2020届高考物理总复习课堂检测:交变电流的产生及描述_第1页
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文档简介

1、课时跟踪检测(三十六)交变电流的产生及描述A 级一一基础小题练熟练快1. (2019 金华调研)一只电阻分别通过四种不同形式的电流,电流随时间变化的情况如解析:选 D 选项 A、B 中交变电流的有效值都为2 A,选项 C 中恒定电流的大小为1.5 A,选项 D 中交变电流的有效值为2 A,根据热量的表达式 Q = |2Rt 得出选项 D 正确。2. (2018 汉中模拟)一交流电压为 u= 100 2sin (100 t)n,由此表达式可知()A 用电压表测该电压其示数为50 VB.该交流电压的周期为0.02 sC .将该电压加在“ 100 V 100 W ”的灯泡两端,灯泡的实际功率小于 1

2、00 W1D. t= 400 s 时,该交流电压的瞬时值为50 V解析:选 B 由交流电压瞬时值表达式可知电压的有效值为100 V,故用电压表测该电压其示数为 100 V,选项 A 错误;3=100nrad/s 贝惆期 T =2n= 0.02 s,选项B正确;该CO电压加在“ 100 V 100 W ”的灯泡两端,灯泡恰好正常工作,选项入瞬时值表达式得电压的瞬时值为100 V,选项 D 错误。3.(多选)电阻为 1Q的矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场 中匀速转动,线圈的电动势随时间变化的图像如图所示。现把线圈与电阻为 9Q的电热丝相连,则下列说法正确的是()A 线圈转动的角速度为31.4

3、 rad/sB.如果线圈转速提高一倍,则电流发生改变C .电热丝两端的电压U = 100 ,2 VD .电热丝的发热功率P = 1 800 W解析:选 BD 从题图可知 T = 0.02 s,O=草=314 rad/s,故选项 A 错误;其他条件不变,如果线圈转速提高一倍,角速度o变为原来的两倍,则电动势最大值 Em= NBSo变为F 列各图所示,在相同时间内电阻产生热量最大的是1C 错误;把 t=而 s 代A原来的两倍,电压的有效值变为原来的两倍,根据欧姆定律可知电流发生改变,故选项正确;该交流电压的最大值为200 V,所以有效值为 100 2 V,电热丝两端电压 U = 帛X100 2 V

4、 = 90 2 V,故选项 C 错误;根据 P=得 P=9-2-R94图甲所示电压按正弦规律变化,图乙所示电压是正弦交流电的一部分。下列说法正 确的是()A 图乙所示的电压也是正弦交流电压B.图甲所示电压的瞬时值表达式为u = 10sin 50 t(n)C 图乙所示电压的周期与图甲所示电压周期相同D 图甲所示电压的有效值比图乙所示电压的有效值小解析:选 D 题图乙所示电压只有一部分按正弦交流电压变化,整个不能称为正弦交流电压,选项 A 错误;题图甲所示电压的瞬时值表达式为u= 10sin 100n(V),选项 B 错误;数为()A.10 VD. 14.1 V解析:选 D 二极管具有单向导电性,

5、 使得半个周期内 R 通路,另半个周期内 R 断路。电压表的示数为加在 R 两端电压的有效值,设为 U,在正半周内,交流电压的有效值为 20 V,2 2由电流的热效应,在一个周期内有URT =20,解得 U = 10 迈 V = 14.1 V,选项 D 正确。W = 1 800 W,选项 D 正确。题图乙所示电压的周期为题图甲所示电压周期的2 倍, 选项 C 错效值为 5 2 V,对题图乙由=URT,得电压的有效值为5.某研究小组成员设计了一个如图所示的电路,已知纯电阻 的阻值不随温度变化。与 R 并联的是一个理想的交流电压表, 理想二极管(它的导电特点是正向电阻为零,反向电阻为无穷大R1 1

6、nD 是1)A-n在 A、B 间加一交流电压,其瞬时值的表达式为u= 20.2sin 100n(V),则交流电压表的示B. 20 VC. 15 VR 2U = 10V,因此6. (2019 惠州五校联考)如图甲所示,电子器件实现了无级调节亮度。给该台灯接为一种调光台灯电路示意图,它通过双向可控硅220 V 的正弦交流电后加在灯管两端的电压如220C存2202 = %,解得 U = 110 V,则 B 正确。7.(多选)如图甲为小型交流发电机的原理图,其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场 方向的固定轴 00匀速转动,线圈的匝数n = 100、总电阻 r= 5Q,线圈的两端与阻值为95Q的电阻 R

