(江蘇專版)2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時跟蹤檢測(三十四)交變電流的產(chǎn)生及描述(含解析).doc
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課時跟蹤檢測(三十四) 交變電流的產(chǎn)生及描述 對點訓(xùn)練:交變電流的產(chǎn)生和描述 1.如圖,各圖面積均為S的線圈均繞其對稱軸或中心軸在勻強(qiáng)磁場B中以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動,能產(chǎn)生正弦交變電動勢e=BSωsin ωt的圖是( ) 解析:選A 由題意可知,只有A、C圖在切割磁感線,導(dǎo)致磁通量在變化,產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,A中從中性面開始計時,產(chǎn)生的電動勢為e=BSωsin ωt,C中從峰值面開始計時,產(chǎn)生的電動勢為e=BSωcos ωt,故A正確。 2.[多選]一單匝閉合線框從如圖所示位置開始,在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動。在轉(zhuǎn)動過程中,線框中的最大磁通量為Φm,最大感應(yīng)電動勢為Em,下列說法正確的是( ) A.轉(zhuǎn)動90時磁通量為零,感應(yīng)電動勢也為零 B.當(dāng)磁通量為零時,感應(yīng)電動勢最大 C.當(dāng)磁通量等于0.5Φm時,感應(yīng)電動勢的大小為0.5Em D.角速度的大小為ω= 解析:選BD 線框從題圖位置開始轉(zhuǎn)過90時,正好處于中性面,磁通量最大,磁通量的變化率為零,則感應(yīng)電動勢為零,A錯誤。題圖線框與中性面垂直,磁通量為零,但磁通量的變化率最大,則感應(yīng)電動勢最大,B正確。線框平面和中性面夾角為θ時穿過線框的磁通量為Φ=Φmcos θ,所以當(dāng)磁通量為0.5Φm時,得θ=60,根據(jù)電動勢的瞬時表達(dá)式e=Emsin θ,此時感應(yīng)電動勢的大小為Em,則C錯誤。因為電動勢峰值Em=BSω,最大磁通量Φm=BS,則ω=,D正確。 3.[多選]矩形線圈的匝數(shù)為50匝,在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動時,穿過線圈的磁通量隨時間的變化規(guī)律如圖所示,下列說法正確的是( ) A.在t=0.2 s和t=0.4 s時線圈位于中性面 B.在t=0.1 s和t=0.3 s時感應(yīng)電動勢最大 C.1 s內(nèi)感應(yīng)電流方向改變5次 D.電動勢的瞬時表達(dá)式為e=50πcos (5πt) V 解析:選CD 在t=0.2 s和t=0.4 s時線圈中磁通量為零,處于與中性面垂直的位置,故A項錯誤;在t=0.1 s和t=0.3 s時線圈中磁通量最大,處于中性面位置,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為零,故B項錯誤;磁通量變化的周期即交流電的周期,由題圖得交流電的周期T=0.4 s,交流電的頻率f==2.5 Hz,一個周期內(nèi)交流電的電流方向改變2次,則1 s 內(nèi)感應(yīng)電流方向改變5次,故C項正確;磁通量變化的周期為T=0.4 s,線圈轉(zhuǎn)動的角速度ω== rad/s=5π rad/s,由題圖得線圈磁通量的最大值Φm=0.2 Wb,線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的最大值Em=NBSω=NΦmω=500.25π V=50π V,起始時,線圈中磁通量為零,感應(yīng)電動勢最大,則電動勢的瞬時表達(dá)式e=Emcos ωt=50πcos (5πt) V,故D項正確。 4.一交流發(fā)電機(jī)模型如圖1所示,用示波器觀察到它產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢波形如圖2所示,則( ) A.該感應(yīng)電動勢的有效值為5 V B.該發(fā)電機(jī)線圈的轉(zhuǎn)速為25 r/s C.t= s時,穿過發(fā)電機(jī)線圈的磁通量最大 D.t= s時,穿過發(fā)電機(jī)線圈的磁通量變化率最大 解析:選D 由題圖2可知,交流電的最大值為Em=5 V,故有效值為E== V,故A錯誤;交流電的周期T=0.02 s,故轉(zhuǎn)速n==50 r/s,故B錯誤;交流電的角速度ω=2πn=100π rad/s,產(chǎn)生的交流電的瞬時值e=5sin(100πt)V,當(dāng)t= s時,交流電的瞬時值e=5sin 100π V=5 V,此時的感應(yīng)電動勢最大,磁通量變化率最大,發(fā)電機(jī)線圈平面跟磁感線平行,磁通量為零,故C錯誤,D正確。 對點訓(xùn)練:有效值的理解與計算 5.