高考物理一轮复习课后集训27交变电流的产生及描述含解析

一轮复习精品资料(高中)PAGE1-课后限时集训(二十七)(时间：30分钟)1．(多选)下面关于交变电流的说法中正确的是()A．交流电器设备上所标的电压值和电流值是交变电流的峰值B．用交流电流表和电压表测量的数值是交变电流的瞬时值C．给定的交变电流数值，在没有特别说明的情况下是指有效值D．和交变电流有相同热效应的直流电流的数值是交变电流的有效值〖〖答案〗〗CD2．一台小型发电机与计算机相连接，计算机能将发电机产生的电动势随时间变化的图象记录下来，如图甲所示，让线圈在匀强磁场中以不同的转速匀速转动，计算机记录了两次不同转速所产生正弦交流电的图象如图乙所示。则关于发电机先后两次的转速之比na∶nb，交流电b的最大值正确的是()甲乙A．3∶2，eq\f(10\r(2),3)V B．3∶2，eq\f(20,3)VC．2∶3，eq\f(10\r(2),3)V D．2∶3，eq\f(20,3)VB〖由题图可知，a的周期为0.4s，b的周期为0.6s，则由n＝eq\f(1,T)可知，转速与周期成反比，故曲线a、b对应的线圈转速之比为3∶2；曲线a表示的交变电动势最大值是10V，根据Em＝nBSω得曲线b表示的交变电动势最大值是eq\f(20,3)V，故B正确，A、C、D错误。〗3.如图所示为一交流电压随时间变化的图象。每个周期内，前三分之一周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定。根据图中数据可得，此交流电压的有效值为()A．7.5V B．8VC．2eq\r(15)V D．3eq\r(13)VC〖有效值是根据电流热效应的等效关系来定义的，设有效值为U，可得eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(U1,\r(2))))eq\s\up12(2),R)·eq\f(T,3)＋eq\f(U\o\al(2,2),R)·eq\f(2T,3)＝eq\f(U2,R)·T，解得U＝2eq\r(15)V。〗4．(多选)如图1所示，单匝矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直磁场的轴转动。改变线圈的转速，穿过该线圈的磁通量随时间分别按图2中图线甲、乙所示的正弦规律变化。设线圈的电阻为1.0Ω，则()图1图2A．图线甲对应线圈在t＝0时产生的感应电动势最大B．图线甲、乙对应的线圈在t＝0.2s时，线圈平面均平行于磁感线C．图线甲、乙对应的线圈转速之比为5∶4D．图线甲对应的线圈中交变电流的最大值为2.5πABC〖根据交流电产生的特点，结合图线甲可知，在t＝0时穿过线圈的磁通量最大，所以线圈产生的电动势等于0，故A错误；根据图象可知，在t＝0.2s时图线甲、乙对应的穿过线圈平面的磁通量均为零，所以线圈平面平行于磁感线，故B正确；由图2可知，eq\f(5,4)T甲＝0.2s，则T甲＝eq\f(4,5)×0.2s＝0.16s，而T乙＝0.2s，由n＝eq\f(1,T)，可知图线甲、乙对应的线圈转速之比为5∶4，故C正确；图线甲对应的线圈产生的感应电动势的最大值为Em＝BSω＝Φmω＝0.4×eq\f(2π,0.16)V＝5πV，线圈的电阻为1.0Ω，则图线甲对应的线圈中交变电流的最大值为5πA，故D错误。〗5．在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则下列判断正确的是()甲乙A．t＝0.005s时线圈平面与磁场方向垂直B．线圈产生的交变电动势的瞬时值表达式为e＝311sin100πt(V)C．线圈产生的交变电动势的频率为100HzD．线圈产生的交变电动势的有效值为311VB〖t＝0.005s时线圈产生的电动势最大，则线圈平面与磁场方向平行，故A错误；线圈产生的交变电动势的瞬时值表达式为e＝Emsineq\f(2π,T)t＝311sin100πt(V)，故B正确；由题图乙可知线圈转动周期为0.02s，则频率为f＝eq\f(1,T)＝50Hz，故C错误；线圈产生的交变电动势的有效值为eq\f(311,\r(2))V＝220V，故D错误。〗6．(多选)如图甲所示，一单匝圆形闭合导线框半径为r，线框电阻为R，连接一交流电流表(内阻不计)。线框水平放置，其内充满磁场，已知该磁场的磁感应强度B随时间按正弦规律变化，如图乙所示(规定竖直向下为磁感应强度的正方向)，则下列说法正确的是()甲乙A．t＝0.005s时线框中的感应电流最大B．t＝0.01s时线框中感应电流方向为顺时针方向(从上往下看)C．t＝0.015s时电流表的示数为零D．