7、连接,交流电压表为理想电表。t= 0 时刻,线圈平面与磁场方向平行,穿过每匝线圈的磁通量 随时间 t 按图乙所示正弦规律变化。若交流发电机产生的电动势的最 大值为 Em,电压表的示数为 U,则()A.Em= 200 V, U = 134 VB.Em= 134 V, U = 95 VC .通过电阻 R 的电流每秒内方向改变约50 次D .电阻 R 实际消耗的功率为 190 W解析:选 AD 交流发电机产生的电动势的最大值 Em= nBSo,而BS,由题图乙可知皿二 2.0 x10_Wb , T = 2nX10_s,所以 = 100 rad/s , Em= 200 V ,电动势的有效 值 E =E

8、;= 100 2 V,由闭合电路欧姆定律,可知电路中电流的有效值1 = R = 2 A ,1电压表的示数为 U = IR = 134 V,故选项 A 正确,B 错误;频率 f= T弋16 Hz,故通过电阻 R 的电流110D.- V 2解析:选 B设电压的有效值为 U,根据有效值定义有屮乙每秒内方向改变约32 次,选项 C 错误;电阻 R 消耗的功率为 P= I2R=佃 0 W,故选项 D 正确。I =8.(多选)一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示。由图可知( () )A.该交流电的电压瞬时值的表达式为u= 100sin(25t)VB.该交流电的频率为25 HzC .该交流电的电压的有

9、效值为100,2 VD 若将该交流电压加在阻值R= 100Q的电阻两端,则电阻消耗的功率为50 W解析:选 BD 从题给图像中可得该交流电压最大值为Um= 100 V,交流电的周期为 T_21 、=4X10 s,所以频率为 f=T= 25 Hz,选项 B 正确;角速度为3=2 廿=50nrad/s 所以该交流电的电压瞬时值的表达式为Umu = 100sin(50n) )V,该交流电的电压有效值为U =Um=V250 2 V,选项 A、C 错误;若将该交流电压加在阻值R= 100Q的电阻两端,则电阻消耗2的功率为 P=音=5000W = 50 W,选项 D 正确。R 100B 级一一保分题目练通

10、抓牢9.(多选) )如图所示,空间中有范围足够大的匀强磁场, 磁场方向竖 直向下, 在其间竖直放置两彼此正对的相同金属圆环,两环相距 导线将环与外电阻相连。现用外力使金属杆沿两环做匀速圆周运动。 已知磁感应强度大小为B,圆环半径为 R,杆转动角速度为3,和电阻的阻值均为 r,其他电阻不计,贝 U ()A .当金属杆从圆环最高点向最低点转动过程中,流过外电阻的电流先变大后变小B.当金属杆从圆环最高点向最低点转动过程中,流过外电阻的电流先变小后变大C.流过外电阻电流的有效值为2BLRD .流过外电阻电流的有效值为.2nB3R24r解析:选 BC 金属杆从圆环最高点向最低点转动的过程中,垂直磁场方向

11、的分速度先I =因此产生正弦交流电,遵守 I =号的关系,电动势的最大值为Em=BLwR ,Em2r,2BL3R4r,故选项 C 正确,D 错误。减小再增大,因而流过外电阻的电流先减小再增大,选项A 错误,B 正确;金属杆沿圆环的匀速率运动等效为以两环圆心连线为转动轴、长为L、宽为 R 的矩形线框的匀速转动,解析:选 A 当导体杆 OM 在无磁场区域转动时,没有感应电动势,故没有电流,当导体杆 OM 在其中一个有磁场的区域转动时,OM 切割磁2感线产生的电动势为 E = BL23,感应电流为 11= R=2R3当导体杆得1有效=鬻,选项 A 正确。11.在匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁感线垂

12、直的转动轴匀速转动,如图甲所示。 产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示。下列说法正确的是()A.t= 0.01 s 时穿过线框的磁通量最小B.该交变电动势的有效值为 11.2 VC .该交变电动势的瞬时值表达式为e= 22 2 cos(100 t)VD.当电动势的瞬时值为 22 V 时,线框平面与中性面的夹角为45解析:选 D t= 0.01 s 时,感应电动势为零, 线框位于中性面位置,穿过线框的磁通量最大,A 项错误;由题给图像知,正弦交变电动势的最大值为Um= 22,2 V,故有效值 U10.(2019 广元检测)如图所示,一半径为 L 的导体圆环位于纸面 内,O 为圆心。环内两个

