高考物理 講練測系列 專題23 交變電流

1、2013年高考物理專項沖擊波講練測系列 專題23 交變電流【重點知識解讀】一交變電流的產(chǎn)生和描述1. 將一個平面線圈置于勻強磁場中，并使它繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動，線圈中就會產(chǎn)生出正弦式交變電流。線圈在勻強磁場中轉(zhuǎn)動時，通過線圈的磁通量最大時，磁通量變化率為零，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為零；通過線圈的磁通量為零時，磁通量變化率最大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大；2. 描述交變電流大小的物理量主要有：最大值（峰值）、瞬時值、有效值、平均值。（1） 匝數(shù)為N，面積為S的線圈在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中以角速度轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢（交變電動勢）的最大值（峰值）為Em=NBS。（2） 匝數(shù)為N，面積為S的線圈在磁

2、感應(yīng)強度為B的勻強磁場中以角速度從中性面開始轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢（交變電動勢）的瞬時值表達(dá)式為e=Emsint。（3） 交變電流的有效值是根據(jù)同時間、同電阻、產(chǎn)生相同熱量的直流電流的數(shù)值來確定的。（4） 由法拉第電磁感應(yīng)定律E=/t計算的是t時間內(nèi)的平均值。3. 描述交變電流變化快慢的物理量主要有：周期和頻率。4. 正弦式交變電流的圖象是正弦曲線，由交變電流的圖象可知交變電流的周期和最大值?！咀钚履M題專項訓(xùn)練】。1（2013寶雞質(zhì)檢）如圖11所示，圖線是線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的正弦交流電的圖像，當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，所產(chǎn)生的正弦交流電的圖像如圖線所示。以下關(guān)于這兩個正弦交流電的說法中正

3、確的是（ ）00.10.30.5u/Vt/s10-10ab圖11A線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為12B交流電的電壓瞬時值u=10sin0.4t（V）C交流電的電壓最大值為VD在圖中t=0時刻穿過線圈的磁通量為零2（2013山東青島二中測試）一矩形線圈，在勻強磁場中繞垂直磁感線的對稱軸轉(zhuǎn)動，形成如圖所示的交變電動勢圖象，根據(jù)圖象提供的信息，以下說法正確的是 （ ）A線圈轉(zhuǎn)動的角速度為rad/sB電動勢的有效值14.1VCt = 1.0×102s時，線圈平面和磁場方向的夾角30°Dt = 1.5×102s時，穿過線圈平面的磁通量最大【答案】ABC【解析】角速度rad/s，A項

4、正確；電動勢的有效值V，B項正確；電動勢的瞬時值（V），將t = 1.0×102s代入該式，解得，這是線圈從中性面開始轉(zhuǎn)過的夾角，故線圈平面和磁場方向的夾角30°，C項正確；t = 1.5×102s時，線圈平面與磁場平行，磁通量最小，D項錯。3（2012湖南2月聯(lián)考）一交流發(fā)電機的線圈電阻為1，將其輸出端接在電阻為10的電阻絲上，其輸出電壓從某時刻開始隨時間變化的圖象如圖所示，4（2013山東青島二中測試）將硬導(dǎo)線中間一段折成不封閉的正方形，每邊長為l，它在磁感應(yīng)強度為B、方向如圖所示的勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速為n，導(dǎo)線在a、b兩處通過電刷與外電路連接，外電路接有

5、額定功率為P的小燈泡并正常發(fā)光，電路中除燈泡外，其余部分的電阻不計，燈泡的電阻應(yīng)為 （ ）A BC D【答案】B【解析】導(dǎo)線轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生正弦交流電，其最大值，小燈泡正常發(fā)光，則，解得，B項正確。5（2013山東青島二中測試）圖1、圖2分別表示兩種電壓的波形，其中圖1所示電壓按正弦規(guī)律變化下列說法正確的是 （ ）A圖1表示交流電，圖2表示直流電B兩種電壓的有效值相等C圖1所示電壓的瞬時值表達(dá)式為u=311sin100VD圖1所示電壓經(jīng)匝數(shù)比為101的變壓器變壓后，頻率變?yōu)樵瓉淼牧麟姷念l率大小，D錯。6（2012河北衡水第五次調(diào)研）如右圖所示，有一矩形線圈，面積為S，匝數(shù)為N，內(nèi)阻為r，繞垂直磁

