（新課改省份專用）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)跟蹤檢測(cè)（三十六）交變電流的產(chǎn)生及描述（含解析）.doc

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課時(shí)跟蹤檢測(cè)（三十六） 交變電流的產(chǎn)生及描述 [A級(jí)——基礎(chǔ)小題練熟練快] 1．(2019金華調(diào)研)一只電阻分別通過(guò)四種不同形式的電流，電流隨時(shí)間變化的情況如下列各圖所示，在相同時(shí)間內(nèi)電阻產(chǎn)生熱量最大的是(　　) 解析：選D　選項(xiàng)A、B中交變電流的有效值都為 A，選項(xiàng)C中恒定電流的大小為1.5 A，選項(xiàng)D中交變電流的有效值為2 A，根據(jù)熱量的表達(dá)式Q＝I2Rt得出選項(xiàng)D正確。 2．(2018漢中模擬)一交流電壓為u＝100sin (100πt)V，由此表達(dá)式可知(　　) A．用電壓表測(cè)該電壓其示數(shù)為50 V B．該交流電壓的周期為0.02 s C．將該電壓加在“100 V　100 W”的燈泡兩端，燈泡的實(shí)際功率小于100 W D．t＝ s時(shí)，該交流電壓的瞬時(shí)值為50 V 解析：選B　由交流電壓瞬時(shí)值表達(dá)式可知電壓的有效值為100 V，故用電壓表測(cè)該電壓其示數(shù)為100 V，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；ω＝100π rad/s，則周期T＝＝0.02 s，選項(xiàng)B正確；該電壓加在“100 V　100 W”的燈泡兩端，燈泡恰好正常工作，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；把t＝ s代入瞬時(shí)值表達(dá)式得電壓的瞬時(shí)值為100 V，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 3.(多選)電阻為1 Ω的矩形線圈繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖像如圖所示?，F(xiàn)把線圈與電阻為9 Ω的電熱絲相連，則下列說(shuō)法正確的是(　　) A．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為31.4 rad/s B．如果線圈轉(zhuǎn)速提高一倍，則電流發(fā)生改變 C．電熱絲兩端的電壓U＝100 V D．電熱絲的發(fā)熱功率P＝1 800 W 解析：選BD　從題圖可知T＝0.02 s，ω＝＝314 rad/s，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；其他條件不變，如果線圈轉(zhuǎn)速提高一倍，角速度ω變?yōu)樵瓉?lái)的兩倍，則電動(dòng)勢(shì)最大值Em＝NBS ω變?yōu)樵瓉?lái)的兩倍，電壓的有效值變?yōu)樵瓉?lái)的兩倍，根據(jù)歐姆定律可知電流發(fā)生改變，故選項(xiàng)B正確；該交流電壓的最大值為200 V，所以有效值為100 V，電熱絲兩端電壓U＝100 V＝90 V，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)P＝得P＝ W＝1 800 W，選項(xiàng)D正確。 4．圖甲所示電壓按正弦規(guī)律變化，圖乙所示電壓是正弦交流電的一部分。下列說(shuō)法正確的是(　　) A．圖乙所示的電壓也是正弦交流電壓 B．圖甲所示電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝10sin 50πt(V) C．圖乙所示電壓的周期與圖甲所示電壓周期相同 D．圖甲所示電壓的有效值比圖乙所示電壓的有效值小 解析：選D　題圖乙所示電壓只有一部分按正弦交流電壓變化，整個(gè)不能稱為正弦交流電壓，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；題圖甲所示電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝10sin 100πt(V)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；題圖乙所示電壓的周期為題圖甲所示電壓周期的2倍，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；題圖甲所示電壓的有效值為5 V，對(duì)題圖乙由＝T，得電壓的有效值為U＝10 V，因此選項(xiàng)D正確。 5.某研究小組成員設(shè)計(jì)了一個(gè)如圖所示的電路，已知純電阻R的阻值不隨溫度變化。與R并聯(lián)的是一個(gè)理想的交流電壓表，D是理想二極管(它的導(dǎo)電特點(diǎn)是正向電阻為零，反向電阻為無(wú)窮大)。在A、B間加一交流電壓，其瞬時(shí)值的表達(dá)式為u＝20sin 100πt(V)，則交流電壓表的示數(shù)為(　　) A．10 V　　　　　　　　 B．20 V C．15 V D．14.1 V 解析：選D　二極管具有單向?qū)щ娦?，使得半個(gè)周期內(nèi)R通路，另半個(gè)周期內(nèi)R斷路。電壓表的示數(shù)為加在R兩端電壓的有效值，設(shè)為U，在正半周內(nèi)，交流電壓的有效值為20 V，由電流的熱效應(yīng)，在一個(gè)周期內(nèi)有T＝，解得U＝10 V＝14.1 V，選項(xiàng)D正確。 6．