10.1交变电流的产生和描述(高中物理习题)

1、高三一轮物理复习（人教版）第10章交变电流传感器第1节交变电流的产生和描述一、选择题（本大题共10小题，每小题7分，共计70分.每小题至少一个答案正确）1.图101 - 15所示是交流电的图象，其中能正确反映我国居民日常生活所用交流电的是图 10-1-15解析 我国居民日常生活所用交流电电压的有效值为220 V ,频率为50 Hz ,周期为 0.02 s ,故选 C.答案C. 一个电炉上标” 220 V L5kW”，那么为了使它正常工作，所使用的正弦交流电应是A.电压最大值为220 V,B.电压最大值为31IV,C.电压有效值为220 V,D.电压有效值为311 V,电流最大值约为9.6A 电

2、流最大值约为6.8 A 电流有效值约为6.8 A 电流有效值约为9.6A解析 电炉上标的“ 220 V”是指有效值，由1二苫得，电流的有效值约为6.8 A ,故选 项C正确.答案C.内阻不计的交流发电机产生的电动势E=10stm 507rt（V）,所接负载的电阻R=10 C, 现把发电机的转速提高一倍，则A.负载两端电压的有效值将变为28.2 VB.交流电的频率将变为50 HzC,负载消耗的功率将变为20 WD.负载消耗的功率将变为40 W解析 原来的电动势最大值为10 V,有效值为7.07 V ,当发电机的转速提高一倍时，角速度增加一倍，频率也增加一倍，电动势最大值和有效值均增加一倍，表达式

3、可以写为E = 20sm 1007rt(V)，由此可以看出提高转速后频率变为50 Hz ,电动势有效值为14.14V ,负载消耗的功率将变为20 W .故B、C正确.答案BC4. 一个矩形线圈绕与匀强磁场垂直的OO轴逆时针转动，线圈的两条引线分别与A、B两半圆铜环相连，两个铜环通过滑动电刷连入电路，电路中仅有一个电阻R.如图10 1-16所示，在线圈转动过程中，通过R的电流A.大小和方向都不断变化B.大小不断变化，方向为A-R-BC.大小和方向都不变D.大小不断变化，方向为BRA 解析 线圉中产生交流电，由于电刷交替与两铜环接触，流过R的电流方向不变.根 据右手定则可知，通过R的电流方向是BR

4、f A.答案D,0图 10-1-175.如图10 1 - 17所示，单匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中，线圈 釉线OO与磁场边界重合，线圈按图示方向匀速转动，t=0时刻线圈平面与磁场方向 垂直，规定电流方向沿abcda为正方向，则线圈内感应电流随时间变化的图象是图10-1-18中的图 ia-i-i8解析 由楞次定律可知前半个周期感应电流沿adcba方向 后半个周期沿abcda的方向， 因线圈绕垂直磁场的轴匀速转动，所以产生正弦式交变电流，A正确.答案A6. 一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生的电动势e=2O()V2smlO(kt(V),那么A.该交流电的频率是100 HzB.当t=0

5、时，线圈平面恰好与中性面垂直C.当t=* s时，e有峰值D.该交流电电动势的有效值为20075 V解析 由交流电的电动势瞬时值表达式e=uBScosm cot可知，交流电的频率 f二券二噤 Hz = 50 Hz, A不正确.在t二。时，电动势瞬时值为0 ,线圈平面恰好与中性面平行，B不正确.当t二击s时，a有峰值Em = 200/2 V , C正确.该交流电电动势的有效值E二Em二200V , D不正确.答案C.如图甲所示为一种调光台灯电路示意图，它通过双向可控硅电子器件实 现了无级调在亮度.给该台灯接220 V的正弦交流电后加在灯管两端的电压如图乙所 示，则此时交流电压表的示数为图 10-1

6、-19A. 220VB. 110V解析 设电压的有效值为U,根据有效值定义有书,三T ,解得C正确.答案C. 一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图10 1 20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)V.该交流电的频率为25 HzC.该交流电电压的有效值为100艰VD.若将该交流电压加在阻值R=100C的电阻两端，则电阻消耗的功率是50 W解析 由图象可知正弦交流电的周期T = 0.04 s ,则f，=25 Hz , 3=2兀f=507r rad/s ,所以该交流电的电压瞬时值的表达式为lOOsm 50;rt V , A不正确，B正确；该交流 电电压的有效

7、值为y V=5072 V ,则C不正确；若将该交流电压加在阻值R=100 C 的电阻两端，则电阻消耗的功率为P二连二黑詈W=50 W,则D正确，所以正确选 K 1W 项为B、D.答案BD图 10-1-21.如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的 图象，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图象如图线b所示.以下关于这两个正 弦交流电的说法正确的是A.在图中t=0时刻穿过线圈的磁通量均为零B.线圈先后两次转速之比为3 ： 2C.交流电a的瞬时值为u=10sin57rtVD.交流电b的最大值为日V解析t=0时刻，u=0 ,穿过线图的磁通量最大，A错；由图知Ta=0.4 s ,