6、感線的對稱軸OO/以角速度勻速轉(zhuǎn)動，從圖示位置轉(zhuǎn)900的過程中，下列說法正確的是A 通過電阻R的電量B 通過電阻R的電量Q=C 外力做功平均功率P=D 從圖示位置開始計時，則感應(yīng)電動勢隨時間變化的規(guī)律為eNBSsint.答案：BC解析：從圖示位置轉(zhuǎn)900的過程中，磁通量變化=BS，通過電阻R的電量Q=It=t=N=，選項A錯誤B正確；矩形線圈繞垂直磁感線的對稱軸OO/以角速度勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大值Em=NBS，感應(yīng)電流有效值為I=，外力做功平均功率P=EI=I2(R+r)=，選項C正確；從圖示位置開始計時，則感應(yīng)電動勢隨時間變化的規(guī)律為eNBSsin(t+/2),選項D錯誤。OABC

7、DO'7（2012北京西城期末）如圖所示，一單匝矩形金屬線圈ABCD在勻強磁場中繞轉(zhuǎn)軸OO'勻速轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)軸OO'過AD邊和BC邊的中點。若從圖示位置開始計時，穿過線圈的磁通量隨時間t的變化關(guān)系可以表示為（Wb），時間t的單位為s。已知矩形線圈電阻為2.0。下列說法正確的是A線圈中電流的有效值約為3.14AB穿過線圈的磁通量的最大值為WbC在任意1s時間內(nèi)，線圈中電流的方向改變10次功約為9.86J，選項D正確。8（2013廣州天河區(qū)檢測）某種正弦式交變電壓圖像如圖所示，下列說法正確的是 A該交變電壓的頻率為50Hz B該交變電壓的表達(dá)式為u=220cos100t(V)

8、C該交變電壓的表達(dá)式為u=311sin100t(V) D相同時間內(nèi)該電壓與220V的直流電壓通過同一個電阻產(chǎn)生的熱量是相等的 答案：AD 解析：由圖可知最大值為311V，選項B錯誤，此圖為余弦函數(shù)，選項C錯誤。所以選項AD正確。9. （2012·廣東理綜物理）某小型發(fā)電機產(chǎn)生的交變電動勢為e=50sin100t（V），對此電動勢，下列表述正確的有A. 最大值是50V B. 頻率是100HzC有效值是25V D. 周期是0.02s【答案】：CD【解析】：交變電動勢e=50sin100t（V），最大值是50V，有效值是25V，頻率是50Hz，周期是0.02s，選項CD正確?！究键c定位】此

9、題考查交變電流及其相關(guān)知識。10. （2012·北京理綜）一個小型電熱器若接在輸出電壓為10V的直流電源上.消耗電功率為P;若把它接在某個正弦交流電源上，其消耗的電功率為P/2.如果電【考點定位】此題考查交變電流的有效值及其相關(guān)知識。11（2012河南三市調(diào)研考試）如圖所示為交流發(fā)電機示意圖，線圈的AB邊連在金屬滑環(huán)K上，CD邊連在滑環(huán)L上，導(dǎo)體做的兩個電刷E、F分別壓在兩個滑環(huán)上，線圈在轉(zhuǎn)動時可以通過滑環(huán)和電刷保持與外電路的連接。關(guān)于其工作原理，下列分析正確的是 A當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到中性面的瞬間，穿過線圈的磁通量最大 B當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到中性面的瞬間，線圈中的感應(yīng)電流最大 C當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到