關(guān)于圖甲、乙、丙、丁,下列說法正確的是( ) A.圖甲中電流的峰值為2 A,有效值為 A,周期為5 s B.圖乙中電流的峰值為5 A,有效值為2.5 A C.圖丙中電流的峰值為2 A,有效值為 A D.圖丁中電流的最大值為4 A,有效值為 A,周期為2 s 解析:選B 題圖甲是正弦式交變電流圖線,峰值(最大值)為2 A,有效值是峰值的,即 A,周期為4 s,所以選項A錯誤;題圖乙電流大小改變但方向不變,所以不是交變電流,計算有效值時因為熱效應(yīng)與電流方向無關(guān),所以仍是峰值的,即2.5 A,所以選項B正確;題圖丙是圖甲減半的脈沖電流,有效值不可能為峰值的,所以選項C錯誤;題圖丁是交變電流圖線,周期為2 s,根據(jù)有效值定義則有42R+32R=I2RT,解得電流有效值I=2.5 A,所以選項D錯誤。 6.一含有理想變壓器的電路如圖甲所示,圖中理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為2∶1,電阻R1和R2的阻值分別為3 Ω和1 Ω,電流表、電壓表都是理想交流電表,a、b輸入端輸入的電流如圖乙所示,下列說法正確的是( ) A.電流表的示數(shù)為 A B.電壓表的示數(shù)為 V C.0~0.04 s內(nèi),電阻R1產(chǎn)生的焦耳熱為0.08 J D.0.03 s時,通過電阻R1的瞬時電流為0 解析:選D 設(shè)電流表的示數(shù)為I1,則I12RT=2R+()2R,求得I1= A,A錯誤;原線圈中電流只有交流部分電流才能輸出到副線圈中,故副線圈中電流交流部分的電流最大值為2 A,設(shè)副線圈交流電的有效值為I2,則I22RT=2R,求得I2= A,因此電壓表的示數(shù)為U=I2R2= V,B錯誤;在0~0.04 s內(nèi),電阻R1產(chǎn)生的焦耳熱為Q=I22R1t=()230.04 J=0.24 J,C錯誤;由題圖可知,在0.03 s的前后,原線圈中的電流不變化,則副線圈中沒有感應(yīng)電流,所以通過電阻R1的瞬時電流為0,D正確。 7.[多選]如圖甲所示為一交變電壓隨時間變化的圖像,每個周期內(nèi),前二分之一周期電壓恒定,后二分之一周期電壓按正弦規(guī)律變化。若將此交流電連接成如圖乙所示的電路,電阻R阻值為100 Ω,則( ) A.理想電壓表讀數(shù)為100 V B.理想電流表讀數(shù)為0.75 A C.電阻R消耗的電功率為56 W D.電阻R在100秒內(nèi)產(chǎn)生的熱量為5 625 J 解析:選BD 根據(jù)電流的熱效應(yīng),一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量:Q=T=+,解得U=75 V,A錯誤;電流表讀數(shù)I==0.75 A,B正確;電阻R消耗的電功率P=I2R=56.25 W,C錯誤;在100秒內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q=Pt=5 625 J,D正確。 8.如圖甲、乙、丙所示是三個具有相同I0和周期T的交變電流,分別通過三個相同的電阻。下列說法正確的是( ) A.在相同時間內(nèi)三個電阻發(fā)熱量相等 B.在相同時間內(nèi),甲是丙發(fā)熱量的2倍 C.在相同時間內(nèi),甲是乙發(fā)熱量的 D.在相同時間內(nèi),乙發(fā)熱量最大,甲次之,丙的發(fā)熱量最小 解析:選C 甲的有效值為:I=,由Q=I2Rt可知一個周期內(nèi)甲的發(fā)熱量為:Q1=I02RT;乙前后半個周期電流大小相等,故其發(fā)熱量為:Q2=I02RT;丙只有前半個周期有電流,故其發(fā)熱量為:Q3=I02RT=I02RT。故可知在相同時間內(nèi),甲、丙發(fā)熱量相等,是乙發(fā)熱量的,故C正確,A、B、D錯誤。 對點訓(xùn)練:交變電流“四值”的理解和應(yīng)用 9.[多選](2018淮安八校聯(lián)考)如圖所示,甲為一臺小型交流發(fā)電機(jī)構(gòu)造示意圖,線圈逆時針轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生的電動勢隨時間按余弦規(guī)律變化,其圖像如圖乙所示,電機(jī)線圈內(nèi)阻為2 Ω,匝數(shù)為1 000匝,外接燈泡的電阻為18 Ω,則( ) A.在2.010-2 s時刻,電流表的示數(shù)為0.3 A B.發(fā)電機(jī)的輸出功率為3.24 W C.在1 s內(nèi),回路中電流方向改變25次 D.在4.010-2 s時刻,穿過線圈的磁通量變化率為 Wb/s 解析:選AD 線圈相當(dāng)于電源,產(chǎn)生的電動勢為E== V=6 V,內(nèi)阻r=2 Ω,電表顯示的是有效值,根據(jù)閉合回路歐姆定律可得電路中的電流為I== A=0.3 A,A正確;發(fā)電機(jī)的輸出功率為P輸出=EI-I2r=60.3 W-0.322 W=1.62 W,B錯誤;從圖乙中可知交流電周期為T=410-2 s,故在1 s內(nèi),回路中電流方向改變n=2=2=50次,C錯誤;在4.010-2 s時刻,感應(yīng)電動勢最大,磁通量變化率最大,根據(jù)E=n可得== Wb/s,D正確。 