高考物理交变电流的产生及描述练习

1、2011年高考物理 交变电流的产生及描述练习 TOC o 1-5 h z 一、选择题（共10小题，每小题6分，共60分，在每小题给出的四个选项中至少有一 项符合题意，全部选对的得 6分，漏选的得3分，错选的得0分），1.如图所示，矩形线圈 abcd在匀强磁场中可以分别垂直于磁场dA _方向的轴P1和P2以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场! .方向平行时，下列说法正确的是（ ）I 3a.线圈绕P1转动时的电流等于绕P2转动时的电流：HrB.线圈绕P1转动时的电动势小于绕 P2转动时的电动势C.线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同，者B是a-b一1dD.线圈绕P1转动时dc边受到的安培力

2、大于绕 P2转动时dc边受到的安培力【解析】由法拉第电磁感应定律知，线圈绕 P1、P2轴转动到此位置时的电动势均为E=BSco,电流均为I=R= 警，故A正确，B错误；由右手定则知，此时感应电流的方向 为a-d-c- b-a,故C错误；由F = BIL,可知两种情况下 dc边所受安培力相等，所以 D 错误.【答案】 A（2009四川三台中学）如图所示，将 R=220 的电阻接入电压 u=311sin 314tV的交 流电路中，则（）A.电压表示数是 311VB.电压表示数是 220VC.电流表示数是1AD. R消耗的功率是 220W【解析】 u=311sin 314tV,故电压的最大值 Um=

3、311V,电压的有效值 U=Um/、/2 = 220V.因此电压表示数是 220V,所以选项 A错、B对；电流表示数是I = U/R=1A,所以选 项C对；R消耗的功率 P=IU=220W,所以选项 D对. TOC o 1-5 h z 【答案】BCD（2010百所名校联考）给额定功率为60W、额定电压为220V 的白炽灯加上如图所示的电压，恰使灯泡正常发光，则所加电压U0的大小最接近于（）A. 440V B. 350VC. 310V D. 220V2【解析】由图T= 20 X 10 1s, 多白炽灯的电阻为 R,则由P=U-和 W= Pt 得：UjL 8*101=誓20* 101 得 Uo=3

4、50V.故选RRR一正弦交流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=100sin25tVB.该交流电的频率为 25HzC.该交流电的电压的有效值为100亚VD.若将该交流电压加在阻值为R= 100 的电阻两端，则电阻消耗的功率是50W【解析】 由题图知 Um=100V, T=4X 10 2s,则 3=竿=50 ad/s, f=j=25Hz,故A错误，B正确；因电压的有效值 故D正确.U = %= 52V,故 C 错误；因 P=噂 w=5W,【答案】BD.将正弦交流电经过整流器处理后，得到的电流波形刚好去掉了半周，如图所示，它 的有效值是2A, 2ADD. 1

5、A.内阻不计的交流发电机产生电动势e= 10sin50 tV,接有电阻R= 10现在把发电机 TOC o 1-5 h z 的转速增加一倍，则()A .负载两端电压的有效值变为28.2VB.交变电流的频率将变为1000HzC.负载消耗的功率将变为 20WD,负载消耗的功率将变为40W【解析】由交流发电机产生的感应电动势的一般表达式e= NBSo sin w t可知当转子的转速增大一倍后，其最大值也增大一倍，所以感应电动势的表达式e=20sin100击(V),电阻两端电压的有效值为U=率=14.1(V),交变电流的频率为f= 50(Hz),负载消J22兀 2兀耗的功率P= = 20W.R.将硬导线

6、中间一段折成不封闭的正方形，每边长为 l,它在磁感应强度为 B、方向如 图所示的匀强磁场中匀速转动，转速为n,导线在a、b两处通过电刷与外电路连接，外电路接有额定功率为 P的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，灯泡的电阻应为X X X0-A.C.(2rnB)2P(l2nB)22PB.D.2( 7112nB)2P(l2nB)2PUmP=UJ R【解析】不封闭的正方形在磁场中转动产生正弦交流电，其产生交流电的最大值= Blv=Bl wl=Bl2 2nTt,其有效值U = Um=V2nB布2,由于灯泡正常发光功率为P,由/日2(jnB)2可得：r=P.【答案】 B. 2009年10