10、跟中性面垂直的瞬間，穿過線圈的磁通量最小D當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到跟中性面垂直的瞬間，線圈中的感應(yīng)電流最小答案：A解析：當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到中性面的瞬間，穿過線圈的磁通量最大，感應(yīng)電流為零，選項A正確B錯誤；線圈平面轉(zhuǎn)到跟中性面垂直的瞬間，穿過線圈的磁通量最小，感應(yīng)電流最大，選項C正確D錯誤。12（2012年3月山東濰坊一模）如圖所示，匝數(shù)為100匝的矩形線圈abcd處于磁感應(yīng)強度B= T的水平勻強磁場中，線圈面積S=0.5m2，內(nèi)阻不計線圈繞垂直于磁場的軸以角速度=10 rad/s勻速轉(zhuǎn)動。線圈通過金屬滑環(huán)與理想且保證其正常發(fā)光，不需要增大矩形線圈的轉(zhuǎn)速，選項D錯誤。13.（2012·江蘇物理）某

11、同學(xué)設(shè)計的家庭電路保護(hù)裝置如圖所示,鐵芯左側(cè)線圈L1 由火線和零線并行繞成. 當(dāng)右側(cè)線圈L2 中產(chǎn)生電流時,電流經(jīng)放大器放大后,使電磁鐵吸起鐵質(zhì)開關(guān)K,從而切斷家庭電路. 僅考慮L1 在鐵芯中產(chǎn)生的磁場,下列說法正確的有(A) 家庭電路正常工作時,L2 中的磁通量為零(B) 家庭電路中使用的電器增多時,L2 中的磁通量不變(C) 家庭電路發(fā)生短路時,開關(guān)K 將被電磁鐵吸起(D) 地面上的人接觸火線發(fā)生觸電時,開關(guān)K 將被電磁鐵吸起14.（2012·四川理綜）如圖所示，在鐵芯P上繞著兩個線圈a和b，則1） 線圈a輸入正弦交變電流，線圈b可輸出恒定電流2） 線圈a輸入恒定電流，穿過線圈b

12、的磁通量一定為零3） 線圈b輸出的交變電流不對線圈a的磁場造成影響4） 線圈a的磁場變化時，線圈b中一定有電場【答案】：D【解析】：線圈a輸入正弦交變電流，線圈b輸出的也是正弦交變電流；線圈a輸入恒定電流，穿過線圈b的磁通量恒定，選項AB錯誤；線圈b輸出的交變電流對線圈a的磁場造成影響，選項C錯誤；線圈a的磁場變化時，線圈b中一定有感應(yīng)電場，選項D正確?！究键c定位】此題考查變壓器及其相關(guān)知識。VRu第6題圖15（2012珠海摸底考試）右圖為一理想變壓器，其原副線圈匝數(shù)比n1:n 21:10，副線圈與阻值R20的電阻相連。原線圈兩端所加的電壓u20sin100t（V），則A交流電壓表的示數(shù)為20

13、VB副線圈輸出交流電的頻率為50HzC電阻R上消耗的電功率為2kWD原線圈中電流的最大值為100A解析：交流電壓表的示數(shù)為電壓有效值，為20V，選項A錯誤；由u20sin100t（V）可知原線圈兩端所加的電壓頻率為50Hz，副線圈輸出交流電的頻率為50Hz，選項B正確；由變壓器變壓公式，副線圈輸出電壓為200V，電阻R上消耗的電功率為P=U2/R=2kW，選項C正確；原線圈中電流的有效值為100A，最大值為100A，選項D錯誤。答案：BC17（2012年5月湖北武漢模擬）如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比是50l，P是原線圈的中心抽頭，圖中電表均為理想的交流電表，定值電阻R=10 ，其余

14、電阻不計。從某時刻開始在原線圈c、d兩端加上如圖乙所示的正弦交變電壓。則下列說法正確的是：A單刀雙擲開關(guān)與a連接，電壓表的示數(shù)為4.4VB單刀雙擲開關(guān)與a連接，當(dāng)t=0.01s時，電流表示數(shù)為零C單刀雙擲開關(guān)由a撥向b，原線圈的輸入功率變大D單刀雙擲開關(guān)由a撥向b，副線圈輸出電壓的頻率變?yōu)?5Hz18.（2012年3月青島市高三一模）如圖所示，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)之比為111， R 1，原線圈允許通過電流的最大值為1A，副線圈 ab兩端電壓隨時間變化圖象如圖所示則下列說法正確的是 A原線圈輸入電壓的有效值為242VB原線圈兩端交變電壓的頻率為550 HzC副線圈中電流的最大值為11AD為

