10.1交變電流的產(chǎn)生和描述(高中物理習(xí)題)

1、高三一輪物理復(fù)習(xí)（人教版）第10章交變電流傳感器第1節(jié)交變電流的產(chǎn)生和描述一、選擇題（本大題共10小題，每小題7分，共計(jì)70分.每小題至少一個(gè)答案正確）1.圖101 - 15所示是交流電的圖象，其中能正確反映我國(guó)居民日常生活所用交流電的是圖 10-1-15解析 我國(guó)居民日常生活所用交流電電壓的有效值為220 V ,頻率為50 Hz ,周期為 0.02 s ,故選 C.答案C. 一個(gè)電爐上標(biāo)” 220 V L5kW”，那么為了使它正常工作，所使用的正弦交流電應(yīng)是A.電壓最大值為220 V,B.電壓最大值為31IV,C.電壓有效值為220 V,D.電壓有效值為311 V,電流最大值約為9.6A 電

2、流最大值約為6.8 A 電流有效值約為6.8 A 電流有效值約為9.6A解析 電爐上標(biāo)的“ 220 V”是指有效值，由1二苫得，電流的有效值約為6.8 A ,故選 項(xiàng)C正確.答案C.內(nèi)阻不計(jì)的交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E=10stm 507rt（V）,所接負(fù)載的電阻R=10 C, 現(xiàn)把發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速提高一倍，則A.負(fù)載兩端電壓的有效值將變?yōu)?8.2 VB.交流電的頻率將變?yōu)?0 HzC,負(fù)載消耗的功率將變?yōu)?0 WD.負(fù)載消耗的功率將變?yōu)?0 W解析 原來(lái)的電動(dòng)勢(shì)最大值為10 V,有效值為7.07 V ,當(dāng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速提高一倍時(shí)，角速度增加一倍，頻率也增加一倍，電動(dòng)勢(shì)最大值和有效值均增加一倍，表達(dá)式

3、可以寫(xiě)為E = 20sm 1007rt(V)，由此可以看出提高轉(zhuǎn)速后頻率變?yōu)?0 Hz ,電動(dòng)勢(shì)有效值為14.14V ,負(fù)載消耗的功率將變?yōu)?0 W .故B、C正確.答案BC4. 一個(gè)矩形線(xiàn)圈繞與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直的OO軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，線(xiàn)圈的兩條引線(xiàn)分別與A、B兩半圓銅環(huán)相連，兩個(gè)銅環(huán)通過(guò)滑動(dòng)電刷連入電路，電路中僅有一個(gè)電阻R.如圖10 1-16所示，在線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)R的電流A.大小和方向都不斷變化B.大小不斷變化，方向?yàn)锳-R-BC.大小和方向都不變D.大小不斷變化，方向?yàn)锽RA 解析 線(xiàn)圉中產(chǎn)生交流電，由于電刷交替與兩銅環(huán)接觸，流過(guò)R的電流方向不變.根 據(jù)右手定則可知，通過(guò)R的電流方向是BR

4、f A.答案D,0圖 10-1-175.如圖10 1 - 17所示，單匝矩形線(xiàn)圈的一半放在具有理想邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線(xiàn)圈 釉線(xiàn)OO與磁場(chǎng)邊界重合，線(xiàn)圈按圖示方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，t=0時(shí)刻線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)方向 垂直，規(guī)定電流方向沿abcda為正方向，則線(xiàn)圈內(nèi)感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的圖象是圖10-1-18中的圖 ia-i-i8解析 由楞次定律可知前半個(gè)周期感應(yīng)電流沿adcba方向 后半個(gè)周期沿abcda的方向， 因線(xiàn)圈繞垂直磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，所以產(chǎn)生正弦式交變電流，A正確.答案A6. 一個(gè)矩形線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)e=2O()V2smlO(kt(V),那么A.該交流電的頻率是100 HzB.當(dāng)t=0

