A 正确。由图正确。由图 2 2 知两次转动所产生的交知两次转动所产生的交变电动势的周期之比变电动势的周期之比 T Ta aT Tb b=2=23,3,再由周期与转速的再由周期与转速的关系关系 n=n=得得 n na an nb b=3=32,2,故故 B B 错误。因错误。因 T Ta a=410=410 s,s,故故1 1-2-2f fa a=故故1 1=25Hz,C=25Hz,C 正确。因正确。因 E Em
10、ama=15V,=15V,而而 E Em m=NBS=NBS=错误。错误。22,m mE Embmb=E Emama=10V,E=10V,Eb b=5=52 2V,DV,D2 25.5.一个匝数为一个匝数为 100100、电阻为电阻为 0.50.5 的闭合线圈处于某一的闭合线圈处于某一磁场中磁场中,磁场方向垂直于线圈平面磁场方向垂直于线圈平面,从某时刻起穿过线从某时刻起穿过线圈的磁通量按如下图规律变化圈的磁通量按如下图规律变化,那么线圈中产生的交变那么线圈中产生的交变电流的有效值为电流的有效值为()5 5A.5A.52 2A AB.2B.25 5A AC.6AC.6AD D.5A.5A答案答案
11、B B01s01s 内线圈中产生的感应电动势内线圈中产生的感应电动势E E1 1=n=n1 11 1=1000.01V=1V,11.2s=1000.01V=1V,11.2s 内线圈中产生的感应内线圈中产生的感应2 22 2电动势电动势 E E2 2=n=n热量热量=100=1000.010.010.20.2V=5V,V=5V,在一个周期内产生的在一个周期内产生的2 22 2Q=QQ=Q1 1+Q+Q2 2=1 1t t1 1+2 2t t2 2=12J,=12J,根据交变电流有效值的定根据交变电流有效值的定义得电流有效值义得电流有效值D D 错误。错误。I=I=2=25 5A,A,故故(1 1
12、+2 2)B B 正确正确,A,A、C C、6.(6.(多项选择多项选择)如图甲所示为风力发电的简易模型图如图甲所示为风力发电的简易模型图,在在风力的作用下风力的作用下,风叶带动与其固定在一起的永磁体转动风叶带动与其固定在一起的永磁体转动,转速与风速成正比。某一风速时转速与风速成正比。某一风速时,线圈中产生的正弦式线圈中产生的正弦式电流如图乙所示电流如图乙所示,那么那么()甲甲6 6乙乙A.A.电流的表达式为电流的表达式为 i=0.6sin10t(A)i=0.6sin10t(A)B.B.永磁体的转速为永磁体的转速为 10r/s10r/sC.C.风速加倍时电流的表达式为风速加倍时电流的表达式为
13、i=1.2sin10t(A)i=1.2sin10t(A)D.D.风速加倍时线圈中电流的有效值为风速加倍时线圈中电流的有效值为答案答案ADAD由题图乙可知由题图乙可知I Im m=0.6A,T=0.2s,=0.6A,T=0.2s,=223 32 25 5A A=10rad/s,故电流的表达式为=10rad/s,故电流的表达式为i=0.6sin10t(A),Ai=0.6sin10t(A),A 正确正确;永磁体的转速为永磁体的转速为n=n=5r/s,B=5r/s,B 错误错误;风速加倍时转速加倍风速加倍时转速加倍,根据根据1 1E Em m=NBS=NBS2n=NBS=NBS2n 可知感应电动势加倍
14、可知感应电动势加倍,形成的电流形成的电流加倍加倍,故电流表达式变为故电流表达式变为 i=1.2sin20t(A),Ci=1.2sin20t(A),C 错误错误;风速加倍时风速加倍时,I,Im m=1.2A,=1.2A,有效值有效值 I=I=m m3 32 22 2=5 5A,DA,D 正确。正确。7.7.如下图的区域内有垂直于纸面的匀强磁场如下图的区域内有垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强磁感应强度为度为 B B。电阻为。电阻为 R R、半径为、半径为 L L、圆心角为、圆心角为 45的扇形闭45的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的合导线框绕垂直于纸面的 O O 轴以角速度轴以角速度 匀速转动匀速转动(
15、O(O轴位于磁场边界轴位于磁场边界)。那么线框内产生的感应电流的有效。那么线框内产生的感应电流的有效值为值为()7 72 22 22B2B2 22B2B2 2A.A.B.B.C.C.D.D.2 22 24 44 4答案答案D D扇形闭合导线框切割磁感线的有效长度始终扇形闭合导线框切割磁感线的有效长度始终是半径是半径 L,L,平均速度平均速度 v=v=,导线框进磁场和出磁场时有导线框进磁场和出磁场时有2 2感应电流产生感应电流产生,由法拉第电磁感应定律和有效值的定义由法拉第电磁感应定律和有效值的定义2 22 22 22 2有有:E=:E=,=I=I RT,RT,可得可得I=I=,故故D D正确正
16、确,A,A、B B、2 24 44 4C C 错误。错误。8.(20228.(2022 江西八校联考江西八校联考)将硬导线中间一段折成半圆形将硬导线中间一段折成半圆形,使其半径为使其半径为 R,R,让它在磁感应强度为让它在磁感应强度为 B B、方向如下图的匀方向如下图的匀强磁场中绕轴强磁场中绕轴 MNMN 匀速转动。匀速转动。导线在导线在 a a、b b 两处通过电刷两处通过电刷与外电路连接与外电路连接,外电路接有额定功率为外电路接有额定功率为 P P、电阻为、电阻为 r r 的的小灯泡并正常发光。电路中除灯泡外小灯泡并正常发光。电路中除灯泡外,其余局部的电阻其余局部的电阻不计不计,那么以下说
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