高考物理一輪總復(fù)習(xí) 第十章 第1講 交變電流的產(chǎn)生和描述 課時(shí)提能演練 新人教版

高考物理一輪總復(fù)習(xí) 第十章 第1講 交變電流的產(chǎn)生和描述 課時(shí)提能演練 新人教版一、選擇題(本大題共5小題,每小題6分,共30分。每小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確)1.交流發(fā)電機(jī)在工作時(shí)的電動(dòng)勢為e=E0sint,若將其電樞的轉(zhuǎn)速提高1倍,其他條件不變,則其電動(dòng)勢變?yōu)?)A.E0sinB.2E0sinC.E0sin2tD.2E0sin2t【解析】選D。轉(zhuǎn)速提高1倍,也就是角速度變?yōu)?,由e=nBSsint得選項(xiàng)D對。2.(xx·海南高考)通過一阻值R=100的電阻的交變電流如圖所示,其周期為1s。電阻兩端電壓的有效值為()A.12 VB.4VC.15 VD.8V【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)注意理解以下兩點(diǎn):(1)根據(jù)電流的熱效應(yīng)在一個(gè)周期內(nèi)分段計(jì)算交變電流的有效值。(2)根據(jù)圖像確定一個(gè)周期的時(shí)間?！窘馕觥窟xB。根據(jù)圖像,一個(gè)周期T=1s,設(shè)該交變電流的有效值為U,00.4s的時(shí)間間隔為t1=0.4s,0.40.5 s的時(shí)間間隔t2=0.1s,根據(jù)電流的熱效應(yīng),由2(Rt1+Rt2)=,解得U=4V,B正確?！咀兪絺溥x】電阻R1、R2和交流電源按照圖甲所示方式連接,R1=10,R2=20。合上開關(guān)S后,通過電阻R2的正弦交變電流i隨時(shí)間t的變化情況如圖乙所示。則()A.通過R1的電流的有效值是1.2AB.R1兩端的電壓有效值是6VC.通過R2的電流的有效值是1.2AD.R2兩端的電壓有效值是6V【解析】選B。通過R1和R2的電流的有效值都是0.6A,故A、C錯(cuò),R2兩端的電壓有效值是12V,故D錯(cuò),R1兩端的電壓有效值是6V,故B正確。3.如圖所示,圖線a是線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的正弦交流電的圖像,當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后,所產(chǎn)生的正弦交流電的圖像如圖線b所示,以下關(guān)于這兩個(gè)正弦交流電的說法錯(cuò)誤的是()A.在圖中t=0時(shí)刻穿過線圈的磁通量均為零B.線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為32C.交流電a的瞬時(shí)值為u=10sin5t(V)D.交流電b的最大值為V【解析】選A。由題圖可知t=0時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢為零,穿過線圈的磁通量最大,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由題圖可知Ta=0.4s,Tb=0.6s,線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比nanb=TbTa=32,選項(xiàng)B正確;交流電a的瞬時(shí)值為u=Umsin(t),得u=10sin5t(V),選項(xiàng)C正確;感應(yīng)電動(dòng)勢最大值Um=NBS=NBS(),所以UmaUmb=TbTa,交流電b的最大值為V,選項(xiàng)D正確。【總結(jié)提升】根據(jù)交變電流的圖像可以確定的量(1)電流最大值;(2)周期T和頻率f;(3)不同時(shí)刻交流電的瞬時(shí)值;(4)線圈處于中性面和電流最大值對應(yīng)的時(shí)刻;(5)任意時(shí)刻線圈的位置和磁場的夾角。4.(xx·福州模擬)如圖所示,空間存在豎直向上磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場,一質(zhì)量為m、邊長為d、總電阻為R的正方形均勻?qū)Ь€框平放在粗糙的水平地面上。在外力作用下讓線框做如下運(yùn)動(dòng):先讓線框繞CD邊(CD邊固定)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)180°,然后線框繞AB邊(AB邊固定)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)180°如此不斷重復(fù),線框在地面上向右翻轉(zhuǎn),線框轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度恒為。以開始運(yùn)動(dòng)時(shí)作為計(jì)時(shí)起點(diǎn),用i表示線框中的電流(以ABCDA方向?yàn)檎较?,用UAB表示A、B兩點(diǎn)間的電勢差。