(2019惠州五校聯(lián)考)如圖甲所示，為一種調(diào)光臺(tái)燈電路示意圖，它通過(guò)雙向可控硅電子器件實(shí)現(xiàn)了無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)亮度。給該臺(tái)燈接220 V的正弦交流電后加在燈管兩端的電壓如圖乙所示，則此時(shí)交流電壓表的示數(shù)為(　　) A．220 V B．110 V C. V D. V 解析：選B　設(shè)電壓的有效值為U，根據(jù)有效值定義有＝T，解得U＝110 V，則B正確。 7．(多選)如圖甲為小型交流發(fā)電機(jī)的原理圖，其矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈的匝數(shù)n＝100、總電阻r＝5 Ω，線圈的兩端與阻值為95 Ω的電阻R連接，交流電壓表為理想電表。t＝0時(shí)刻，線圈平面與磁場(chǎng)方向平行，穿過(guò)每匝線圈的磁通量Φ隨時(shí)間t按圖乙所示正弦規(guī)律變化。若交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em，電壓表的示數(shù)為U，則(　　) A．Em＝200 V，U＝134 V B．Em＝134 V，U＝95 V C．通過(guò)電阻R的電流每秒內(nèi)方向改變約50次 D．電阻R實(shí)際消耗的功率為190 W 解析：選AD　交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的最大值Em＝nBSω，而Φm＝BS，由題圖乙可知Φm＝2.010－2 Wb，T＝2π10－2 s，所以ω＝100 rad/s，Em＝200 V，電動(dòng)勢(shì)的有效值E＝＝100 V，由閉合電路歐姆定律，可知電路中電流的有效值I＝＝ A，電壓表的示數(shù)為U＝IR＝134 V，故選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；頻率f＝≈16 Hz，故通過(guò)電阻R的電流每秒內(nèi)方向改變約32次，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電阻R消耗的功率為P＝I2R＝190 W，故選項(xiàng)D正確。 8．(多選)一正弦交流電的電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示。由圖可知(　　) A．該交流電的電壓瞬時(shí)值的表達(dá)式為u＝100sin(25πt)V B．該交流電的頻率為25 Hz C．該交流電的電壓的有效值為100 V D．若將該交流電壓加在阻值R＝100 Ω的電阻兩端，則電阻消耗的功率為50 W 解析：選BD　從題給圖像中可得該交流電壓最大值為Um＝100 V，交流電的周期為T＝410－2 s，所以頻率為f＝＝25 Hz，選項(xiàng)B正確；角速度為ω＝2πf＝50π rad/s，所以該交流電的電壓瞬時(shí)值的表達(dá)式為u＝100sin(50πt)V，該交流電的電壓有效值為U＝＝50 V，選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤；若將該交流電壓加在阻值R＝100 Ω的電阻兩端，則電阻消耗的功率為P＝＝ W＝50 W，選項(xiàng)D正確。 [B級(jí)——保分題目練通抓牢] 9.(多選)如圖所示，空間中有范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向豎直向下，在其間豎直放置兩彼此正對(duì)的相同金屬圓環(huán)，兩環(huán)相距L，用導(dǎo)線將環(huán)與外電阻相連。現(xiàn)用外力使金屬桿沿兩環(huán)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。若已知磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，圓環(huán)半徑為R，桿轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為ω，金屬桿和電阻的阻值均為r，其他電阻不計(jì)，則(　　) A．當(dāng)金屬桿從圓環(huán)最高點(diǎn)向最低點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，流過(guò)外電阻的電流先變大后變小 B．當(dāng)金屬桿從圓環(huán)最高點(diǎn)向最低點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，流過(guò)外電阻的電流先變小后變大 C．流過(guò)外電阻電流的有效值為 D．流過(guò)外電阻電流的有效值為 解析：選BC　金屬桿從圓環(huán)最高點(diǎn)向最低點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，垂直磁場(chǎng)方向的分速度先減小再增大，因而流過(guò)外電阻的電流先減小再增大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；金屬桿沿圓環(huán)的勻速率運(yùn)動(dòng)等效為以兩環(huán)圓心連線為轉(zhuǎn)動(dòng)軸、長(zhǎng)為L(zhǎng)、寬為R的矩形線框的勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，因此產(chǎn)生正弦交流電，遵守I＝的關(guān)系，電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em＝BLωR，Im＝，I＝＝，故選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。 10．