2022屆新教材高考物理一輪復(fù)習(xí)課時(shí)練35交變電流的產(chǎn)生及其描述含解析新人教版202104091244經(jīng)典

1、交變電流的產(chǎn)生及其描述1.(交流電產(chǎn)生及描述)小型手搖發(fā)電機(jī)線圈共N匝,每匝可簡(jiǎn)化為矩形線圈abcd,磁極間的磁場(chǎng)視為勻強(qiáng)磁場(chǎng),方向垂直于線圈中心軸OO,線圈繞OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng),如圖所示。矩形線圈ab邊和cd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值都為e0,不計(jì)線圈電阻,則發(fā)電機(jī)輸出電壓()A.峰值是e0B.峰值是2e0C.有效值是22Ne0D.有效值是2Ne02.(交流電產(chǎn)生)如圖所示,矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中可以分別繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸P1和P2以相同的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到與磁場(chǎng)方向平行時(shí)()A.線圈繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電流等于繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電流B.線圈繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電動(dòng)勢(shì)小于繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電動(dòng)勢(shì)C

2、.線圈繞P1和P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)電流的方向相同,都是abcdaD.線圈繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)dc邊受到的安培力大于繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)dc邊受到的安培力3.(交流電的描述四值問(wèn)題)如圖所示,是某小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖,其矩形線圈的面積為S=0.03 m2,共有10匝,線圈總電阻為r=1 ,可繞與磁場(chǎng)方向垂直的固定對(duì)稱軸OO轉(zhuǎn)動(dòng);線圈處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為22 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以通過(guò)滑環(huán)K和電刷L保持與阻值為9 的外電路電阻R的連接。在外力作用下線圈以恒定的角速度=10繞軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。則下列說(shuō)法中正確的是()A.電阻R的發(fā)熱功率是3.6 WB.交流電流表的示數(shù)是0.6 AC.用該電源給電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器供電時(shí),打點(diǎn)

3、的時(shí)間間隔一定為0.02 sD.如果將電阻R換成標(biāo)有“6 V3 W”的小燈泡,小燈泡能正常工作4.(有效值的理解)一只電阻分別通過(guò)四種不同形式的電流,電流隨時(shí)間變化的情況如下圖所示,在相同時(shí)間內(nèi)電阻產(chǎn)生熱量最大的是()5.(有效值的計(jì)算)如圖所示是一交變電流的i-t圖像,則該交變電流的有效值為()A.4 AB.22 AC.83 AD.2303 A6.(多選)(交流電路及瞬時(shí)值表達(dá)式)理想電壓表和理想電流表與兩個(gè)相同的燈泡連成如圖甲所示的電路,接在正弦交變電源上,每個(gè)燈泡的電阻R=110 。圖乙是交變電源輸出電壓u隨時(shí)間t變化的圖像,則下列選項(xiàng)正確的是()A.電流表讀數(shù)是1 AB.電壓表讀數(shù)是3

4、11 VC.每個(gè)燈泡兩端的電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律是UR=311cos 100t(V)D.通過(guò)每個(gè)燈泡的電流隨時(shí)間變化的規(guī)律是i=2cos 100t(A)7.(交流電的四值問(wèn)題)如圖所示,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的單匝矩形線圈的周期為T(mén),轉(zhuǎn)軸O1O2垂直于磁場(chǎng)方向,線圈電阻為2 。從線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),線圈轉(zhuǎn)過(guò)60時(shí)的感應(yīng)電流為1 A。那么()A.線圈中感應(yīng)電流的有效值為2 AB.任意時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e=4cos 2Tt(V)C.任意時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量為=Tsin 2Tt(Wb)D.從圖示位置開(kāi)始到線圈轉(zhuǎn)過(guò)60的過(guò)程中,線圈中的平均電流為0.5 A素養(yǎng)綜合練8.(多選)如圖甲所

5、示,將阻值為R=5 的電阻接到內(nèi)阻不計(jì)的正弦交變電源上,電流隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示,電流表串聯(lián)在電路中測(cè)量電流的大小。對(duì)此,下列說(shuō)法正確的是()A.電阻R兩端電壓變化規(guī)律的函數(shù)表達(dá)式為u=2.5sin 200t(V)B.電阻R消耗的電功率為1.25 WC.如圖丙所示,若此交變電流由一矩形線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生,當(dāng)線圈的轉(zhuǎn)速提升一倍時(shí),電流表的示數(shù)為1 AD.這一交變電流與圖丁所示電流比較,其有效值之比為129.如圖所示,平行金屬板M、N的板長(zhǎng)和板間距離都是l,N極板接地。電子束從靜止開(kāi)始,經(jīng)電壓U0加速后,沿M、N的中線連續(xù)不斷地從左端射入兩板間。電子電荷量為e,質(zhì)量為m。不考慮重力

