（新課改省份專用）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時跟蹤檢測（三十六）交變電流的產(chǎn)生及描述（含解析）.doc

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課時跟蹤檢測（三十六） 交變電流的產(chǎn)生及描述 [A級——基礎(chǔ)小題練熟練快] 1．(2019金華調(diào)研)一只電阻分別通過四種不同形式的電流，電流隨時間變化的情況如下列各圖所示，在相同時間內(nèi)電阻產(chǎn)生熱量最大的是(　　) 解析：選D　選項A、B中交變電流的有效值都為 A，選項C中恒定電流的大小為1.5 A，選項D中交變電流的有效值為2 A，根據(jù)熱量的表達式Q＝I2Rt得出選項D正確。 2．(2018漢中模擬)一交流電壓為u＝100sin (100πt)V，由此表達式可知(　　) A．用電壓表測該電壓其示數(shù)為50 V B．該交流電壓的周期為0.02 s C．將該電壓加在“100 V　100 W”的燈泡兩端，燈泡的實際功率小于100 W D．t＝ s時，該交流電壓的瞬時值為50 V 解析：選B　由交流電壓瞬時值表達式可知電壓的有效值為100 V，故用電壓表測該電壓其示數(shù)為100 V，選項A錯誤；ω＝100π rad/s，則周期T＝＝0.02 s，選項B正確；該電壓加在“100 V　100 W”的燈泡兩端，燈泡恰好正常工作，選項C錯誤；把t＝ s代入瞬時值表達式得電壓的瞬時值為100 V，選項D錯誤。 3.(多選)電阻為1 Ω的矩形線圈繞垂直于磁場方向的軸在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，線圈的電動勢隨時間變化的圖像如圖所示?，F(xiàn)把線圈與電阻為9 Ω的電熱絲相連，則下列說法正確的是(　　) A．線圈轉(zhuǎn)動的角速度為31.4 rad/s B．如果線圈轉(zhuǎn)速提高一倍，則電流發(fā)生改變 C．電熱絲兩端的電壓U＝100 V D．電熱絲的發(fā)熱功率P＝1 800 W 解析：選BD　從題圖可知T＝0.02 s，ω＝＝314 rad/s，故選項A錯誤；其他條件不變，如果線圈轉(zhuǎn)速提高一倍，角速度ω變?yōu)樵瓉淼膬杀?，則電動勢最大值Em＝NBS ω變?yōu)樵瓉淼膬杀?，電壓的有效值變?yōu)樵瓉淼膬杀?，根?jù)歐姆定律可知電流發(fā)生改變，故選項B正確；該交流電壓的最大值為200 V，所以有效值為100 V，電熱絲兩端電壓U＝100 V＝90 V，故選項C錯誤；根據(jù)P＝得P＝ W＝1 800 W，選項D正確。 4．圖甲所示電壓按正弦規(guī)律變化，圖乙所示電壓是正弦交流電的一部分。下列說法正確的是(　　) A．圖乙所示的電壓也是正弦交流電壓 B．圖甲所示電壓的瞬時值表達式為u＝10sin 50πt(V) C．圖乙所示電壓的周期與圖甲所示電壓周期相同 D．圖甲所示電壓的有效值比圖乙所示電壓的有效值小 解析：選D　題圖乙所示電壓只有一部分按正弦交流電壓變化，整個不能稱為正弦交流電壓，選項A錯誤；題圖甲所示電壓的瞬時值表達式為u＝10sin 100πt(V)，選項B錯誤；題圖乙所示電壓的周期為題圖甲所示電壓周期的2倍，選項C錯誤；題圖甲所示電壓的有效值為5 V，對題圖乙由＝T，得電壓的有效值為U＝10 V，因此選項D正確。 5.某研究小組成員設(shè)計了一個如圖所示的電路，已知純電阻R的阻值不隨溫度變化。與R并聯(lián)的是一個理想的交流電壓表，D是理想二極管(它的導(dǎo)電特點是正向電阻為零，反向電阻為無窮大)。在A、B間加一交流電壓，其瞬時值的表達式為u＝20sin 100πt(V)，則交流電壓表的示數(shù)為(　　) A．10 V　　　　　　　　 B．20 V C．