2025版高考物理一輪復(fù)習(xí)第十一章交變電流第1課時(shí)課時(shí)作業(yè)含解析

PAGEPAGE9課時(shí)作業(yè)【基礎(chǔ)練習(xí)】一、交變電流的產(chǎn)生及變更規(guī)律1．如圖所示，矩形線圈abcd繞軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生交變電流，在圖示位置起先計(jì)時(shí)，則下列說法正確的是()A．t＝0時(shí)穿過線圈的磁通量最大，產(chǎn)生的感應(yīng)電流最大B．t＝eq\f(T,4)(T為周期)時(shí)感應(yīng)電流沿abcda方向C．若轉(zhuǎn)速增大為原來的2倍，則交變電流的頻率是原來的4倍D．若轉(zhuǎn)速增大為原來的2倍，則產(chǎn)生的電流有效值為原來的4倍B解析：圖示時(shí)刻，ab，cd邊切割磁感線的有效速率為零，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零；依據(jù)線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，確定eq\f(T,4)時(shí)線圈的位置，用右手定則可以確定線圈中的感應(yīng)電流沿abcda方向；若轉(zhuǎn)速增大為原來的2倍，由ω＝2πf知頻率為原來的2倍；依據(jù)Em＝nBSω，E＝eq\f(Em,\r(2))，I＝eq\f(E,R總)＝eq\f(nBSω,\r(2)R)可知當(dāng)轉(zhuǎn)速為原來2倍，電流有效值變?yōu)樵瓉淼?倍．2．(多選)如圖所示，是一個(gè)匝數(shù)n＝10匝的閉合線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中沿垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過線圈平面的磁通量隨時(shí)間變更的圖像．關(guān)于線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及感應(yīng)電流，以下說法正確的是()A．在t1＝0.1s時(shí)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大B．在t2＝0.2s時(shí)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大C．在t3＝0.3s時(shí)，線圈中的感應(yīng)電流變更方向D．在t4＝0.4s時(shí)，線圈中的感應(yīng)電流變更方向BC解析：由題圖可知，在t1＝0.1s時(shí)，線圈中的磁通量最大，但變更率為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零；在t2＝0.2s時(shí)，線圈中的磁通量為零，磁通量變更最快，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大；在t3＝0.3s時(shí)，線圈中磁通量又達(dá)到最大值，前后時(shí)刻電流方向發(fā)生變更；t4＝0.4s時(shí)，線圈中的感應(yīng)電流的方向不變．3．(多選)如圖所示，一個(gè)單匝矩形導(dǎo)線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)周期為T0.線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em，則()A．線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的有效值為eq\r(2)EmB．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中穿過線圈的磁通量的最大值為eq\f(EmT0,2π)C．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中磁通量變更率的最大值為EmD．經(jīng)過2T0的時(shí)間，通過線圈電流的方向變更2次BC解析：電動(dòng)勢(shì)的有效值為E＝eq\f(Em,\r(2))；電動(dòng)勢(shì)的最大值Em＝BSω＝Φm×eq\f(2π,T0)，所以穿過線圈的磁通量的最大值Φm＝eq\f(EmT0,2π)；由E＝eq\f(ΔΦ,Δt)得磁通量變更率的最大值即為電動(dòng)勢(shì)的最大值；一個(gè)周期內(nèi)電流的方向變更兩次，兩個(gè)周期內(nèi)變更4次．4．(2024山西五校四聯(lián)，19)(多選)如圖甲所示，一臺(tái)線圈內(nèi)阻為2Ω的小型發(fā)電機(jī)外接一只電阻為10Ω的燈泡，發(fā)電機(jī)內(nèi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為eq\f(\r(2),π)T，線圈的面積為0.01m2，發(fā)電機(jī)正常工作時(shí)燈泡的電流i隨時(shí)間t變更的正弦規(guī)律圖像如圖乙所示．