15、保證電路安全工作，滑動變阻器 R '的阻值不得小于1答案：AD解析：副線圈輸出電壓為22V，由變壓器變壓公式可知，原線圈輸入電壓的有效值為242V，選項A正確；變壓器不改變交變電流的頻率，原線圈兩端交變電壓的頻率為50 Hz ，選項B錯誤；原線圈允許通過電流的最大值為1A，輸入功率最大值為242W，所以副線圈中允許的最大電流為I=P/U2=11A，副線圈中電流的最大值為11A，選項C錯誤；為保證電路安全工作，滑動變阻器 R '的阻值不得小于1，選項D正確。.答案：BC解析：由u=20sin100t（V）可知交變電流頻率為50Hz，一個周期內(nèi)氖泡發(fā)光兩次，開關(guān)接通后，氖泡的發(fā)光頻

16、率為100Hz，選項A錯誤；由變壓公式可知，變壓器輸出電壓100V，開關(guān)接通后，電壓表的示數(shù)為100V，開關(guān)斷開后，電壓表的示數(shù)不變，變壓器的輸出功率減小，選項BC正確D錯誤。21. （2012年3月福州質(zhì)檢）有一不動的矩形線圈abcd，處于范圍足夠大的可轉(zhuǎn)動的勻強磁場中。如圖所示，該勻強磁場是由一對磁極NS產(chǎn)生，磁極以O(shè)O為軸勻速轉(zhuǎn)動。在t=0時刻，磁場的方向與線圈平行，磁極N離開紙面向外轉(zhuǎn)動。規(guī)定由abcda方向的感應(yīng)電流為正，則能反映線圈中感應(yīng)電流I隨時間t變化的OabcdBO22（2013年3月吉林二模）如圖所示，閉合的矩形導(dǎo)體線圈abcd在勻強磁場中繞垂直于磁感線的對稱軸OO勻速轉(zhuǎn)動

17、，沿著OO方向觀察，線圈沿順時針方向轉(zhuǎn)動。已知勻強磁場的磁感強度為B，線圈匝數(shù)為n，ab邊的邊長為L1，ad邊的邊長為L2，線圈電阻為R，轉(zhuǎn)動的角速度為w，則當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至圖示位置時A線圈中感應(yīng)電流的方向為abcdaB線圈中的感應(yīng)電動勢為2nBL2wC穿過線圈磁通量隨時間的變化率最大D線圈ad邊所受安培力的大小為n2B2L1L2w/R,方向垂直紙面向里.答案：AC解析：當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至圖示位置時由楞次定律可判斷出線圈中感應(yīng)電流的方向為abcda，線圈中的感應(yīng)電動勢為nBL1L2w，穿過線圈磁通量隨時間的變化率最大，選項AC正確選項B錯誤；線圈ad邊所受安培力的大小為n2B2L1L22w/R,方向垂直紙面

18、向里，選項D錯誤。23（2012河北衡水第五次調(diào)研）如右圖所示，有一矩形線圈，面積為S，匝數(shù)為N，內(nèi)阻為r，繞垂直磁感線的對稱軸OO/以角速度勻速轉(zhuǎn)動，從圖示位置轉(zhuǎn)900的過程中，下列說法正確的是E 通過電阻R的電量F 通過電阻R的電量Q=G 外力做功平均功率P=H 從圖示位置開始計時，則感應(yīng)電動勢隨時間變化的規(guī)律為eNBSsint圖13BRO1O2CD甲tB0乙t1B10BL2L124（10分）（2012北京海淀期末）如圖13甲所示，長、寬分別為L1、L2的矩形金屬線框位于豎直平面內(nèi)，其匝數(shù)為n，總電阻為r，可繞其豎直中心軸O1O2轉(zhuǎn)動。線框的兩個末端分別與兩個彼此絕緣的銅環(huán)C、D（集流環(huán)）

