高考物理一轮复习 专题 交变电流的产生和描述专项练习-人教版高三全册物理试题.doc

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1、交变电流的产生和描述一、选择题(16题为单项选择题，711题为多项选择题)1某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的交变电流的图象如图1所示，由图中信息可以判断()图1A在A、C时刻线圈处于中性面位置B在B、D时刻穿过线圈的磁通量为零C从AD线圈转过的角度为2D若从OD历时0.02 s，则在1 s内交变电流的方向改变了100次2(2017山东潍坊市联考)现在的调光灯、调速电风扇是用可控硅电子元件来实现调控的。如图2所示为经过一个双向可控硅调节后加在电灯上的电压，即在正弦交流电的每一个二分之一周期中，前面四分之一周期被截去。调节台灯上的旋钮可以控制截去的多少，从而改变电灯上的电压，那么

2、现在电灯上的电压为()图2AUm B.C. D.Um3图3甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴OO匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与电阻R10 连接，与电阻R并联的交流电压表为理想电表，示数是10 V。图乙是穿过矩形线圈磁通量随时间t变化的图象。则下列说法正确的是()图3A电阻R上的电功率为20 WB0.02 s时R两端的电压瞬时值为零CR两端的电压随时间变化的规律是u14.1 cos 100t(V)D通过R的电流随时间变化的规律是icos 50t(A)4(2016福建福州质检)某交流电源电动势随时间变化的规律如图4所示，现用

3、该电源对标称值为“5 V10 W”的电动机供电，电源内阻不计，下列说法正确的是()图4A电动机的内阻为2.5 B电动机的发热功率为10 WC通过电动机的电流为2 AD通过电动机的电流为2 A5如图5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面。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()图5A. B. C. D.6如图6甲所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感

4、线的中心轴OO匀速转动，从图示位置开始计时，产生的感应电动势e随时间t的变化曲线如图乙所示。若线圈的转速变为原来的2倍，而其他条件保持不变，从图示位置转过90开始计时，则能正确反映线圈中产生的电动势e随时间t的变化规律的图象是()图67将电阻R、理想电压表V、开关S和交流电源按照图7所示的方式连接起来，其中R30 ，合上开关S后，交流电源输出的正弦交变电压u随时间t变化的关系如图8所示。则()图7图8A电压表V的示数是36 VBR消耗的电功率是21.6 WC通过R的电流瞬时值表达式为i1.2 sin 100t AD通过R的电流最大值为1.2 A8如图9甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分

5、别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图乙中曲线a、b所示，则()图9A两次t0时刻线圈平面均与中性面重合B曲线a、b对应的线圈转速之比为23C曲线a表示的交变电动势频率为25 HzD曲线b表示的交变电动势有效值为10 V9如图10所示，N匝矩形导线框以角速度在磁感应强度为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、理想交流电流表和二极管D。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()图10A交流电流表的示数INBSB一个周期内通过R的电荷量qCR两端电压的有效值UNBSD图示位置电流表的示

6、数为010(2017安徽屯溪模拟)如图11所示，面积为S、匝数为N、电阻为r的正方形导线框与阻值为R的电阻构成闭合回路，理想交流电压表并联在电阻R的两端。线框在磁感应强度为B的匀强磁场中，以与电路连接的一边所在直线为轴垂直于磁场以角速度匀速转动，不计其他电阻，则下列说法正确的是()图11A若从图示位置开始计时，线框中感应电动势的瞬时值为eNBSsin tB线框通过中性面前后，流过电阻R的电流方向将发生改变，1秒钟内流过电阻R的电流方向改变次C线框从图示位置转过60的过程中，通过电阻R的电荷量为D电压表的示数跟线框转动的角速度大小无关11如图12甲所示，将阻值为R5 的电阻接到内阻不计的正弦交变

7、电源上，电流随时间变化的规律如图乙所示，电流表串联在电路中测量电流的大小。对此，下列说法正确的是()图12A电阻R两端电压变化规律的函数表达式为u2.5sin 200t(V)B电阻R消耗的电功率为1.25 WC如图丙所示，若此交变电流由一矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生，当线圈的转速提升一倍时，电流表的示数为1 AD这一交变电流与图丁所示电流比较，其有效值之比为二、非选择题12如图13甲所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场。已知线圈的匝数n100匝，总电阻r1.0 ，所围成矩形的面积S0.040 m2，小灯泡的电阻R9

