2023版新教材高考物理一轮复习课时分层作业(三十八)交变电流的产生和描述.docx

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1、课时分层作业(三十八)交变电流的产生和描述基础性题组1某台家用柴油发电机正常工作时能够产生与我国照明电网相同的交变电流现在该发电机出现了故障，转子匀速转动时的转速只能达到正常工作时的一半，则它产生的交变电动势随时间变化的图像是图中的()22022聊城模拟在匀强磁场中，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t的变化关系如图所示，已知线圈总电阻为2 ，则()At1.0 s时线圈平面平行于磁感线Bt1.5 s时线圈中感应电流为0Ct2.0 s时线圈中的感应电动势为0D一个周期内线圈产生的热量为8 J3.如图所示是一台发电机的结构示意图，其中N、S是永

2、久磁铁的两个磁极，它们的表面呈半圆柱面形状M是圆柱形铁芯，它与磁极的柱面共轴，铁芯上有一矩形线框，可绕与铁芯M共轴的固定转动轴旋转磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径、大小近似均匀的磁场若从图示位置开始计时，当线框绕固定转动轴匀速转动时，下列图像中能正确反映线框中感应电动势e随时间t变化规律的是()4一只氖管的起辉电压与交变电压u50sin 314t(V)的有效值相等，若将此交变电流接到氖管的两极，在一个周期内，氖管的发光时间为()A0.02 s B0.015 sC0.01 s D0.005 s5.如图，匀强磁场中，一单匝矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，线框中产生的交变电动势瞬时值随

3、时间变化的规律为e20sin 100t (V).下列说法正确的是()A该线框转动的频率是100 HzB该线框产生的交变电动势最大值是20 VCt0.005 s时刻，线框平面与中性面重合Dt0.05 s时刻，穿过线框的磁通量变化率为06如图甲所示，将阻值为R5 的电阻接到内阻不计的正弦交变电源上，电流随时间变化的规律如图乙所示，电压表、电流表均为理想电表，下列说法正确的是()A.电压表两端读数为2.5 VB电阻R消耗的电功率为1.25 WC若此交变电流由一矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生，如图丙所示，当线圈的转速提升一倍时，电流表的示数为1 AD图乙交变电流与图丁所示的电流比较，接同一电阻的发热

4、功率之比为127(多选)如图所示，虚线OO左侧有垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，凸形线框abcdefgh以虚线OO为轴，以角速度匀速转动，abch是边长为L的正方形，defg是边长为L的正方形，线框的总电阻为R，从图示位置开始计时，则()A在t0时刻，线框中的感应电流最大B在转过90的过程中，线框中感应电流的瞬时值i随时间t变化的规律为iC线框中感应电流的最大值为ImaxD线框转过60时的瞬时电动势为8(多选)如图甲所示，标有“220 V40 W”的灯泡和标有“20F360 V”的电容器并联到交流电源上，V为交流电压表，交流电源的输出电压如图乙中正弦曲线所示，闭合开关S.下列判断

5、正确的是()A电容器会被击穿B交流电源的输出电压的有效值为220 VCt时刻，V的示数为零Dt时刻，通过灯泡的电流为零9如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交变电流的图像，当调整线圈转速后，所产生正弦交变电流的图像如图线b所示，以下关于这两个正弦交变电流的说法错误的是()A交变电流b电压的有效值为 VB在图中t0时刻穿过线圈的磁通量均为零C交变电流a的电压瞬时值u10sin 5t(V)D线圈先后两次转速之比为32综合性题组10如图所示，为某学习小组设计的浴室用电安全原理图，用原、副线圈匝数比为51的理想变压器给浴室降压供电，原线圈输入交变电压u311 sin 100t(V).

6、已知照明灯额定功率为44 W，排气扇电动机内阻为2 ，电流表示数为2 A，各用电器均正常工作，保险丝电阻不计，电表均为理想电表则()A副线圈输出电压的有效值为40 VB变压器的输入功率为88 WC排气扇输出功率为44 WD若关掉排气扇，变压器输入功率不变11(多选)如图甲为旋转电枢式交流发电机的原理图，多匝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可变电阻R连接，与R并联的交流电压表为理想电表，当R10 时电压表示数是10 V已知线圈的内阻为r5 ，图乙是矩形线圈磁通量随时间t变化的图像，则()A可变电阻R消耗的电功率为10 WB穿过线

7、圈磁通量的最大值为 WbCR两端的电压u随时间t变化的规律是u14.1sin 100t(V)D调节可变电阻R的大小，其消耗的最大电功率可以达到11.25 W课时分层作业(三十八)交变电流的产生和描述1解析：转子转速为正常时的一半，根据2n2T知，周期变为正常时的2倍，根据EmNBS知，最大值变为正常时的一半，结合我国电网交变电流的实际情况可知，B正确答案：B2解析：t1.0 s时磁通量最大，线圈平面垂直于磁感线，而非平行于磁感线，故A错误；t1.5 s时磁通量变化率最大，线圈中感应电流不为0，故B错误；t2.0 s时线圈的磁通量变化率为零，故感应电动势为0，故C正确；一个周期内线圈产生的热量Q