5、時(shí)，線(xiàn)圈平面恰好與中性面垂直C.當(dāng)t=* s時(shí)，e有峰值D.該交流電電動(dòng)勢(shì)的有效值為20075 V解析 由交流電的電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式e=uBScosm cot可知，交流電的頻率 f二券二噤 Hz = 50 Hz, A不正確.在t二。時(shí)，電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值為0 ,線(xiàn)圈平面恰好與中性面平行，B不正確.當(dāng)t二擊s時(shí)，a有峰值Em = 200/2 V , C正確.該交流電電動(dòng)勢(shì)的有效值E二Em二200V , D不正確.答案C.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)在亮度.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)為圖 10-1

6、-19A. 220VB. 110V解析 設(shè)電壓的有效值為U,根據(jù)有效值定義有書(shū),三T ,解得C正確.答案C. 一正弦交流電的電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖10 1 20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 (25t)V.該交流電的頻率為25 HzC.該交流電電壓的有效值為100艱VD.若將該交流電壓加在阻值R=100C的電阻兩端，則電阻消耗的功率是50 W解析 由圖象可知正弦交流電的周期T = 0.04 s ,則f，=25 Hz , 3=2兀f=507r rad/s ,所以該交流電的電壓瞬時(shí)值的表達(dá)式為lOOsm 50;rt V , A不正確，B正確；該交流 電電壓的有效

7、值為y V=5072 V ,則C不正確；若將該交流電壓加在阻值R=100 C 的電阻兩端，則電阻消耗的功率為P二連二黑詈W=50 W,則D正確，所以正確選 K 1W 項(xiàng)為B、D.答案BD圖 10-1-21.如圖所示，圖線(xiàn)a是線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生正弦交流電的 圖象，當(dāng)調(diào)整線(xiàn)圈轉(zhuǎn)速后，所產(chǎn)生正弦交流電的圖象如圖線(xiàn)b所示.以下關(guān)于這兩個(gè)正 弦交流電的說(shuō)法正確的是A.在圖中t=0時(shí)刻穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量均為零B.線(xiàn)圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為3 ： 2C.交流電a的瞬時(shí)值為u=10sin57rtVD.交流電b的最大值為日V解析t=0時(shí)刻，u=0 ,穿過(guò)線(xiàn)圖的磁通量最大，A錯(cuò)；由圖知Ta=0.4 s ,

8、 Tb = 0.6 s , 根據(jù)n =亍，得na ： nt,二Tb ： Ta = 3 ： 2 ,故B正確；由圖知Uma = 10 V , 3a二,二5兀， 所以交流電 a 的瞬時(shí)值為 U = Unijsm 3t = lOsiii 57rt V , C 正確；Uim = nBSoa = 10 V , 20Unib = nBScob = y V ,故 D 正確.答案BCD10. 一氣體放電管，當(dāng)其兩電極間的電壓超過(guò)50075 V時(shí)，就放電而發(fā)光.在它發(fā)光 的情況下逐漸降低電壓，要降到500 y/2 V時(shí)才熄火.放電管兩電極不分正負(fù).現(xiàn)有一 正弦交流電源，輸出電壓峰值為1 000 V,頻率為50 H

9、z.若用它給上述放電管供禮，則 在一小時(shí)內(nèi)放電管實(shí)際發(fā)光的時(shí)間為A. 10分鐘B. 25分鐘C. 30分鐘D. 35分鐘解析u二UmSin 27rft = 1 000 smlOOrn ,在電壓正半周，電壓從5OO/3 V升高到最大再 降到500v5 V，這一過(guò)程中放電管發(fā)光，在電壓負(fù)半周，電壓從-50073 V變到-1 000 V再變到-50M V ,這一過(guò)程中放電管發(fā)光.如圖所示，50073=1 OOOsm 100曲，ti =而5s ；5OOy/2 = 1 OOOsm lOOntz ,匕二示歷s .個(gè)周期內(nèi)發(fā)光的時(shí)間t = 2(tz - h)二疝 s , 一小時(shí)發(fā)光時(shí)間t二x磊S=25 mi

