2020高考物理单元卷 交变电流的产生及描述

1、第四模块 第10章 第1单元 一、选择题1(2020年宁夏模拟)一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图13所示由图可知()图13A该交流电的电压瞬时值的表达式为u100sin(25t) VB该交流电的频率为25 HzC该交流电的电压的有效值为100 VD若将该交流电压加在阻值为R100 的电阻两端，则电阻消耗的功率是50 W解析：从图中可知，交流电周期T4102 s，峰值电压Um100 V，故交流电的频率f25 Hz，有效值U50 V加在R100 的电阻上时的热功率P50 W，瞬时值表达式uUmsint100sin(50t) V，故正确选项为B、D.答案：BD2如下图所示，面积均为S的线圈均绕

2、其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度匀速转动，能产生正弦交变电动势eBSsint的图是()解析：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴(轴在线圈所在平面内)匀速转动，产生的正弦交变电动势为eBSsint，由这一原则判断，A图和C图中感应电动势均为eBSsint；B图中的转动轴不在线圈所在平面内；D图转动轴与磁场方向平行，而不是垂直故AC正确答案：AC3如图14所示，三个灯泡是相同的，而且耐压足够，电源内阻忽略当单刀双掷开关S接A时，三个灯亮度相同，那么S接B时()图14A三个灯亮度相同B甲灯最亮，丙灯不亮C甲灯和乙灯亮度相同，丙灯不亮D只有丙灯不亮，乙灯最亮解析：开关S接A时，甲、乙、丙三个支

3、路均有交流电通过开关S接B时，电路处于直流工作状态，电容C“隔直、通交”；电感L“阻交、通直”；R对交、直流有相同的阻抗可判断此时电路中I丙0，I甲不变，I乙增大；又因为灯泡亮度与热功率(PI2R)成正比所以只有丙灯不亮，乙灯最亮，故选D.答案：D4矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的转轴匀速转动，产生的交流电动势的最大值为Em.设t0时线圈平面与磁场平行，当线圈的匝数增加一倍，转速也增大一倍，其他条件不变时，交流电的电动势为()Ae2Emsin2tBe4Emsin2tCeEmcos2t De4Emcos2t解析：产生电动势的最大值EmNBS2n；n为转速当N2N；n2n时，2Em4Em，所以

4、交流电的电动势的表达式为e4Emcos2t.故选D.答案：D5电阻R1、R2与交流电源按照图15所示甲方式连接，R110 ，R220 .合上开关S后，通过电阻R2的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图乙所示则()A通过R1的电流有效值是1.2 ABR1两端的电压有效值是6 VC通过R2的电流最大值是1.2 ADR2两端的电压最大值是6 V图15解析：由it图象可知，电流最大值Im0.6 A，有效值I0.6 A，因R1与R2串联，则I1I0.6 A，U1IR16 V，I2mIm0.6 A，U2mImR212 V，故A、C、D错，B正确答案：B6(2020年山东卷)图16甲、乙所示分别表示两种电压

5、的波形，其中图甲所示电压按正弦规律变化下列说法正确的是()图16A图甲表示交流电，图乙表示直流电B两种电压的有效值相等C图甲所示电压的瞬时值表达式为u311sin100t VD图甲所示电压经匝数比为101的变压器变压后，频率变为原来的解析：因大小和方向均随时间做周期性变化的电流为交流电，故图乙电压表示的也为交流电，A错误；由图象知，相同时刻U1U2，故B错误；由图甲知，该交流电压是正弦交流电压，Um311 V，T2102 s，则瞬时值uUmsint V311sin100t V，故C正确；因变压器变压后输入电压与输出电压的频率相同，故D错误答案：C7如图17所示，一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直

6、于磁场方向的转轴匀速转动，在转动过程中，线框中的最大磁通量为m，最大感应电动势为Em，下列说法正确的是()A当磁通量为零时，感应电动势也为零B当磁通量减小时，感应电动势在减小C当磁通量等于0.5m时，感应电动势等于0.5EmD角速度等于图17解析：当磁通量为零时，线圈处在和中性面垂直的位置，此时感应电动势最大，A错误；当磁通量减小时感应电动势反而在增大，B错误；当磁通量等于0.5m时，线圈平面和磁场方向夹角为30或150，此时感应电动势的大小eBSsin60Em，C错误；根据BSmEm判断D正确答案：D8将阻值为5 的电阻接到内阻不计的交流电源上，电源电动势随时间变化的规律如图18所示下列说法

7、正确的是()图18A电路中交变电流的频率为0.25 HzB通过电阻的电流为 AC电阻消耗的电功率为2.5 WD用交流电压表测得电阻两端的电压是5 V解析：由周期与频率的关系f知，f Hz25 Hz；电压的有效值U V V，通过电阻的电流I A，电阻消耗的电功率为P25 W，交流电压表所测电压为有效值故选C.答案：C9如图19(甲)所示，为电热毯的电路图，电热丝接在u311sin100t V的电源上，电热毯被加热到一定温度后，通过装置P使输入电压变为图(乙)所示的波形，从而进入保温状态，若电热丝电阻保持不变，此时交流电压表的读数是()图19A110 V B156 VC220 V D311 V解析

8、：V测的是交流电压的有效值，设为U，则有：T，解得U155.5 V，故B正确答案：B10如图20甲所示电路，电阻R的阻值为50 ，在ab间加上图乙所示的正弦交流电，则下面说法中错误的是()图20A交流电压的有效值为100 VB电流表示数为2 AC产生该交流电的线圈在磁场中转动的角速度为3.14 rad/sD如果产生该交流电的线圈转速提高一倍，则电流表的示数也增大一倍解析：从图象上可以看出，该交流电的电压最大值为Um100V，则有效值为U V100 V电流表的示数为I A2 A从图象上可以看出T0.02 s，据T得 rad/s314 rad/s.据交流电最大值表达式UmNBSNBS2n，若转速n

9、提高一倍，则最大值Um提高一倍，有效值也提高一倍，则电流表的示数也增大一倍综上可知，只有C选项错误答案：C二、计算题11如图21所示为一个小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈的长度ab0.25 m，宽度bc0.20 m，共有n100匝，总电阻r1.0 ，可绕与磁场方向垂直的轴OO转动线圈处于磁感应强度B0.40 T的匀强磁场中，与线圈两端相连的金属滑环上接一个“3.0 V,1.8 W”的灯泡当线圈以角速度匀速转动时，小灯泡消耗的功率恰好为1.8 W则：图21(1)推导发电机线圈产生感应电动势的最大值的表达式EmnBS(其中S表示线圈的面积)(2)求线圈转动的角速度.(3)线圈以上述角速

10、度转动100周过程中发电机产生的电能解析：(1)线圈平面与磁场方向平行时产生感应电动势最大，设ab边的线速度为v，该边产生的感应电动势为E1BLabv与此同时，线圈的cd边也在切割磁感线，产生的感应电动势E2BLcdv，线圈产生的总感应电动势为Emn(E1E2)，因为LabLcd，所以Emn2BLabv线速度vLbc，故EmnBLabLbc而SLabLcd(S为线圈的面积)，EmnBS.(2)设小灯泡正常发光时的电流为I，则I0.6 A设灯泡正常发光时电阻为R，则R5.0 根据闭合电路欧姆定律得EI(Rr)3.6 V发电机的感应电动势最大值EmE，又因EmnBS所以 rad/s2.5 rad/

11、s(3)发电机产生的电能QIEt，t100 T100解得Q5.43102 J答案：(1)见解析(2)2.5 rad/s(3)5.43102 J12(2020年郑州模拟)如图22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R9.0 ，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22(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，