8、(Em2)2TR，同时EmnBSnm2T，解得热量为82 J，故D错误答案：C3解析：因发电机的两个磁极N、S呈半圆柱面形状，磁极间的磁感线如图所示，即呈辐向分布，磁感应强度的大小不变，但方向发生改变，故线框在磁场中转动时垂直切割磁感线，产生的感应电动势的大小不变，线框越过空隙后，由于线框切割磁感线方向发生变化，所以感应电动势的方向发生变化，综上所述，D正确答案：D4解析：根据交流电的瞬时电压表达式知，氖管的起辉电压为U252 V，当交变电压的瞬时值大于等于252 V时氖管发光，在0T4时间内，由252 V50sin 314t(V)可得t1400 s，又T22314 s0.02 s，故氖管的发

9、光时间t光Tt40.01 s，故C正确答案：C5解析：根据题述线框中产生的交变电动势瞬时值随时间变化的规律为e202sin 100t (V)，可知2f100，解得该线框转动的频率f50 Hz，选项A错误；该线框产生的交变电动势最大值是202V，有效值为20 V，选项B错误；t0.005 s时刻，线框中产生的交变电动势瞬时值为e1202sin 0.5(V)202 V，此时线框平面与中性面垂直，选项C错误；t0.05 s时刻，线框中产生的交变电动势瞬时值为e2202sin 5(V)0，可知此时穿过线框的磁通量变化率为0，线框平面与中性面重合，选项D正确答案：D6解析：由题图可知，电流的最大值为Im

10、0.5 A，则R两端电压的最大值为UmImR0.55 V2.5 V，有效值为U1.252 V1.77 V，A错误；R上的电功率为PUIU2R1.25225 W0.625 W，B错误；线圈的转速提升一倍，电流也提升一倍，则电流的最大值变为1 A，有效值变为22 A，则电流表读数为22 A，C错误；由有效值的概念可得，题图丁的有效值为0.5 A，则题图乙与题图丁的有效值之比为12，根据PI2R可知，发热功率之比为12，D正确答案：D7解析：从图示位置开始计时，在转过90的过程中，线框中产生的感应电动势的瞬时值为eBL2sin t，感应电流的瞬时值为ieRBL2sintR，故t0时刻，I0，线框中感

11、应电流的最大值为ImaxBL2R，选项A错误，B、C正确；线框转过60时的瞬时电动势为eBL2sin 332BL2，故选项D错误答案：BC8解析：交流电的最大值为2202 V311 V，小于电容器的击穿电压，故电容器不会被击穿，故A错误；交流电压表测量为交流电压的有效值，由乙图可知，交流电压的最大值为2202 V，有效值为22022 V220 V，故B正确；电压表的示数为有效值，电压表的示数为220 V，故C错误；tT2时刻，灯泡两端电压的瞬时值为0，通过灯泡的电流的瞬时值为0，故D正确，故选BD.答案：BD9解析：正弦交变电流a的电压最大值UmnBSnBS2Ta10 V，交变电流b的电压最大

12、值UmnBS2Tb，由题图可知Ta0.4 s，Tb0.6 s，联立两式可得Um203 V，交变电流b电压的有效值UUm21023 V，A正确；在t0时刻，交变电流的电动势为零，由法拉第电磁感应定律可知此时穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，B错误；交变电流a的电压瞬时值表达式uUmsin 2Tat10sin 5t(V)，C正确；线圈的转速n1T，则线圈先后两次转速之比为32，D正确答案：B10解析：原线圈输入电压的最大值为Um311 V，有效值为U1220 V，根据理想变压器电压与匝数的关系得U1U2n1n251，可知副线圈输出电压的有效值U244 V，选项A错误；变压器的输出功率为P出

13、U2I442 W88 W，根据理想变压器的输入功率等于输出功率，可知变压器输入功率为P入88 W，选项B正确；由P出P灯P扇44 WP扇88 W可得，P扇44 W，照明灯中电流I灯P灯U21 A，排气扇中电流I扇II灯1 A，排气扇内阻发热功率为P热I扇2r2 W，由P扇P热P出可得排气扇输出功率为P出42 W，选项C错误；关掉排气扇，变压器输出功率减小，所以输入功率减小，选项D错误答案：B11解析：根据公式PU2R，得P10 W，故A正确；由题图乙可知，交流电的周期T0.02 s，转动的角速度2T100 rad/s，电动势的有效值EUR(Rr)15 V，故电动势的最大值Em2E152 V，由Emnm，由于为多匝线圈，故n1，解得m3220n Wb3220 Wb，故B错误；由题图乙可知，又因为此交变电流是从垂直于中性面开始计时的，所以R两端的电压u随时间t变化的规律是u102cos 100t(V)，故C错误；当Rr时，R消耗的功率最大，为PmaxE2r2r11.25 W，故D正确答案：AD