15 V D．14.1 V 解析：選D　二極管具有單向?qū)щ娦?，使得半個周期內(nèi)R通路，另半個周期內(nèi)R斷路。電壓表的示數(shù)為加在R兩端電壓的有效值，設(shè)為U，在正半周內(nèi)，交流電壓的有效值為20 V，由電流的熱效應(yīng)，在一個周期內(nèi)有T＝，解得U＝10 V＝14.1 V，選項D正確。 6．(2019惠州五校聯(lián)考)如圖甲所示，為一種調(diào)光臺燈電路示意圖，它通過雙向可控硅電子器件實現(xiàn)了無級調(diào)節(jié)亮度。給該臺燈接220 V的正弦交流電后加在燈管兩端的電壓如圖乙所示，則此時交流電壓表的示數(shù)為(　　) A．220 V B．110 V C. V D. V 解析：選B　設(shè)電壓的有效值為U，根據(jù)有效值定義有＝T，解得U＝110 V，則B正確。 7．(多選)如圖甲為小型交流發(fā)電機的原理圖，其矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，線圈的匝數(shù)n＝100、總電阻r＝5 Ω，線圈的兩端與阻值為95 Ω的電阻R連接，交流電壓表為理想電表。t＝0時刻，線圈平面與磁場方向平行，穿過每匝線圈的磁通量Φ隨時間t按圖乙所示正弦規(guī)律變化。若交流發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢的最大值為Em，電壓表的示數(shù)為U，則(　　) A．Em＝200 V，U＝134 V B．Em＝134 V，U＝95 V C．通過電阻R的電流每秒內(nèi)方向改變約50次 D．電阻R實際消耗的功率為190 W 解析：選AD　交流發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢的最大值Em＝nBSω，而Φm＝BS，由題圖乙可知Φm＝2.010－2 Wb，T＝2π10－2 s，所以ω＝100 rad/s，Em＝200 V，電動勢的有效值E＝＝100 V，由閉合電路歐姆定律，可知電路中電流的有效值I＝＝ A，電壓表的示數(shù)為U＝IR＝134 V，故選項A正確，B錯誤；頻率f＝≈16 Hz，故通過電阻R的電流每秒內(nèi)方向改變約32次，選項C錯誤；電阻R消耗的功率為P＝I2R＝190 W，故選項D正確。 8．(多選)一正弦交流電的電壓隨時間變化的規(guī)律如圖所示。由圖可知(　　) A．該交流電的電壓瞬時值的表達式為u＝100sin(25πt)V B．該交流電的頻率為25 Hz C．該交流電的電壓的有效值為100 V D．若將該交流電壓加在阻值R＝100 Ω的電阻兩端，則電阻消耗的功率為50 W 解析：選BD　從題給圖像中可得該交流電壓最大值為Um＝100 V，交流電的周期為T＝410－2 s，所以頻率為f＝＝25 Hz，選項B正確；角速度為ω＝2πf＝50π rad/s，所以該交流電的電壓瞬時值的表達式為u＝100sin(50πt)V，該交流電的電壓有效值為U＝＝50 V，選項A、C錯誤；若將該交流電壓加在阻值R＝100 Ω的電阻兩端，則電阻消耗的功率為P＝＝ W＝50 W，選項D正確。 [B級——保分題目練通抓牢] 9.(多選)如圖所示，空間中有范圍足夠大的勻強磁場，磁場方向豎直向下，在其間豎直放置兩彼此正對的相同金屬圓環(huán)，兩環(huán)相距L，用導(dǎo)線將環(huán)與外電阻相連?，F(xiàn)用外力使金屬桿沿兩環(huán)做勻速圓周運動。若已知磁感應(yīng)強度大小為B，圓環(huán)半徑為R，桿轉(zhuǎn)動角速度為ω，金屬桿和電阻的阻值均為r，其他電阻不計，則(　　) A．當金屬桿從圓環(huán)最高點向最低點轉(zhuǎn)動過程中，流過外電阻的電流先變大后變小 B．當金屬桿從圓環(huán)最高點向最低點轉(zhuǎn)動過程中，流過外電阻的電流先變小后變大 C．