10、n.。J thUN答案BIL如圖所示的區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。電阻為R、半徑為L(zhǎng)、圓 心角為45。的扇形閉合導(dǎo)線(xiàn)框繞垂直于紙而的O軸以角速度co勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(O軸位于磁場(chǎng)邊 界)。則線(xiàn)框內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的有效值為A BEs n 丘B(yǎng)Co)A. B.2R2R答案：D解析：交流電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)得出的，線(xiàn)框轉(zhuǎn)動(dòng)周期為T(mén) ,而線(xiàn)框轉(zhuǎn)動(dòng)一周DLCU一 丁n r2只有T/4的時(shí)間內(nèi)有感應(yīng)電流，則有()2R- = I:RT，所以/=；上。D正確。 R 44R12.在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線(xiàn)框繞與磁感線(xiàn)垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖1所示，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的圖象如圖2所4311卜示，

11、則/=0.005s時(shí)線(xiàn)框的磁通量變化率為零f=0.01s時(shí)線(xiàn)框平面與中性面重合C.線(xiàn)框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)有效值為311VD.線(xiàn)框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的頻率為100Hz【解析】：交變電流知識(shí)的考查。由圖2可知e = 311sinl00o 當(dāng) D.005s 時(shí)，瞬時(shí)值 e=311V當(dāng)Z=0.01s時(shí)，e=0V ,此時(shí)線(xiàn)框處于中性面位苣,圖1圖2,該交變電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的表達(dá)式為,此時(shí)磁通量變化率最大，A錯(cuò)；同理磁通量最大，磁通量的變化率為零，B正確；對(duì)于正弦交變電流其有效值為,題給電動(dòng)勢(shì)的有效值為220V , C錯(cuò)；交變電流的頻率為l/T=y/2=5OHz , D錯(cuò)?！敬鸢浮?B二、計(jì)算題(本大題共2小題，

12、共30分.要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要 注明單位)(14分)交流發(fā)電機(jī)的原理如圖10-1-22甲所示，閉合的矩形線(xiàn)圈放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中， 繞OO軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在線(xiàn)圈中產(chǎn)生的交變電流隨時(shí)間變化的圖象如圖10 1 -22乙所 示，已知線(xiàn)圈的電阻為R=2.0Q求：圖 10-1-22通過(guò)線(xiàn)圈導(dǎo)線(xiàn)的任一個(gè)橫截而的電流的最大值是多少？矩形線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)的周期是多少？(3)線(xiàn)圈電阻上產(chǎn)生的電熱功率是多少？(4)保持線(xiàn)圈勻速運(yùn)動(dòng)，1分鐘內(nèi)外界對(duì)線(xiàn)圈做的功是多少？解析(1)由i - t圖可知通過(guò)線(xiàn)圖導(dǎo)線(xiàn)的任一個(gè)橫截面的電流的最大值L=2.0 A.矩形線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)的周期T = 4.0X10-3s.(3)線(xiàn)圈電阻上

13、產(chǎn)生的電熱功率為P=FR二與R=4 W.(4)外界對(duì)線(xiàn)圖做功消耗其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能再轉(zhuǎn)化成電熱，1分鐘內(nèi)外界對(duì)線(xiàn)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)如圖10 1 -23所示，間距為L(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌水平地放置在豎直方向 的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一端接有阻值為R的電阻，一電阻為r、質(zhì)量為m 的導(dǎo)體棒放置在導(dǎo)軌上,在外力F作用下從t=0時(shí)刻開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，其速度規(guī)律為v=vm sin 3t.不計(jì)導(dǎo)軌電阻，電壓賽為理想電表，求：XXXR圖 10-1-23電壓表的示數(shù):(2)從t=0到t=5時(shí)間內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量：(3)從t=0到t=會(huì)時(shí)間內(nèi)外力F所做的功.解析(1)導(dǎo)體棒切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)