下列圖線中正確的是()【解析】選C。由楞次定律可判斷,線框中的電流在以CD為軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)沿ADCBA,以AB為軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)沿ABCDA,故A、B均錯(cuò)誤;當(dāng)以CD為軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),AB邊相當(dāng)于電源,電動(dòng)勢最大值Em=BS=B0d2,e=Emsint,UAB=e;當(dāng)以AB為軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),CD邊相當(dāng)于電源,此時(shí)UAB=e,故C正確、D錯(cuò)誤。【變式備選】矩形線框在勻強(qiáng)磁場內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過程中,線框輸出的交流電壓隨時(shí)間變化的圖像如圖所示,下列說法中正確的是()A.交流電壓的有效值為36VB.交流電壓的最大值為36V,頻率為0.25 HzC.2 s末線框平面垂直于磁場,通過線框的磁通量變化最快D.1 s末線框平面垂直于磁場,通過線框的磁通量變化最快【解析】選B。由線框輸出的交流電壓隨時(shí)間變化圖像可知,交流電壓的最大值為36V,頻率為0.25 Hz,B正確;有效值則為36V,A錯(cuò)誤;2 s末線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為零,所以此時(shí)線框平面垂直于磁場,磁通量的變化率為零,C錯(cuò)誤;1 s末線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢最大,此時(shí)線框平面平行于磁場,通過線框的磁通量變化最快,D錯(cuò)誤。5.如圖所示,在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的矩形線圈的周期為T,轉(zhuǎn)軸O1O2垂直于磁場方向,線圈電阻為2。從線圈平面與磁場方向平行時(shí)開始計(jì)時(shí),線圈轉(zhuǎn)過60°時(shí)的感應(yīng)電流為1A。那么下列說法正確的是()A.線圈消耗的電功率為4 WB.線圈中感應(yīng)電流的有效值為2 AC.任意時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢為e=4sintD.任意時(shí)刻穿過線圈的磁通量為=sint【解題指南】解答本題應(yīng)注意以下三點(diǎn):(1)線圈從平行于磁場開始計(jì)時(shí),其瞬時(shí)值表達(dá)式為余弦函數(shù);(2)利用瞬時(shí)值表達(dá)式求出電動(dòng)勢的最大值、有效值;(3)利用磁通量的定義計(jì)算磁通量的表達(dá)式?！窘馕觥窟xA。由于線圈從垂直于中性面啟動(dòng),則瞬時(shí)值表達(dá)式可記為e=Emcos,代入數(shù)據(jù)可知2=Emcos60°,得最大值Em=4V,即有效值E=2V以及I=A,功率為P=4 W,瞬時(shí)值表達(dá)式為e=4cost。故A正確,B、C錯(cuò)誤。再由Em=NBS,則任意時(shí)刻穿過線圈的磁通量為=BSsin=sin=sin=sint,可知D錯(cuò)誤。二、非選擇題(本大題20分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)6.(能力挑戰(zhàn)題)如圖所示,勻強(qiáng)磁場B=0.1T,所用矩形線圈的匝數(shù)N=100,邊長ab=0.2m,bc=0.5m,以角速度=100rad/s繞OO軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)線圈平面通過中性面時(shí)開始計(jì)時(shí),試求:(1)線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值表達(dá)式。(2)由t=0至t=過程中的平均電動(dòng)勢的大小。(3)該交變電流的電動(dòng)勢有效值是多少?【解析】(1)感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值e=NBSsint,由題意可知:S=·=0.2×0.5m2=0.1m2(2分)Em=NBS=100×0.1×0.1×100V=314 V(3分)所以e=314sin100tV(3分)(2)用=N計(jì)算t=0至t=過程中的平均電動(dòng)勢=N=N=(3分)即=NBS(2分)代入數(shù)值得=200V(2分)(3)電動(dòng)勢有效值E=(2分)又Em=NBS代入數(shù)據(jù)得E=222V(3分)答案:(1)e=314sin100tV(2)200V(3)222 V