在0～0.02s时间内闭合导线框产生的热量为eq\f(π4r4,R)BD〖线框中的感应电动势为E＝πr2eq\f(ΔB,Δt)，感应电流为i＝eq\f(πr2,R)·eq\f(ΔB,Δt)，t＝0.005s时eq\f(ΔB,Δt)＝0，则i＝0，A项错误；由楞次定律知t＝0.01s时线框中感应电流方向为顺时针方向(从上往下看)，B项正确；交流电流表测量的是交变电流的有效值，不为零，C项错误；感应电动势的峰值为Em＝Bmπr2eq\f(2π,T)，在0～0.02s时间内导线框产生的热量为Q＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(Em,\r(2))))eq\s\up12(2),R)T＝eq\f(π4r4,R)，D项正确。〗7．(多选)如图甲所示的电路中，电阻R1＝R2＝R，和R1并联的D是理想二极管(正向电阻可视为零，反向电阻为无穷大)，在A、B之间加一个如图乙所示的交变电压(电压为正值时，UAB>0)。由此可知()甲乙A．在A、B之间所加的交变电压的周期为2×10－2sB．在A、B之间所加的交变电压的瞬时值表达式为u＝220eq\r(2)sin50πt(V)C．加在R1上电压的有效值为55eq\r(2)VD．加在R1上电压的有效值为55eq\r(10)VAC〖由图象可得交流电的周期T＝2×10－2s，故A正确；电压最大值为Um＝220eq\r(2)V，交变电压的瞬时值表达式为：U＝Umsinωt＝220eq\r(2)sineq\f(2π,T)t＝220eq\r(2)sin100πt(V)，故B错误；当电源在正半轴时A点电位高于B点电位，二极管导通，即R1被短路，电源在负半轴时B点电位高于A点电位，二极管截止，R1、R2串联。设R1上电压的有效值为U，根据有效值的定义得：eq\f(U2,R1)T＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)×\f(Um,\r(2))))eq\s\up12(2),R1)·eq\f(1,2)T，解得U＝55eq\r(2)V，故C正确，D错误。〗8．(多选)如图甲所示是一种振动发电装置的示意图，半径为r＝0.1m、匝数n＝20的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(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＝eq\f(0.20,π)T，线圈电阻为R1＝0.5Ω，它的引出线接有R2＝9.5Ω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()甲乙丙A．小电珠中电流的峰值为0.16AB．小电珠中电流的有效值为0.16AC．电压表的示数约为1.5VD．t＝0.1s时外力的大小为0.128NAD〖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＝nBlv＝nB·2πrvm，故小电珠中电流的峰值为Im＝eq\f(Em,R1＋R2)＝eq\f(20×\f(0.20,π)×2π×0.1×2,9.5＋0.5)A＝0.16A，选项A正确，B错误；电压表示数为U＝eq\f(Im,\r(2))·R2≈1.07V，选项C错误；当t＝0.1s，也就是eq\f(T,4)时，外力的大小为F＝nB·2πrIm＝0.128N，选项D正确。〗课后限时集训(二十七)(时间：30分钟)1．(多选)下面关于交变电流的说法中正确的是()A．交流电器设备上所标的电压值和电流值是交变电流的峰值B．用交流电流表和电压表测量的数值是交变电流的瞬时值C．给定的交变电流数值，在没有特别说明的情况下是指有效值D．和交变电流有相同热效应的直流电流的数值是交变电流的有效值〖〖答案〗〗CD2．一台小型发电机与计算机相连接，计算机能将发电机产生的电动势随时间变化的图象记录下来，如图甲所示，让线圈在匀强磁场中以不同的转速匀速转动，计算机记录了两次不同转速所产生正弦交流电的图象如图乙所示。则关于发电机先后两次的转速之比na∶nb，交流电b的最大值正确的是()甲乙A．3∶2，eq\f(10\r(2),3)V B．3∶2，eq\f(20,3)VC．2∶3，eq\f(10\r(2),3)V D．2∶3，eq\f(20,3)VB〖由题图可知，a的周期为0.4s，b的周期为0.6s，则由n＝eq\f(1,T)可知，转速与周期成反比，故曲线a、b对应的线圈转速之比为3∶2；曲线a表示的交变电动势最大值是10V，根据Em＝nBSω得曲线b表示的交变电动势最大值是eq\f(20,3)V，故B正确，A、C、D错误。〗3.如图所示为一交流电压随时间变化的图象。每个周期内，前三分之一周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定。根据图中数据可得，此交流电压的有效值为()A．7.5V B．8VC．2eq\r(15)V D．