6、和電子間的相互作用力。若在M、N間加上頻率較低的正弦交變電壓,使每個(gè)電子通過(guò)極板間的時(shí)間遠(yuǎn)小于交變電壓的周期,已知在交變電壓的每個(gè)周期內(nèi),射入的電子束中恰好有三分之一打在M板上。(1)試畫(huà)出交變電壓的u-t圖像(畫(huà)出一個(gè)周期即可),并在圖像上用陰影標(biāo)出電子能夠穿過(guò)板間的時(shí)間(相應(yīng)的時(shí)刻可用t1、t2、t3表示)。(2)求該交變電壓的有效值U。10.如圖所示,在坐標(biāo)xOy平面內(nèi)存在B=2.0 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng),OA與OCA為置于豎直平面內(nèi)的光滑金屬導(dǎo)軌,其中OCA滿足曲線方程x=0.50sin5y(m),C為導(dǎo)軌的最右端,導(dǎo)軌OA與OCA相交處的O點(diǎn)和A點(diǎn)分別接有體積可忽略的定值電阻R1和R2,其中

7、R1=4.0 、R2=12.0 ?，F(xiàn)有一足夠長(zhǎng)、質(zhì)量m=0.10 kg的金屬棒MN在豎直向上的外力F作用下,以v=3.0 m/s的速度向上勻速運(yùn)動(dòng),設(shè)棒與兩導(dǎo)軌接觸良好,除電阻R1、R2外其余電阻不計(jì),g取10 m/s2,求:(1)金屬棒MN在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)時(shí)感應(yīng)電流的最大值;(2)外力F的最大值;(3)金屬棒MN滑過(guò)導(dǎo)軌OC段,整個(gè)回路產(chǎn)生的熱量。參考答案課時(shí)規(guī)范練35交變電流的產(chǎn)生及其描述1.D由題意可知,線圈ab邊和cd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值都為e0,因此單匝矩形線圈總電動(dòng)勢(shì)最大值為2e0,又因?yàn)榘l(fā)電機(jī)線圈共N匝,所以發(fā)電機(jī)線圈中總電動(dòng)勢(shì)最大值為2Ne0,根據(jù)閉合電路歐姆定律可知,在不計(jì)

8、線圈內(nèi)阻時(shí),輸出電壓等于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小,即其峰值為2Ne0,故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;又由題意可知,若從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí),發(fā)電機(jī)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為正弦式交變電流,由其有效值與峰值的關(guān)系可知,U=Um2,即U=2Ne0,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤,選項(xiàng)D正確。2.A線圈繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生交變電流,產(chǎn)生的電流、電動(dòng)勢(shì)及線圈各邊所受安培力大小與轉(zhuǎn)軸所在位置無(wú)關(guān),故A正確,B、D錯(cuò)誤;題中圖示時(shí)刻產(chǎn)生電流的方向?yàn)閍dcba,故C錯(cuò)誤。3.B設(shè)線圈ab邊的邊長(zhǎng)l1,bc邊的邊長(zhǎng)l2。當(dāng)線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí),線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,有Em=2nBl1l22=nBl1l2=nBS=62V,所以有效值為6V,電

9、流的讀數(shù)I=ER+r=0.6A,電阻R的發(fā)熱功率P=ER+r2R=3.24W,所以A錯(cuò)誤,B正確;因?yàn)門(mén)=2=0.2s,用該電源給電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器供電時(shí),打點(diǎn)的時(shí)間間隔是0.2s,因此C錯(cuò)誤;因?yàn)樵摻涣麟妷旱挠行е凳?V,但由于有內(nèi)阻,所以“6V3W”的小燈泡接在該電源上不能正常工作,D錯(cuò)誤。4.D選項(xiàng)A、B中交變電流的有效值都為2A,選項(xiàng)C中恒定電流的大小為1.5A,選項(xiàng)D中交變電流的有效值為2A,根據(jù)熱量的表達(dá)式Q=I2Rt得出選項(xiàng)D正確。5.D設(shè)交變電流的有效值為I,周期為T(mén),電阻為R。則根據(jù)有效值的定義,有:422RT3+42R2T3=I2RT,解得I=2303A。6.AD由題圖乙,輸出

10、電壓最大值為311V,則有效值為220V,故電壓表示數(shù)應(yīng)為220V,電流I=U2R=2202110A=1A,即電流表示數(shù)為1A,故A正確,B錯(cuò)誤;燈泡電阻相同,故其電壓相等,為輸出電壓的一半,而每只燈泡電壓的變化周期與輸出電壓相同,所以燈泡兩端電壓隨時(shí)間變化規(guī)律為UR=155.5cos100t(V),故C錯(cuò)誤;根據(jù)i=ER得,電路最大電流為imax=311110+110A=2A,故電流i=2cos100t(A),故D正確。7.B繞垂直于磁場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)軸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的矩形線圈中產(chǎn)生正弦或余弦式交流電,由于從垂直中性面開(kāi)始其瞬時(shí)表達(dá)式為i=Imcos,由已知可求Im=icos=2A,根據(jù)正弦式交變電流有效值和峰值關(guān)系可求線圈中感應(yīng)電