流過外電阻電流的有效值為 D．流過外電阻電流的有效值為 解析：選BC　金屬桿從圓環(huán)最高點向最低點轉(zhuǎn)動的過程中，垂直磁場方向的分速度先減小再增大，因而流過外電阻的電流先減小再增大，選項A錯誤，B正確；金屬桿沿圓環(huán)的勻速率運動等效為以兩環(huán)圓心連線為轉(zhuǎn)動軸、長為L、寬為R的矩形線框的勻速轉(zhuǎn)動，因此產(chǎn)生正弦交流電，遵守I＝的關(guān)系，電動勢的最大值為Em＝BLωR，Im＝，I＝＝，故選項C正確，D錯誤。 10．(2019廣元檢測)如圖所示，一半徑為L的導(dǎo)體圓環(huán)位于紙面內(nèi)，O為圓心。環(huán)內(nèi)兩個圓心角為90且關(guān)于O中心對稱的扇形區(qū)域內(nèi)分布有勻強磁場，兩磁場的磁感應(yīng)強度大小均為B、方向相反且均與紙面垂直。導(dǎo)體桿OM可繞O轉(zhuǎn)動，M端通過滑動觸點與圓環(huán)良好接觸，在圓心和圓環(huán)間連有電阻R，不計圓環(huán)和導(dǎo)體桿的電阻，當桿OM以恒定角速度ω逆時針轉(zhuǎn)動時，理想電流表A的示數(shù)為(　　) A. B. C. D. 解析：選A　當導(dǎo)體桿OM在無磁場區(qū)域轉(zhuǎn)動時，沒有感應(yīng)電動勢，故沒有電流，當導(dǎo)體桿OM在其中一個有磁場的區(qū)域轉(zhuǎn)動時，OM切割磁感線產(chǎn)生的電動勢為E＝BL2ω，感應(yīng)電流為I1＝＝，當導(dǎo)體桿OM在另一個有磁場的區(qū)域轉(zhuǎn)動時，電流也為I2＝，但方向相反，故導(dǎo)體桿OM旋轉(zhuǎn)一周過程中，電流情況如圖所示。設(shè)電流的有效值為I有效，則I有效2RT＝22RT，解得I有效＝，選項A正確。 11．在勻強磁場中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)動軸勻速轉(zhuǎn)動，如圖甲所示。產(chǎn)生的交變電動勢隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示。下列說法正確的是(　　) A．t＝0.01 s時穿過線框的磁通量最小 B．該交變電動勢的有效值為11 V C．該交變電動勢的瞬時值表達式為e＝22 cos(100πt)V D．當電動勢的瞬時值為22 V時，線框平面與中性面的夾角為45 解析：選D　t＝0.01 s時，感應(yīng)電動勢為零，線框位于中性面位置，穿過線框的磁通量最大，A項錯誤；由題給圖像知，正弦交變電動勢的最大值為Um＝22 V，故有效值U＝＝22 V，B項錯誤；t＝0時，感應(yīng)電動勢為零，故瞬時值表達式應(yīng)為e＝22sin(100πt)V，C項錯誤；當e＝22 V時，e＝Emsin θ＝22 V，解得：θ＝45，D項正確。 12.(多選)(2017天津高考)在勻強磁場中，一個100匝的閉合矩形金屬線圈，繞與磁感線垂直的固定軸勻速轉(zhuǎn)動，穿過該線圈的磁通量隨時間按圖示正弦規(guī)律變化。設(shè)線圈總電阻為2 Ω，則(　　) A．t＝0時，線圈平面平行于磁感線 B．t＝1 s時，線圈中的電流改變方向 C．t＝1.5 s時，線圈中的感應(yīng)電動勢最大 D．一個周期內(nèi)，線圈產(chǎn)生的熱量為8π2 J 解析：選AD　t＝0時，磁通量為零，磁感線與線圈平面平行，A正確；當磁感線與線圈平面平行時，磁通量變化率最大，感應(yīng)電動勢最大，畫出感應(yīng)電動勢隨時間變化的圖像如圖，由圖可知，t＝1 s時，感應(yīng)電流沒有改變方向，B錯誤；t＝1.5 s時，感應(yīng)電動勢為0，C錯誤；感應(yīng)電動勢最大值Em＝NBSω＝NΦm＝1000.04(V)＝4π(V)，有效值E＝4π(V)＝2π(V)，Q＝T＝8π2(J)，D正確。 [C級——難度題目適情選做] 13．(多選)(2018佛山模擬)一交流發(fā)電機和理想變壓器按如圖電路連接。已知該發(fā)電機線圈匝數(shù)為N，電阻為r。當線圈以轉(zhuǎn)速n勻速轉(zhuǎn)動時，電壓表示數(shù)為U，燈泡(額定電壓為U0，電阻恒為R)恰能正常發(fā)光，則(電表均為理想電表)(　　) A．變壓器的匝數(shù)比為U∶U0 B．電流表的示數(shù)為 C．在圖示位置時，通過發(fā)電機線圈的磁通量為 D．從圖示位置開始計時，變壓器輸入電壓的瞬時值表達式為u＝ Usin(2nπt) V 解析：選AB　由變壓器變壓公式可知，變壓器的匝數(shù)比n1∶n2＝U∶U0，選項A正確。燈泡恰能正常發(fā)光，說明變壓器輸出功率P1＝，根據(jù)變壓器輸出功率等于輸入功率可得UI＝，解得電流表的示數(shù)：I＝，選項B正確。在題圖圖示位置時，發(fā)電機的線圈處于中性面位置，通過發(fā)電機線圈的磁通量為BS，S為線圈面積，由Em＝NBS2nπ，得BS＝＝，選項C錯誤。從題圖圖示位置開始計時，發(fā)電機產(chǎn)生電動勢的瞬時值表達式為e＝Emsin(2nπt) V，變壓器輸入電壓的瞬時值表達式為u＝Umsin(2nπt) V＝Usin(2nπt) V，選項D錯誤。 14．(多選)如圖甲所示是一種振動發(fā)電裝置的示意圖，半徑為r＝0.1 m、匝數(shù)n＝20的線圈位于輻向分布的磁場中，磁場的磁感線均沿半徑方向均勻分布(其右視圖如圖乙所示)。線圈所在位置的磁感應(yīng)強度的大小均為B＝ T，線圈電阻為R1＝0.5 Ω，它的引出線接有R2＝9.5 Ω的小電珠L。外力推動線圈框架的P端，使線圈沿軸線做往復(fù)運動，線圈運動速度v隨時間t變化的規(guī)律如圖丙所示(摩擦等損耗不計)，則(　　) A．小電珠中電流的峰值為0.16 A B．小電珠中電流的有效值為0.16 A C．電壓表的示數(shù)約為1.5 V D．t＝0.1 s時外力的大小為0.128 N 解析：選AD　由題意及法拉第電磁感應(yīng)定律知道，線圈在磁場中做往復(fù)運動，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小符合正弦曲線變化規(guī)律，線圈中的感應(yīng)電動勢的峰值為Em＝nBlv＝nB2πrv，故小電珠中電流的峰值為Im＝＝ A＝0.16 A，選項A正確，B錯誤；電壓表示數(shù)為U＝R2≈1.07 V，選項C錯誤；當t＝0.1 s 也就是時，外力的大小為F＝nB2πrIm＝0.128 N，選項D正確。 15．發(fā)電機轉(zhuǎn)子是匝數(shù)n＝100、邊長L＝20 cm的正方形線圈，其置于磁感應(yīng)強度B＝0.5 T的勻強磁場中，繞著垂直磁場方向的軸以ω＝100π rad/s的角速度轉(zhuǎn)動，當轉(zhuǎn)到線圈平面與磁場方向垂直時開始計時。線圈的電阻r＝1 Ω，外電路電阻R＝99 Ω。試求： (1)寫出交變電流瞬時值表達式； (2)外電阻上消耗的功率； (3)從計時開始，線圈轉(zhuǎn)過過程中，通過外電阻的電荷量是多少？ 解析：(1)電動勢的最大值：Em＝nBωL2＝628 V 根據(jù)閉合電路歐姆定律得Im＝＝6.28 A 故交變電流瞬時值表達式：i＝6.28sin(100πt)A。 (2)電流的有效值I＝ 外電阻上消耗的功率：P＝I2R＝2R＝1.95103 W。 (3)從計時開始到線圈轉(zhuǎn)過過程中， 平均感應(yīng)電動勢＝n＝n＝ 平均電流：＝＝ 通過外電阻的電荷量：q＝Δt＝＝0.01 C。 答案：(1) i＝6.28sin(100πt)A　(2)1.95103 W (3)0.01 C