13、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直。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3逆时针转动时,理想电流表A 的示数为()A._2BL234RB.BL234RC.2BL232RD.2BL32ROM 在另一个有磁场的区域转动时,电流也为12=BL232R,但方向相反,故导体杆OM 旋转周过程中,电流情况如图所示。设电流的有效值为I有效,贝 U I有效RT = 2RT,解C 项错误;当 e= 22 V 时,e= Emsin0=

14、22 V,解得:0=45 , D 项正确。=Um. 2=22 V ,B 项错误;t= 0 时,感应电动势为零,故瞬时e=22 2sin(100n) )V,12.(多选)(2017 天津高考)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 随时间按图示正弦规律变化。设线圈总电阻为2 0,则()A.t= 0 时,线圈平面平行于磁感线B.t= 1 s 时,线圈中的电流改变方向C.t= 1.5 s 时,线圈中的感应电动势最大D 一个周期内,线圈产生的热量为8n2J解析:选 AD t= 0 时,磁通量为零,磁感线与线圈平面平行,A 正确;当磁感线与

15、线圈平面平行时,磁通量变化率最大,感应电动势最大, 画出感应电动势随时间变化的图像如图,由图可知,t= 1 s 时,感应电流没有改变方向,B 错误;t= 1.5 s 时,感应电动势为 0, C 错误;感应电动势最大值 Em= NBS= N m2jn= 100X0.04X务=4n(V)有效值 E = X4n(V)= 2 22E2n(V) Q= T = 8n(J), D 正确。C 级一一难度题目适情选做13.(多选)()(2018 佛山模拟)一交流发电机和理想变压器按如图电路连接。已知该发电机线圈匝数为N ,电阻为 r。当线圈以转速 n 匀速转动时,电压表 示数为U,灯泡(额定电压为 Uo,电阻恒

16、为 R)恰能正常发光,则(电表均为理想电表)()()A.变压器的匝数比为 U : U0D从图示位置开始计时,变压器输入电压的瞬时值表达式为u= Usin(2nn) V解析:选 AB 由变压器变压公式可知, 变压器的匝数比 叫:n2= U : U0,选项 A 正确。 灯泡恰能正常发光,说明变压器输出功率P1= 40,根据变压器输出功率等于输入功率可得R2 2UI =呼,解得电流表的示数:1 =册,选项 B 正确。在题图图示位置时,发电机的线圈处RUR于中性面位置,通过发电机线圈的磁通量为BS,S 为线圈面积,由 Em= NBS2nn得 BSC 错误。从题图图示位置开始计时,发电机产生电动势的瞬时

17、值表达式为 e= EmSin(2nn) V,变压器输入电压的瞬时值表达式为u = UmSin(2nn) V = 2B.电流表的示数为C 在图示位置时,通过发电机线圈的磁通量为2U2Nnn盘二,选项URUsin(2nn) V,选项 D 错误。14.(多选)如图甲所示是一种振动发电装置的示意图,半径为 线圈位于辐向分布的磁场中,磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布有 R2= 9.5Q的小电珠 L。外力推动线圈框架的 P 端,使线圈沿轴线做往复运动,线圈运动速度 v 随时间 t 变化的规律如图丙所示(摩擦等损耗不计),则()A .小电珠中电流的峰值为 0.16 AB.小电珠中电流的有效值为0.16 AC

18、 .电压表的示数约为1.5 VD . t= 0.1 s 时外力的大小为 0.128 N解析:选 AD 由题意及法拉第电磁感应定律知道,线圈在磁场中做往复运动,产生的感应电动势的大小符合正弦曲线变化规律,线圈中的感应电动势的峰值为Em= nBl v =外力的大小为 F = nB 2rtm= 0.128 N,选项 D 正确。15.发电机转子是匝数 n= 100、边长 L = 20 cm 的正方形线圈,其置于磁感应强度B=0.5 T 的匀强磁场中,绕着垂直磁场方向的轴以3=100nrad/s 的角速度转动,当转到线圈平面与磁场方向垂直时开始计时。线圈的电阻r= 1Q,外电路电阻 R= 99Q。试求:(1)写出交变电流瞬时值表达式;外电阻上消耗的功率;nr = 0.1 m、匝数 n= 20 的(其右视图如图乙所示)。线圈所在位置的磁感应强度的大小均为B =线圈电阻为Ri= 0.5Q它的引出线接nB 2n,故小电珠中电流的峰值为EmR1+ R220X2nX0.1X27t9.5+0.5A = 0.16 A,选项A正确,B错误;R2 1.07 V,选项 C 错误;当 t= 0.1 s 也就是从计时开始,线圈转过 亍过程中,通过

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