下列說法正確的是()A．t＝0.05s時(shí)，穿過線圈的磁通量為零B．t＝0.05s時(shí)，志向溝通電壓表的示數(shù)為30VC．發(fā)電機(jī)內(nèi)線圈的匝數(shù)為240D．發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為9JAB解析：由圖乙可知t＝0.05s時(shí)，發(fā)電機(jī)的輸出電流為最大值，此時(shí)線圈平面與中性面垂直，磁通量為零，A正確．由圖乙可知電流的有效值I＝3A，志向溝通電壓表的示數(shù)U＝3×10V＝30V，B項(xiàng)正確．由圖乙可知，電流最大值為3eq\r(2)A，則發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值Em＝nBSω＝(2Ω＋10Ω)×3eq\r(2)A＝36eq\r(2)V，又B＝eq\f(\r(2),π)T，S＝0.01m2，ω＝eq\f(2π,T)＝10πrad/s，得n＝360，C項(xiàng)錯(cuò)誤．Q＝32×2×1J＝18J，D項(xiàng)錯(cuò)誤．二、有效值的理解與計(jì)算5．圖甲中，A、B兩點(diǎn)間接直流穩(wěn)壓電源，UAB＝100V，R1＝40Ω，滑動(dòng)變阻器總電阻R＝20Ω，滑片處于變阻器正中位置；圖乙中，自耦變壓器輸入端a、b接溝通穩(wěn)壓電源，其電壓有效值Uab＝100V，滑片處于線圈正中位置，R2＝40Ω.若R1和R2的發(fā)熱功率分別為P1和P2，則P1和P2的關(guān)系為()A．P1＝P2 B.eq\f(P1,P2)＝eq\f(2,5)C.eq\f(P1,P2)＝eq\f(4,25) D.eq\f(P1,P2)＝eq\f(1,4)C解析：圖甲中，R1兩端的電壓為U1＝80V，圖乙中，R2兩端的電壓為U2＝200V，所以eq\f(P1,P2)＝eq\f(\f(Ueq\o\al(2,1),R1),\f(Ueq\o\al(2,2),R2))＝eq\f(4,25)，選項(xiàng)C正確．6．(多選)圖(甲)為一正弦式交變電流的圖像，圖(乙)為一方波交變電流的圖像．以下關(guān)于這兩個(gè)交變電流的說法中正確的是()A．兩種交變電流的有效值均為eq\r(2)AB．圖(甲)表示的交變電流的瞬時(shí)值的表達(dá)式為i＝2sin10πt(A)C．兩種交變電流分別通過同一只電阻，在各自的一個(gè)周期內(nèi)，在該電阻上產(chǎn)生的熱量之比為Q甲∶Q乙＝2∶3D．圖(甲)表示的交變電流經(jīng)過一個(gè)志向二極管后有效值為1ACD解析：從題圖上可以看出，正弦式交變電流的峰值是2A，周期是0.4s；而方波交變電流的峰值也是2A，周期則為0.3s．正弦式交變電流的有效值為I1＝eq\f(Im,\r(2))＝eq\r(2)A，方波交變電流的有效值I2＝2A；正弦式交變電流瞬時(shí)值的數(shù)學(xué)表達(dá)式為i＝2sin5πt(A)；將兩種不同的交變電流分別通過同一個(gè)電阻的時(shí)候，由于熱量的計(jì)算要用電流的有效值，所以有Q甲＝Ieq\o\al(2,1)RT1，Q乙＝Ieq\o\al(2,2)RT2，代入數(shù)據(jù)可得Q甲∶Q乙＝2∶3；由于二極管的單向?qū)щ娦裕瑃軸以下(或上)的圖線消逝了，則(eq\f(Im,\r(2)))2·eq\f(T,2)·R＝I2RT，I＝1A.7．如圖(甲)所示為一種調(diào)光臺(tái)燈的電路示意圖，它通過雙向可控硅電子元件實(shí)現(xiàn)了無級(jí)調(diào)整亮度．給該臺(tái)燈接220V的正弦式交變電流后加在燈管兩端的電壓為如圖(乙)所示的周期性電壓(每個(gè)周期的前半部分為一正弦函數(shù)完整波形的前eq\f(1,4)段)，則此時(shí)溝通電壓表的示數(shù)為()A．220V B．110V C.eq\f(220,\r(2))V D.eq\f(110,\r(2))VB解析：依據(jù)有效值定義有eq\f(（\f(220,\r(2))）2,R)·eq\f(T,2)＝eq\f(U2,R)T，解得U＝110V.三、交變電流“四值”的理解和應(yīng)用8．(多選)如圖所示，面積為S、匝數(shù)為N、電阻為r的正方形導(dǎo)線框與阻值為R的電阻構(gòu)成閉合回路，志向溝通電壓表并聯(lián)在電阻R的兩端．線框在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，以與電路連接的一邊所在直線為軸垂直于磁場(chǎng)以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，不計(jì)其他電阻，則下列說法正確的是()A．若從圖示位置起先計(jì)時(shí)，線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值為e＝NBSωsinωtB．線框通過中性面前后，流過電阻R的電流方向?qū)l(fā)生變更，1秒鐘內(nèi)流過電阻R的電流方向變更eq\f(ω,π)次C．線框從圖示位置轉(zhuǎn)過60°的過程中，通過電阻R的電荷量為eq\f(NBS,2（R＋r）)D．