8、 Tb = 0.6 s , 根据n =亍，得na ： nt,二Tb ： Ta = 3 ： 2 ,故B正确；由图知Uma = 10 V , 3a二,二5兀， 所以交流电 a 的瞬时值为 U = Unijsm 3t = lOsiii 57rt V , C 正确；Uim = nBSoa = 10 V , 20Unib = nBScob = y V ,故 D 正确.答案BCD10. 一气体放电管，当其两电极间的电压超过50075 V时，就放电而发光.在它发光 的情况下逐渐降低电压，要降到500 y/2 V时才熄火.放电管两电极不分正负.现有一 正弦交流电源，输出电压峰值为1 000 V,频率为50 H

9、z.若用它给上述放电管供礼，则 在一小时内放电管实际发光的时间为A. 10分钟B. 25分钟C. 30分钟D. 35分钟解析u二UmSin 27rft = 1 000 smlOOrn ,在电压正半周，电压从5OO/3 V升高到最大再 降到500v5 V，这一过程中放电管发光，在电压负半周，电压从-50073 V变到-1 000 V再变到-50M V ,这一过程中放电管发光.如图所示，50073=1 OOOsm 100曲，ti =而5s ；5OOy/2 = 1 OOOsm lOOntz ,匕二示历s .个周期内发光的时间t = 2(tz - h)二疝 s , 一小时发光时间t二x磊S=25 mi

10、n.。J thUN答案BIL如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B。电阻为R、半径为L、圆 心角为45。的扇形闭合导线框绕垂直于纸而的O轴以角速度co匀速转动(O轴位于磁场边 界)。则线框内产生的感应电流的有效值为A BEs n 丘BCo)A. B.2R2R答案：D解析：交流电流的有效值是根据电流的热效应得出的，线框转动周期为T ,而线框转动一周DLCU一 丁n r2只有T/4的时间内有感应电流，则有()2R- = I:RT，所以/=；上。D正确。 R 44R12.在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图1所示，产生的交变电动势的图象如图2所4311卜示，

11、则/=0.005s时线框的磁通量变化率为零f=0.01s时线框平面与中性面重合C.线框产生的交变电动势有效值为311VD.线框产生的交变电动势的频率为100Hz【解析】：交变电流知识的考查。由图2可知e = 311sinl00o 当 D.005s 时，瞬时值 e=311V当Z=0.01s时，e=0V ,此时线框处于中性面位苣,图1图2,该交变电动势瞬时值的表达式为,此时磁通量变化率最大，A错；同理磁通量最大，磁通量的变化率为零，B正确；对于正弦交变电流其有效值为,题给电动势的有效值为220V , C错；交变电流的频率为l/T=y/2=5OHz , D错。【答案】:B二、计算题(本大题共2小题，

12、共30分.要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要 注明单位)(14分)交流发电机的原理如图10-1-22甲所示，闭合的矩形线圈放在匀强磁场中， 绕OO轴匀速转动，在线圈中产生的交变电流随时间变化的图象如图10 1 -22乙所 示，已知线圈的电阻为R=2.0Q求：图 10-1-22通过线圈导线的任一个横截而的电流的最大值是多少？矩形线圈转动的周期是多少？(3)线圈电阻上产生的电热功率是多少？(4)保持线圈匀速运动，1分钟内外界对线圈做的功是多少？解析(1)由i - t图可知通过线图导线的任一个横截面的电流的最大值L=2.0 A.矩形线圈转动的周期T = 4.0X10-3s.(3)线圈电阻上

13、产生的电热功率为P=FR二与R=4 W.(4)外界对线图做功消耗其他形式的能转化成电能再转化成电热，1分钟内外界对线圈做的功 W = Pt = 24a J.答案(1)2.0A (2)4.0X10 3s (3)4 W (4)240 J(16分)如图10 1 -23所示，间距为L的光滑平行金属导轨水平地放置在竖直方向 的磁感应强度为B的匀强磁场中，一端接有阻值为R的电阻，一电阻为r、质量为m 的导体棒放置在导轨上,在外力F作用下从t=0时刻开始运动，其速度规律为v=vm sin 3t.不计导轨电阻，电压赛为理想电表，求：XXXR图 10-1-23电压表的示数:(2)从t=0到t=5时间内电阻R上产生的热量：(3)从t=0到t=会时间内外力F所做的功.解析(1)导体棒切割磁感线产生的感应电动