3eq\r(13)VC〖有效值是根据电流热效应的等效关系来定义的，设有效值为U，可得eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(U1,\r(2))))eq\s\up12(2),R)·eq\f(T,3)＋eq\f(U\o\al(2,2),R)·eq\f(2T,3)＝eq\f(U2,R)·T，解得U＝2eq\r(15)V。〗4．(多选)如图1所示，单匝矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直磁场的轴转动。改变线圈的转速，穿过该线圈的磁通量随时间分别按图2中图线甲、乙所示的正弦规律变化。设线圈的电阻为1.0Ω，则()图1图2A．图线甲对应线圈在t＝0时产生的感应电动势最大B．图线甲、乙对应的线圈在t＝0.2s时，线圈平面均平行于磁感线C．图线甲、乙对应的线圈转速之比为5∶4D．图线甲对应的线圈中交变电流的最大值为2.5πABC〖根据交流电产生的特点，结合图线甲可知，在t＝0时穿过线圈的磁通量最大，所以线圈产生的电动势等于0，故A错误；根据图象可知，在t＝0.2s时图线甲、乙对应的穿过线圈平面的磁通量均为零，所以线圈平面平行于磁感线，故B正确；由图2可知，eq\f(5,4)T甲＝0.2s，则T甲＝eq\f(4,5)×0.2s＝0.16s，而T乙＝0.2s，由n＝eq\f(1,T)，可知图线甲、乙对应的线圈转速之比为5∶4，故C正确；图线甲对应的线圈产生的感应电动势的最大值为Em＝BSω＝Φmω＝0.4×eq\f(2π,0.16)V＝5πV，线圈的电阻为1.0Ω，则图线甲对应的线圈中交变电流的最大值为5πA，故D错误。〗5．在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则下列判断正确的是()甲乙A．t＝0.005s时线圈平面与磁场方向垂直B．线圈产生的交变电动势的瞬时值表达式为e＝311sin100πt(V)C．线圈产生的交变电动势的频率为100HzD．线圈产生的交变电动势的有效值为311VB〖t＝0.005s时线圈产生的电动势最大，则线圈平面与磁场方向平行，故A错误；线圈产生的交变电动势的瞬时值表达式为e＝Emsineq\f(2π,T)t＝311sin100πt(V)，故B正确；由题图乙可知线圈转动周期为0.02s，则频率为f＝eq\f(1,T)＝50Hz，故C错误；线圈产生的交变电动势的有效值为eq\f(311,\r(2))V＝220V，故D错误。〗6．(多选)如图甲所示，一单匝圆形闭合导线框半径为r，线框电阻为R，连接一交流电流表(内阻不计)。线框水平放置，其内充满磁场，已知该磁场的磁感应强度B随时间按正弦规律变化，如图乙所示(规定竖直向下为磁感应强度的正方向)，则下列说法正确的是()甲乙A．t＝0.005s时线框中的感应电流最大B．t＝0.01s时线框中感应电流方向为顺时针方向(从上往下看)C．t＝0.015s时电流表的示数为零D．在0～0.02s时间内闭合导线框产生的热量为eq\f(π4r4,R)BD〖线框中的感应电动势为E＝πr2eq\f(ΔB,Δt)，感应电流为i＝eq\f(πr2,R)·eq\f(ΔB,Δt)，t＝0.005s时eq\f(ΔB,Δt)＝0，则i＝0，A项错误；由楞次定律知t＝0.01s时线框中感应电流方向为顺时针方向(从上往下看)，B项正确；交流电流表测量的是交变电流的有效值，不为零，C项错误；感应电动势的峰值为Em＝Bmπr2eq\f(2π,T)，在0～0.02s时间内导线框产生的热量为Q＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(Em,\r(2))))eq\s\up12(2),R)T＝eq\f(π4r4,R)，D项正确。〗7．(多选)如图甲所示的电路中，电阻R1＝R2＝R，和R1并联的D是理想二极管(正向电阻可视为零，反向电阻为无穷大)，在A、B之间加一个如图乙所示的交变电压(电压为正值时，UAB>0)。由此可知()甲乙A．在A、B之间所加的交变电压的周期为2×10－2sB．在A、B之间所加的交变电压的瞬时值表达式为u＝220eq\r(2)sin50πt(V)C．加在R1上电压的有效值为55eq\r(2)VD．加在R1上电压的有效值为55eq\r(10)VAC〖由图象可得交流电的周期T＝2×10－2s，故A正确；电压最大值为Um＝220eq\r(2)V，交变电压的瞬时值表达式为：U＝Umsinωt＝220eq\r(2)sineq\f(2π,T)t＝220eq\r(2)sin100πt(V)，故B错误；当电源在正半轴时A点电位高于B点电位，二极管导通，即R1被短路，电源在负半轴时B点电位高于A点电位，二极管截止，R1、R2串联。设R1上电压的有效值为U，根据有效值的