電壓表的示數(shù)跟線框轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω大小無關(guān)ABC解析：從圖示位置起先計(jì)時(shí)，即從線框處于中性面位置起先計(jì)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值e＝NBSωsinωt，選項(xiàng)A正確；線框通過中性面前后，流過電阻R的電流方向發(fā)生變更，每轉(zhuǎn)1周電流方向變更2次，1秒鐘內(nèi)線框轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)為eq\f(1,T)＝eq\f(ω,2π)，故流過電阻R的電流方向變更2×eq\f(ω,2π)＝eq\f(ω,π)次，選項(xiàng)B正確；線框從圖示位置轉(zhuǎn)過60°的過程中，通過電阻R的電荷量Δq＝eq\o(I,\s\up6(－))Δt＝eq\f(\o(E,\s\up6(－)),R＋r)Δt＝Neq\f(ΔΦ,R＋r)，而ΔΦ＝BΔS⊥＝eq\f(1,2)BS，故Δq＝eq\f(NBS,2（R＋r）)，選項(xiàng)C正確；電壓表的示數(shù)U＝eq\f(RE,R＋r)，而E＝eq\f(NBSω,\r(2))，故U∝ω，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．9．(2024沈陽質(zhì)量檢測(cè))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)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)間變更規(guī)律的圖像如圖(乙)所示，已知發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻為1.0Ω，外接一只電阻為9.0Ω的燈泡，則()A．電壓表V的示數(shù)為20VB．電路中的電流方向每秒變更5次C．燈泡實(shí)際消耗的功率為36WD．電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變更的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝20cos5πt(V)C解析：由(乙)圖知電動(dòng)勢(shì)峰值為20eq\r(2)V，周期為0.2s，所以有效值為20V，角速度ω＝eq\f(2π,T)＝10πrad/s，電壓表測(cè)的是路端電壓U＝eq\f(E,R＋r)·R＝eq\f(20,9.0＋1.0)×9.0V＝18V；交變電流的頻率f＝eq\f(1,T)＝5Hz，每一周期電流方向變更兩次，所以每秒變更10次；燈泡實(shí)際消耗功率為P＝eq\f(U2,R)＝eq\f(182,9.0)W＝36W；電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式e＝20eq\r(2)cos10πt(V)．10．(2024鄭州一模)圖(甲)為小型旋轉(zhuǎn)電樞式溝通發(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(chǎng)中，繞垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)和電刷與R＝10Ω的電阻連接，與電阻R并聯(lián)的溝通電壓表為志向電表，示數(shù)是10V．圖(乙)是矩形線圈磁通量Φ隨時(shí)間t變更的圖像，則()A．電阻R上的電功率為20WB．0.02s時(shí)R兩端的電壓瞬時(shí)值為零C．R兩端的電壓u隨時(shí)間t變更的規(guī)律是u＝14.1cos100πt(V)D．通過R的電流i隨時(shí)間t變更的規(guī)律是i＝cos50πt(A)C解析：電壓表上的示數(shù)為有效值，故可知電阻R上的電功率為P＝eq\f(U2,R)＝10W；由(乙)圖可知，0.02s時(shí)磁通量為0，但磁通量的變更率是最大的，故此時(shí)的電壓瞬時(shí)值最大；由于磁通量按正弦規(guī)律變更，則電動(dòng)勢(shì)必按余弦規(guī)律變更，且電壓最大值為10eq\r(2)V，ω＝eq\f(2π,T)＝100πrad/s，所以R兩端的電壓u隨時(shí)間t變更的規(guī)律是u＝14.1cos100πt(V)；同理可知通過R的電流i隨時(shí)間t變更的規(guī)律是i＝eq\f(u,R)＝1.41cos100πt(A)．11．(2024石家莊一模)如圖所示為小型旋轉(zhuǎn)電樞式溝通發(fā)電機(jī)原理示意圖，電阻r＝1Ω的矩形線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(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)，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)和電刷與電路連接，滑動(dòng)變阻器R的最大阻值為6Ω，滑片P位于滑動(dòng)變阻器距下端eq\f(1,3)處，定值電阻R1＝2Ω，其他電阻不計(jì)，線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的周期T＝0.02s．