（江蘇專用版）2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第十章 第1講 交變電流的產(chǎn)生及其描述練習(xí)（含解析）

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1、第1講　交變電流的產(chǎn)生及其描述 一、單項(xiàng)選擇題 1.(2018無(wú)錫期末)如圖,單匝線圈在勻強(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)(按俯視沿逆時(shí)針的方向),某時(shí)刻磁感線與線圈平面所成銳角為30°,從此時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),流過(guò)邊ab的電流隨時(shí)間變化的圖線是(以abcda為電流正向)(　　) 答案　D　線圈從圖示位置開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),磁通量增加,從左向右看,磁場(chǎng)方向向里,根據(jù)楞次定律,產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)方向向外,則此時(shí)電流沿adcba方向,為負(fù)方向,線圈逐漸向中性面靠近,磁通量變化率不斷減小,即感應(yīng)電流不斷減小,D正確。 2.一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生交變電流的電動(dòng)勢(shì)為e=2202sin

2、100πt(V),對(duì)于這個(gè)交變電流的說(shuō)法正確的是(　　) A.此交變電流的頻率為100Hz,周期為0.01s B.此交變電流電動(dòng)勢(shì)的有效值為220V C.耐壓為220V的電容器能夠在該交變電路中使用 D.t=0時(shí),線圈平面與中性面垂直,此時(shí)磁通量為零 答案　B　由電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式可知,此交變電流的頻率為50Hz,周期為0.02s,電動(dòng)勢(shì)的有效值為220V,最大值為2202V,耐壓為220V的電容器不能使用,故A、C選項(xiàng)錯(cuò)誤,B選項(xiàng)正確;當(dāng)t=0時(shí),電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值為零,說(shuō)明t=0時(shí)線圈處于中性面位置,通過(guò)線圈的磁通量最大,故D選項(xiàng)錯(cuò)誤。 3.某線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)

3、動(dòng),產(chǎn)生的交變電流的圖像如圖所示,由圖中信息可以判斷(　　) A.在A、C時(shí)刻線圈處于中性面位置 B.在B、D時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量為零 C.從A~D線圈轉(zhuǎn)過(guò)的角度為2π D.若從O~D歷時(shí)0.02s,則在1s內(nèi)交變電流的方向改變了100次 答案　D　由題中交變電流的圖像可知,在A、C時(shí)刻產(chǎn)生的感應(yīng)電流最大,對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,線圈平面與中性面垂直,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;在B、D時(shí)刻感應(yīng)電流為零,對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零,即磁通量的變化率為零,此時(shí)磁通量最大,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;從A~D,經(jīng)歷的時(shí)間為34周期,線圈轉(zhuǎn)過(guò)的角度為32π,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;若從O~D歷時(shí)0.02s,則交變電流的周期為0.02s,

4、而一個(gè)周期內(nèi)電流的方向改變兩次,所以1s內(nèi)交變電流的方向改變了100次,選項(xiàng)D正確。 4.(2017東臺(tái)模擬)電感對(duì)交變電流有阻礙作用,下列說(shuō)法正確的是(　　) A.線圈的自感系數(shù)越大,感抗一定越大 B.交流的頻率越小,感抗一定越小 C.高頻扼流圈可以用來(lái)“通直流,阻高頻” D.低頻扼流圈可以用來(lái)“通交流,阻直流” 答案　C　 5.甲、乙圖分別表示兩種電壓的波形,其中甲圖所示的電壓按正弦規(guī)律變化。下列說(shuō)法正確的是(　　) A.甲圖表示交流電,乙圖表示直流電 B.甲圖電壓的有效值為220V,乙圖電壓的有效值小于220V C.乙圖電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u=2202sin100