8、.0 ，磁感应强度随时间按如图乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为enBmScost，其中Bm为磁感应强度的最大值，T为磁场变化的周期，不计灯丝电阻随温度的变化，求：图13(1)线圈中产生感应电动势的最大值；(2)小灯泡消耗的电功率；(3)在磁感应强度变化的0时间内，通过小灯泡的电荷量。参考答案1.解析由题中交变电流的图象可知，在A、C时刻产生的感应电流最大，对应的感应电动势最大，线圈处于垂直中性面的位置，选项A错误；在B、D时刻感应电流为零，对应的感应电动势为零，即磁通量的变化率为零，此时磁通量最大，选项B错误；从AD，经历的时间为周期，线圈转过的角度为，选项C错误；若从

9、OD历时0.02 s，则交变电流的周期为0.02 s，而一个周期内电流的方向改变两次，所以1 s内交变电流的方向改变了100次，选项D正确。答案D2.解析由有效值的概念可得T，解得U，选项B正确。答案B3.解析电阻R上的电功率为P10 W，选项A错误；0.02 s时穿过线圈的磁通量变化率最大，R两端的电压瞬时值最大，选项B错误；R两端的电压u随时间t变化的规律是u14.1cos 100t(V)，通过R的电流随时间变化的规律i1.41 cos 100t(A)，选项C正确，D错误。答案C4.解析由图知该电源电动势最大值为Em5 V，则有效值E5 V，通过电动机的电流I A2 A，电动机是非纯电阻元

10、件，电动机内阻r 2.5 ，电动机的发热功率P热I2rP总10 W，故A、B、D错误，C正确。答案C5.解析OM切割磁感线产生的电动势E，OM切割磁感线时产生的感应电流I，设电流的有效值为I有效，则IRT2I2RT，解得I有效，选项A正确。答案A6.解析由题图乙知，周期T4 s，感应电动势的最大值Em1 V，而感应电动势的最大值的表达式EmNBSNBS。若仅把线圈的转速变为原来的2倍，则周期T变为原来的，即T2 s，而感应电动势的最大值Em变为原来的2倍，即Em2 V，所以选项B、C错误；从图示位置转过90开始计时，也就是t0时线圈中产生的感应电动势应为0，所以选项A正确，D错误。答案A7.解

11、析电压表的示数为有效值，U18 V，A项错误；P21.6 W，B项正确；isin 100t A1.2sin 100t A，C项正确；Im1.2 A，D项正确。答案BCD8.解析线圈经过中性面时不切割磁感线，此时感应电动势为零，选项A正确；由图可知曲线a、b的周期之比为23，则对应的线圈转速之比为32，选项B错误；曲线a的周期为Ta4102 s，其频率为fa25 Hz，选项C正确；曲线a、b表示的交变电流的峰值之比为，又Ema15 V，Emb10 V，UbEmb5 V，选项D错误。答案AC9.解析设回路中电流的有效值为I，由电流的热效应可知，()2RTI2RT，I，A正确，D错误；电阻R两端电压

12、的有效值UIR，C错误；一个周期内通过R的电荷量q，B正确。答案AB10.解析从图示位置开始计时，即从线框处于中性面位置开始计时，感应电动势瞬时值eNBSsin t，选项A正确；线框通过中性面前后，流过电阻R的电流方向发生改变，每转1周电流方向改变2次，1秒钟内线框转动圈数为，故流过电阻R的电流方向改变2次，选项B正确；线框从图示位置转过60的过程中，通过电阻R的电荷量qttN，而BSBS，故q，选项C正确；电压表的示数U，而E，故U，选项D错误。答案ABC11.解析图乙所示电流的最大值为Im0.5 A，周期为T0.01 s，其角速度为200 rad/s，由欧姆定律得UmImR2.5 V。所以

13、R两端电压瞬时值的表达式为u2.5sin 200t(V)，选项A正确；该电流的有效值为I，电阻R消耗的电功率为PI2R，解得P0.625 W，选项B错误；电流表的示数为有效值，该交变电流由图丙所示矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生，当转速提升一倍时，电动势的最大值EmnBS为原来的2倍，电路中电流的有效值也是原来的2倍，为2 A1 A，选项C错误；图乙中的正弦交变电流的有效值为 A。图丁所示的交变电流虽然方向发生变化，但大小恒为0.5 A，故有效值之比为，选项D正确。答案AD12.解析(1)由图象知，线圈中产生的交变电流的周期T3.14102 s，所以EmnBmS8.0 V。(2)电流的最大值Im0.80 A，有效值I A，小灯泡消耗的电功率PI2R2.88 W。(3)在0时间内，电动势的平均值，平均电流，流过灯泡的电荷量Qt4.0103 C。答案(1)8.0 V(2)2.88 W(3)4.0103 C