閉合開關(guān)S，從線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)起先計(jì)時(shí)，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中志向電壓表示數(shù)是5V．下列說法正確的是()A．電阻R1消耗的功率為eq\f(2,3)WB．0.02s時(shí)滑動(dòng)變阻器R兩端的電壓瞬時(shí)值為零C．線圈產(chǎn)生的溝通電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t變更的規(guī)律是e＝6eq\r(2)sin100πt(V)D．線圈從起先計(jì)時(shí)到eq\f(1,200)s的過程中，通過R1的電荷量為eq\f(\r(2),200π)CD解析：外電路總電阻為R外＝eq\f(2,3)R＋eq\f(\f(1,3)R·R1,\f(1,3)R＋R1)＝4Ω＋1Ω＝5Ω，所以形成閉合回路的電流為I＝eq\f(U,R外)＝eq\f(5,5)A＝1A．故流過R1的電流I1＝eq\f(I,2)＝0.5A，所以P1＝Ieq\o\al(2,1)R1＝0.52×2W＝0.5W，A項(xiàng)錯(cuò)誤．線圈產(chǎn)生的溝通電動(dòng)勢(shì)的有效值為E＝U＋I(xiàn)r＝6V，線圈從圖示位置起先計(jì)時(shí)，ω＝eq\f(2π,T)＝100πrad/s，產(chǎn)生的溝通電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝6eq\r(2)cos100πt(V)，C項(xiàng)錯(cuò)誤．t＝0.02s時(shí)，電動(dòng)勢(shì)有最大值，B項(xiàng)錯(cuò)誤．線圈從起先計(jì)時(shí)到eq\f(1,200)s即0～eq\f(T,4)的過程中，通過R1的電荷量q1＝eq\f(q,2)＝eq\f(1,2)×neq\f(ΔΦ,R總)＝eq\f(1,2)×eq\f(\f(Em,ω),R總)＝eq\f(1,2)×eq\f(\f(6\r(2),100π),5＋1)C＝eq\f(\r(2),200π)C，D項(xiàng)正確．【素能提升】12．如圖所示，矩形線圈abcd與可變電容器C、志向電流表A組成閉合電路．線圈在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的bc邊勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω＝100πrad/s.線圈的匝數(shù)N＝100匝，邊長(zhǎng)ab＝0.2m、ad＝0.4m，電阻不計(jì)．磁場(chǎng)只分布在bc邊的左側(cè)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B＝eq\f(\r(2),16π)T，電容器放電時(shí)間不計(jì)．下列說法正確的是()A．該線圈產(chǎn)生的溝通電動(dòng)勢(shì)峰值為50VB．該線圈產(chǎn)生的溝通電動(dòng)勢(shì)有效值為25eq\r(2)VC．電容器的耐壓值至少為50VD．電容器的電容C變大時(shí)，電流表的示數(shù)變小B解析：該線圈產(chǎn)生的溝通電動(dòng)勢(shì)峰值Em＝NBSω＝50eq\r(2)V；因?yàn)樵摼€圈產(chǎn)生的交變電流不是完整的正弦式交變電流，只有一半，所以依據(jù)有效值的定義eq\f(E2,R)×eq\f(T,2)＝eq\f(E′2,R)T，E＝eq\f(Em,\r(2))，聯(lián)立解得電動(dòng)勢(shì)有效值E′＝25eq\r(2)V；電容器的耐壓值至少為50eq\r(2)V；電容器的電容C變大時(shí)，由Q＝EmC可知，電容器充電電量增大，電容器的充放電電流增大．13．(多選)如圖所示，某電路上接有保險(xiǎn)絲、溝通電壓表、“220V900W”的電飯鍋及“220V200W”的抽油煙機(jī)．現(xiàn)接入u＝311sin100πt(V)的溝通電，下列說法正確的是()A．溝通電壓表的示數(shù)為311VB．1s內(nèi)流過保險(xiǎn)絲的電流方向變更100次C．電飯鍋的熱功率是抽油煙機(jī)的熱功率的4.5倍D．為保證電路正常工作，保險(xiǎn)絲的額定電流不能小于5ABD解析：由u＝311sin100πt(V)知，電壓最大值Um＝311V，f＝eq\f(100π,2π)Hz＝50Hz，1s內(nèi)電流方向變更100次，有效值為U＝eq\f(Um,\r(2))＝220V，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；電飯鍋的功率為抽油煙機(jī)總功率的4.5倍，但抽油煙機(jī)不是純電阻元件，其熱功率小于200W，故選項(xiàng)C是錯(cuò)誤的；電路正常工作時(shí)的總功率P＝