(2019廣元檢測(cè))如圖所示，一半徑為L(zhǎng)的導(dǎo)體圓環(huán)位于紙面內(nèi)，O為圓心。環(huán)內(nèi)兩個(gè)圓心角為90且關(guān)于O中心對(duì)稱的扇形區(qū)域內(nèi)分布有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B、方向相反且均與紙面垂直。導(dǎo)體桿OM可繞O轉(zhuǎn)動(dòng)，M端通過(guò)滑動(dòng)觸點(diǎn)與圓環(huán)良好接觸，在圓心和圓環(huán)間連有電阻R，不計(jì)圓環(huán)和導(dǎo)體桿的電阻，當(dāng)桿OM以恒定角速度ω逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，理想電流表A的示數(shù)為(　　) A. B. C. D. 解析：選A　當(dāng)導(dǎo)體桿OM在無(wú)磁場(chǎng)區(qū)域轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，沒(méi)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，故沒(méi)有電流，當(dāng)導(dǎo)體桿OM在其中一個(gè)有磁場(chǎng)的區(qū)域轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，OM切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為E＝BL2ω，感應(yīng)電流為I1＝＝，當(dāng)導(dǎo)體桿OM在另一個(gè)有磁場(chǎng)的區(qū)域轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電流也為I2＝，但方向相反，故導(dǎo)體桿OM旋轉(zhuǎn)一周過(guò)程中，電流情況如圖所示。設(shè)電流的有效值為I有效，則I有效2RT＝22RT，解得I有效＝，選項(xiàng)A正確。 11．在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)動(dòng)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖甲所示。產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示。下列說(shuō)法正確的是(　　) A．t＝0.01 s時(shí)穿過(guò)線框的磁通量最小 B．該交變電動(dòng)勢(shì)的有效值為11 V C．該交變電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝22 cos(100πt)V D．當(dāng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值為22 V時(shí)，線框平面與中性面的夾角為45 解析：選D　t＝0.01 s時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，線框位于中性面位置，穿過(guò)線框的磁通量最大，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由題給圖像知，正弦交變電動(dòng)勢(shì)的最大值為Um＝22 V，故有效值U＝＝22 V，B項(xiàng)錯(cuò)誤；t＝0時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，故瞬時(shí)值表達(dá)式應(yīng)為e＝22sin(100πt)V，C項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)e＝22 V時(shí)，e＝Emsin θ＝22 V，解得：θ＝45，D項(xiàng)正確。 12.(多選)(2017天津高考)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)100匝的閉合矩形金屬線圈，繞與磁感線垂直的固定軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過(guò)該線圈的磁通量隨時(shí)間按圖示正弦規(guī)律變化。設(shè)線圈總電阻為2 Ω，則(　　) A．t＝0時(shí)，線圈平面平行于磁感線 B．t＝1 s時(shí)，線圈中的電流改變方向 C．t＝1.5 s時(shí)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 D．一個(gè)周期內(nèi)，線圈產(chǎn)生的熱量為8π2 J 解析：選AD　t＝0時(shí)，磁通量為零，磁感線與線圈平面平行，A正確；當(dāng)磁感線與線圈平面平行時(shí)，磁通量變化率最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，畫出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖像如圖，由圖可知，t＝1 s時(shí)，感應(yīng)電流沒(méi)有改變方向，B錯(cuò)誤；t＝1.5 s時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0，C錯(cuò)誤；感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值Em＝NBSω＝NΦm＝1000.04(V)＝4π(V)，有效值E＝4π(V)＝2π(V)，Q＝T＝8π2(J)，D正確。 [C級(jí)——難度題目適情選做] 13．(多選)(2018佛山模擬)一交流發(fā)電機(jī)和理想變壓器按如圖電路連接。