7、月1日，在天安门广场举行了盛大的阅兵式和群众游行，中央人民广播电台和中央电视台对此进行了实况转播.“二分频”音箱内有高音、低音两个扬声器.音箱 要将音频功率放大机传来的含有不同频率的混合音频电流按高、 低音分离出来，送往相应的 扬声器，以使电流所携带的音频信号按原比例还原成高、 低频的机械振动.如图为音箱的电 路简化图，高低频混合电流由 a、b端输入，L是电感线圈，C是电容器，则 ( )甲摘声器乙搦声器A.甲扬声器是高音扬声器B. C的作用是阻碍低频电流通过乙扬声器C.乙扬声器的振幅一定大D. L的作用是阻碍高频电流通过甲扬声器【解析】电感线圈L具有通低频阻高频的作用，所以甲扬声器中的电流是低

8、频音频电流，甲扬声器是低音扬声器；电容器 C具有阻低频通高频的作用，所以乙扬声器中的电流是高频音频电流，乙扬声器是高音扬声器；选项 A错误BD正确. 的电流大小及扬声器本身的特性有关，选项C错误。【答案】BD9.如图所示，单匝矩形线圈放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，以恒定的角速度 3绕ab边转动，磁场方向垂直于纸面向里， 线圈所围面积为 S,线圈导线的总电阻为 R.t=0时刻线圈平面与纸 面重合，有cd边正在向纸面外转动.则（）A.线圈中电流t时刻瞬时值表达式为1=警coscotRBScoB.线圈中电流有效值 1 = 一丁 RC.线圈中电流有效值 1 = 2警2RD.线圈消耗的电功率 P =

9、 （bSTL扬声器的振幅与通过回路中感应电动势最大值 Em=BSw,电流最大值Im=曾=t= 0时为R R中性面，故瞬时值表达式 i = 噜 since t电流有效值 上义二2 P = I2R= B 工S ,故 A、 R2 2R2RB、D错误.C正确.【答案】C10. （2009泰安卞II拟）如图所示，在两平行金属板中央有一个静止的电 子（不计重力）当两板间加上如图所示的交变电压后，能使电子有可能往返 运动的电压是【解析】由A图象可知，电子先做加速度减小的加速运动，=T时刻速度最大，由1T44-1 1 13 到2T做加速度增加的减速运动，2T时刻速度为零.从2T到4T电子反向做加速度减小的加3

10、 3速运动，4T时刻速度最大，由4T到T做加速度增大的减速运动，T时刻速度为零，回到原位置，即电子能做往复运动.同样的方法可得B、C也对.【答案】ABC、论述、计算题(本题共3小题，共40分，解答时应写出必要的文字说明、计算公式和重要的演算步骤，只写出最后答案不得分，有数值计算的题，答案中必 须明确数值和单位)11.磁铁在电器中有广泛的应用，如发电机.如图所示，已知一台单 相发电机转子导线框共有 N匝，线框长为li、宽为12,转子的转动角速度 为w,磁极间的磁感应强度为 B.试导出发电机的瞬时电动势 e的表达式.现在知道有一种强永磁材料被铁硼，用它制成发电机的磁极时，磁感应强度可增大到原来的

11、k倍.如果保持发电机结构和尺寸、转子转动角速度、需产生的电动势都不变，那么这时转子上的导线框需要多少匝？【解析】 取轴Ox垂直于磁感应强度，线框转角为6(如图所示)，线框长边垂直于纸面，点A、B表示线框长边导线与纸面的交点，O点表示转轴与纸面的交点.线框长边的线速度为v=2一根长边导线产生的电动势为2Blisin 0,一匝导线框产生的感应电动势为ei= BI1I2 wsin 0N匝线框所产生的电动势应为eN= NBI1I2cosin w t磁极换成被铁硼永磁体时，设匝数为 N,有eN = N kB11i2sin w t由 eN= eN 可彳N N = N.k【答案】见解析(2009郑州模拟)如

12、图所示，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 n=100匝，总电阻r= 1.0 0,所围成矩形的面积 S= 0.040m2,小灯泡的电阻 R= 9.0 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e=nBms2cos韦，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：(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 0T时间内，通过小灯泡的电荷量.【解析】(1)由图象知，线圈中产生的交变电流的周期T

13、=3.14X 102s,所以Em=nBmSco2 mBmST=8.0 V.(2)电流的最大值1m=己80有效值L打2，小灯泡消耗的电功率P = I2R= 2.88W.(3)在0T时间内，电动势的平均值 = 2/, 4 t平均电流匕nSA BR+ r-(R+ r)At流过灯泡的电荷量 Q=T AnS = 4.0X10 3C.【答案】(1)8.0V (2)2.88W (3)4.0 X 10 3c(2009海淀模拟)如图甲所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO匀速转动，线圈的匝数n=100、电阻r=10Q,线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻R= 90Q,与R并联的交流电压表为理想电表.在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.求：o甲r八一31(另28*42打乂0% .in -iiiiiir-(1)交流电动机产生的电动势的最大值；(2)电路中交