10.如圖為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)的原理圖,其矩形線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動。磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=10-2T,線圈的面積S=0.02 m2,匝數(shù)N=400匝,線圈總電阻r=2 Ω,線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)和電刷與電阻R=8 Ω連接,與電阻R并聯(lián)的交流電壓表為理想電表,線圈的轉(zhuǎn)速n= r/s。在t=0時刻,線圈平面與磁場方向平行,則下列說法正確的是( ) A.交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電動勢隨時間的變化關(guān)系是e=8sin(100t)V B.交流電壓表的示數(shù)為8 V C.從t=0時刻開始線圈平面轉(zhuǎn)過30的過程中,通過電阻的電荷量約為5.6610-3 C D.電阻R上的熱功率為6.4 W 解析:選C 線圈的轉(zhuǎn)速n= r/s,所以ω=2πn=100 rad/s,最大值為:Em=NBSω=8 V,則瞬時值為e=8cos(100t)V,故A錯誤;交流電壓表顯示的是路端電壓有效值,示數(shù)為=6.4 V,故B錯誤;從t=0時刻開始轉(zhuǎn)過30的過程中,通過電阻的電荷量為:q== C≈5.6610-3C,故C正確;電阻R上的熱功率為:P=I2R=2R=5.12 W,故D錯誤。 考點綜合訓(xùn)練 11.無線充電技術(shù)的發(fā)展給用戶帶來了極大的方便,可應(yīng)用于手機(jī)、電腦、智能穿戴、智能家居、醫(yī)療設(shè)備、電動汽車等充電。如圖甲所示為手機(jī)無線充電工作原理的示意圖,由送電線圈和受電線圈組成。已知受電線圈的匝數(shù)為n=50匝,電阻r=1.0 Ω,在它的c、d兩端接一阻值R=9.0 Ω的電阻。設(shè)在受電線圈內(nèi)存在與線圈平面垂直的磁場,其磁通量隨時間變化規(guī)律如圖乙所示,可在受電線圈中產(chǎn)生電動勢最大值為20 V的正弦交流電,設(shè)磁場豎直向上為正。求: (1)在t=π10-3s時,受電線圈中產(chǎn)生電流的大小,c、d兩端哪端電勢高? (2)在一個周期內(nèi),電阻R上產(chǎn)生的熱量; (3)從t1到t2時間內(nèi),通過電阻R的電荷量。 解析:(1)由題圖乙知t=π10-3 s時受電線圈中產(chǎn)生的電動勢最大為Em=20 V 線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流的大小為It=Im==2.0 A 由楞次定律可以得到此時c端電勢高。 (2)通過電阻電流的有效值為I== A 電阻在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q=I2RT=5.710-2 J。 (3)線圈中感應(yīng)電動勢的平均值=n 通過電阻電流的平均值為= 通過電阻的電荷量q=Δt 由題圖乙知,在~的時間內(nèi),ΔΦ=410-4 Wb 解得q=n=210-3 C。 答案:(1)2.0 A c端電勢高 (2)5.710-2 J (3)210-3 C 12.(2018蘇錫常鎮(zhèn)一模)一個圓形線圈,共有n=10匝,其總電阻r=4.0 Ω,線圈與阻值R0=16 Ω的外電阻連成閉合回路,如圖甲所示。線圈內(nèi)部存在著一個邊長l=0.20 m的正方形區(qū)域,其中有分布均勻但強(qiáng)弱隨時間變化的磁場,圖乙顯示了一個周期內(nèi)磁場的變化情況,周期T=1.010-2 s,磁場方向以垂直線圈平面向外為正方向。求: (1)t=T時刻,電阻R0上的電流大小和方向; (2)0~時間內(nèi),流過電阻R0的電量; (3)一個周期內(nèi)電阻R0的發(fā)熱量。 解析:(1)0 ~內(nèi),感應(yīng)電動勢大小E1=n=,可得E1=8 V 電流大小I1=,可得I1=0.4 A 電流方向b到a。 (2)同(1)可得~內(nèi),感應(yīng)電流大小I2=0.2 A 流過電路的電量q=I1+I(xiàn)2 得q=1.510-3 C。 (3)Q=I12R0+I(xiàn)22R0 得Q=1.610-2 J。 答案:(1)0.4 A,電流方向b到a (2)1.510-3 C (3)1.610-2 J- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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