已知該發(fā)電機(jī)線圈匝數(shù)為N，電阻為r。當(dāng)線圈以轉(zhuǎn)速n勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電壓表示數(shù)為U，燈泡(額定電壓為U0，電阻恒為R)恰能正常發(fā)光，則(電表均為理想電表)(　　) A．變壓器的匝數(shù)比為U∶U0 B．電流表的示數(shù)為 C．在圖示位置時(shí)，通過(guò)發(fā)電機(jī)線圈的磁通量為 D．從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，變壓器輸入電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝ Usin(2nπt) V 解析：選AB　由變壓器變壓公式可知，變壓器的匝數(shù)比n1∶n2＝U∶U0，選項(xiàng)A正確。燈泡恰能正常發(fā)光，說(shuō)明變壓器輸出功率P1＝，根據(jù)變壓器輸出功率等于輸入功率可得UI＝，解得電流表的示數(shù)：I＝，選項(xiàng)B正確。在題圖圖示位置時(shí)，發(fā)電機(jī)的線圈處于中性面位置，通過(guò)發(fā)電機(jī)線圈的磁通量為BS，S為線圈面積，由Em＝NBS2nπ，得BS＝＝，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。從題圖圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝Emsin(2nπt) V，變壓器輸入電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝Umsin(2nπt) V＝Usin(2nπt) V，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 14．(多選)如圖甲所示是一種振動(dòng)發(fā)電裝置的示意圖，半徑為r＝0.1 m、匝數(shù)n＝20的線圈位于輻向分布的磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感線均沿半徑方向均勻分布(其右視圖如圖乙所示)。線圈所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為B＝ T，線圈電阻為R1＝0.5 Ω，它的引出線接有R2＝9.5 Ω的小電珠L(zhǎng)。外力推動(dòng)線圈框架的P端，使線圈沿軸線做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，線圈運(yùn)動(dòng)速度v隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖丙所示(摩擦等損耗不計(jì))，則(　　) A．小電珠中電流的峰值為0.16 A B．小電珠中電流的有效值為0.16 A C．電壓表的示數(shù)約為1.5 V D．t＝0.1 s時(shí)外力的大小為0.128 N 解析：選AD　由題意及法拉第電磁感應(yīng)定律知道，線圈在磁場(chǎng)中做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小符合正弦曲線變化規(guī)律，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值為Em＝nBlv＝nB2πrv，故小電珠中電流的峰值為Im＝＝ A＝0.16 A，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；電壓表示數(shù)為U＝R2≈1.07 V，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；當(dāng)t＝0.1 s 也就是時(shí)，外力的大小為F＝nB2πrIm＝0.128 N，選項(xiàng)D正確。 15．發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子是匝數(shù)n＝100、邊長(zhǎng)L＝20 cm的正方形線圈，其置于磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞著垂直磁場(chǎng)方向的軸以ω＝100π rad/s的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)到線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)。線圈的電阻r＝1 Ω，外電路電阻R＝99 Ω。試求： (1)寫出交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式； (2)外電阻上消耗的功率； (3)從計(jì)時(shí)開(kāi)始，線圈轉(zhuǎn)過(guò)過(guò)程中，通過(guò)外電阻的電荷量是多少？ 解析：(1)電動(dòng)勢(shì)的最大值：Em＝nBωL2＝628 V 根據(jù)閉合電路歐姆定律得Im＝＝6.28 A 故交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式：i＝6.28sin(100πt)A。 (2)電流的有效值I＝ 外電阻上消耗的功率：P＝I2R＝2R＝1.95103 W。 (3)從計(jì)時(shí)開(kāi)始到線圈轉(zhuǎn)過(guò)過(guò)程中， 平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)＝n＝n＝ 平均電流：＝＝ 通過(guò)外電阻的電荷量：q＝Δt＝＝0.01 C。 答案：(1) i＝6.28sin(100πt)A　(2)1.95103 W (3)0.01 C