5、πt(V) D.甲圖電壓經(jīng)過(guò)匝數(shù)比為1∶10的變壓器變壓后,頻率變?yōu)樵瓉?lái)的10倍 答案　B　由于兩圖中表示的電流方向都隨時(shí)間做周期性變化,因此都為交流電,A項(xiàng)錯(cuò)誤;圖甲電壓的有效值為220V,由于對(duì)應(yīng)相同時(shí)刻,圖甲電壓大于或等于圖乙電壓,根據(jù)有效值的定義可知,圖甲有效值要比圖乙有效值大,故B項(xiàng)正確;圖乙電壓隨時(shí)間不是按正弦規(guī)律變化,C項(xiàng)錯(cuò)誤;理想變壓器變壓后,改變的是電壓,而頻率不發(fā)生變化,D項(xiàng)錯(cuò)誤。 二、多項(xiàng)選擇題 6.(2018常州一模)在圖甲所示電路中,流過(guò)二極管D的電流iD如圖乙所示,該電流可以看成是一個(gè)恒定電流和一個(gè)交變電流的疊加,流過(guò)電感和電容的電流分別為iL、iC。下列關(guān)

6、于iL、iC隨時(shí)間t變化的圖像中,可能正確的是(　　) 答案　BC　電容通交流,隔直流,電感通直流通低頻,阻高頻,故B、C項(xiàng)可能正確。 7.(2018江蘇四市一模)如圖甲所示為風(fēng)力發(fā)電的簡(jiǎn)易模型圖,在風(fēng)力的作用下,風(fēng)葉帶動(dòng)與其固定在一起的永磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)速與風(fēng)速成正比。某一風(fēng)速時(shí),線圈中產(chǎn)生的正弦式電流如圖乙所示,則(　　) A.電流的表達(dá)式i=0.6sin10πt(A) B.磁鐵的轉(zhuǎn)速為10r/s C.風(fēng)速加倍時(shí)電流的表達(dá)式i'=1.2sin10πt(A) D.風(fēng)速加倍時(shí)線圈中電流的有效值為325A 答案　AD　通過(guò)圖乙可知Im=0.6A,T=0.2s,ω=2πT=1

7、0πrad/s,故電流的表達(dá)式為i=0.6sin10πt(A),A項(xiàng)正確;磁體的轉(zhuǎn)速為n=1T=5r/s,B項(xiàng)錯(cuò)誤;風(fēng)速加倍時(shí),根據(jù)Em=nBSω可知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)加倍,形成的電流加倍,故電流表達(dá)式變?yōu)閕'=1.2sin20πt(A),C錯(cuò)誤;風(fēng)速加倍時(shí),Im=1.2A,有效值I=Im2=325A,D項(xiàng)正確。 8.如圖,M為半圓形導(dǎo)線框,圓心為OM,N是圓心角為直角的扇形導(dǎo)線框,圓心為ON,兩導(dǎo)線框在同一豎直面(紙面)內(nèi),兩圓弧半徑相等;過(guò)直線OMON的水平面上方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直于紙面?，F(xiàn)使線框M、N在t=0時(shí)從圖示位置開(kāi)始,分別繞垂直于紙面且過(guò)OM和ON的軸,以相同的周期T逆時(shí)針勻速

8、轉(zhuǎn)動(dòng),則(　　) A.兩導(dǎo)線框中均會(huì)產(chǎn)生正弦交流電 B.兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的周期都等于T C.在t=T8時(shí),兩導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等 D.兩導(dǎo)線框的電阻相等時(shí),兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的有效值也相等 答案　BC　兩導(dǎo)線框進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中,勻速轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小不變,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;導(dǎo)線框的轉(zhuǎn)動(dòng)周期為T,則感應(yīng)電流的周期也為T,選項(xiàng)B正確;在t=T8時(shí),兩導(dǎo)線框切割磁感線的有效長(zhǎng)度相同,兩導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等,選項(xiàng)C正確;在一個(gè)周期內(nèi),M導(dǎo)線框中一直有感應(yīng)電流,N導(dǎo)線框中只有一半時(shí)間有感應(yīng)電流,所以兩導(dǎo)線框的電阻相等時(shí),感應(yīng)電流的有效值不相等,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 9.

9、(2018淮安八校聯(lián)考)如圖所示,甲為一臺(tái)小型交流發(fā)電機(jī)構(gòu)造示意圖,線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)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2Ω,匝數(shù)為1000匝,外接燈泡的電阻為18Ω,則(　　) A.在t=2.0×10-2s時(shí),電流表的示數(shù)為0.3A B.發(fā)電機(jī)的輸出功率為3.24W C.在1s內(nèi),回路中電流方向改變25次 D.在t=4.0×10-2s時(shí)刻,穿過(guò)線圈的磁通量變化率為32500Wb/s 答案　AD　線圈相當(dāng)于電源,產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為E=em2=622V=6V,內(nèi)阻r=2Ω,電表顯示的是有效值,根據(jù)閉合電路歐姆定律可得電路中的電流為I=ER+r=618+2A

10、=0.3A,A正確;發(fā)電機(jī)的輸出功率為P輸出=EI-I2r=6×0.3W-0.32×2W=1.62W,B錯(cuò)誤;從圖乙中可知交流電周期為T=4×10-2s,故在1s內(nèi),回路中電流方向改變n=1T×2=14×10-2×2=50次,C錯(cuò)誤;在t=4.0×10-2s時(shí)刻,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,磁通量變化率最大,根據(jù)Em=nΔΦΔt可得ΔΦΔt=Emn=32500Wb/s,D正確。 三、非選擇題 10.(2018南京、鹽城一模)旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)通過(guò)磁極的旋轉(zhuǎn)使不動(dòng)的線圈切割磁感線而產(chǎn)生感應(yīng)電流,其原理示意圖可簡(jiǎn)化為:如圖所示,固定不動(dòng)的單匝矩形線圈abcd的電阻為r,外電阻為R,磁場(chǎng)繞轉(zhuǎn)軸OO'勻速轉(zhuǎn)動(dòng),

11、角速度為ω。圖中的電壓表為理想電表,示數(shù)為U。求: 　　(1)發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻消耗的功率; (2)從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí),t=0時(shí),通過(guò)外電阻R的電流及方向; (3)從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí),t=T4時(shí),穿過(guò)矩形線圈abcd的磁通量。 答案　(1)UR2r　(2)2UR　方向自左向右 (3)2U(R+r)Rω 解析　(1)根據(jù)熱功率公式可知,Pr=UR2r; (2)旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)產(chǎn)生正弦式交變電流,根據(jù)正弦式交變電流的最大值與有效值的關(guān)系可知,Um=2U,所以電流I=2UR,根據(jù)“楞次定律”可知,電流方向?yàn)樽宰笙蛴? (3)從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)經(jīng)過(guò)T4,線圈處在中性面位置,所以有Em=

12、BSω,磁通量Φ=BS,由以上各式可解得Φ=2U(R+r)ωR。 11.(2018南京、鹽城二模)如圖甲所示,正方形閉合線圈abcd邊長(zhǎng)為10cm,總電阻為2.0Ω,匝數(shù)為100匝,放在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示。求: (1)在0~2s內(nèi)線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小; (2)在t=1.0s時(shí)線圈的ad邊所受安培力的大小和方向; (3)線圈中感應(yīng)電流的有效值。 答案　(1)1V　(2)5.0N　方向向右　(3)22A 解析　(1)設(shè)在0~2s內(nèi)線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為E1=nΔΦΔt=nSΔB1Δt1=1V (2)在t=1.0s時(shí),I1=E1R=0.5A,由圖可知,B1=1T,則F=nB1I1L=5.0N 根據(jù)楞次定律,流過(guò)ad邊的電流方向由a到d,由左手定則可知,ad邊所受安培力的方向向右。 (3)在0~2s內(nèi)I1=0.5A 在2~3s內(nèi),線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為E2,E2=nΔΦΔt=nSΔB2Δt2=2V,I2=E2R=1A 設(shè)線圈中感應(yīng)電流的有效值為I,則I12Rt1+I22Rt2=I2Rt,解得I=22A 8