19、焊接在一起，并通過電刷和定值電阻R相連。線框所在空間有水平向右均勻分布的磁場，磁感應(yīng)強度B的大小隨時間t的變化關(guān)系如圖13乙所示，其中B0、B1和t1均為已知。在0t1的時間內(nèi)，線框保持靜止，且線框平面和磁場垂直；t1時刻后線框在外力的驅(qū)動下開始繞其豎直中心軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動。求：（1）0t1時間內(nèi)通過電阻R的電流大?。唬?）線框勻速轉(zhuǎn)動后，在轉(zhuǎn)動一周的過程中電流通過電阻R產(chǎn)生的熱量；（3）線框勻速轉(zhuǎn)動后，從圖甲所示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中，通過電阻R的電荷量。解析：（1）0t1時間內(nèi)，線框中的感應(yīng)電動勢 E=n（2分）25.（2012年5月安徽省合肥三模）如圖所示為一小型交變電流發(fā)電

20、機的工作原理圖，兩磁極間的磁場可看成勻強磁場，磁 感應(yīng)強度為B，矩形線圈abcd以恒定角速度繞垂直于磁場方向的固定軸OO逆時針方 向轉(zhuǎn)動，矩形abcd關(guān)于OO 對稱，已知矩形線圈共有N匝，邊長為L1 ,bc邊長為L2，線 圈電阻為r，外接電阻為R。(1) 在線圈位于如圖所示的垂直于磁場方向的位置開始計時,規(guī)定由ab(或cd)方向 的感應(yīng)電動勢為正,推導(dǎo)出線圈中感應(yīng)電動勢e隨時間t變化的表達(dá)式。(2) 求交流電流表（內(nèi)阻不計）的讀數(shù)。【最新高考題專項檢測】1（2011天津理綜卷物理）在勻強磁場中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，如圖1所示。產(chǎn)生的交變電動勢的圖像如圖2所示，則【答案】

21、：B【點評】此題考查交變電流的產(chǎn)生、交變電流的圖象及其相關(guān)知識點。2、（2011四川理綜卷）如圖所示，在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動的矩形線圈的周期為T，轉(zhuǎn)軸O1O2垂直于磁場方向，線圈電阻為2。從線圈平面與磁場方向平行時開始計時，線圈轉(zhuǎn)過60°時的感應(yīng)電流為1A。那么A.線圈消耗的電功率為4WB.線圈中感應(yīng)電流的有效值為2AC.任意時刻線圈中的感應(yīng)電動勢為e=4cosD. 任意時刻穿過線圈的磁通量為=sin【解析】：線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢表達(dá)式為e=Emcost，（=2/T），感應(yīng)電流的表達(dá)式為i=e/R=Em/R·cost，由t=60°，R=2，i=1

22、A可得Em=4V，任意時刻線圈中感應(yīng)電動勢為e=4cost，選項C正確，線圈中感應(yīng)電流的最大值為Em/R=2A,有效值為A，選項B錯誤；線圈消耗的電功率P=I2R=4W，選項A正確；由m=BS，Em=BS·2/T可得m=2T/，任意時刻穿過線圈的磁通量=2T/sint，選項D錯誤?！?答案】AC【點評】此題考查交變電流的產(chǎn)生、函數(shù)表達(dá)式、電功率、有效值、磁通量等相關(guān)知識點。4、（2013江蘇常州模擬）如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比是101，原線圈輸入交變電壓u=100sin50t（V），在副線圈中串接有理想電流表和定值電阻R，電容器并聯(lián)在電阻R兩端，電阻阻值R=10，關(guān)于電路

23、分析，下列說法中正確的是：（ ）uARCA、電流表示數(shù)是1A B、電流表示數(shù)是AC、電阻R消耗的電功率為10W D、電容器的耐壓值至少是V答案：CD解析：由變壓公式，副線圈輸出電壓為10V，由于交變電流可以通過并聯(lián)在電阻R兩端的電容器，所以不能應(yīng)用歐姆定律計算電流表示數(shù)，選項AB錯誤；電阻R消耗的電功率為P=102/10W=10W，選項C正確；副線圈輸出電壓最大值為V，電容器的耐壓值至少是V，選項D正確。5（2012年2月武漢調(diào)研）如圖所示，某變電站用10kV的高壓向10km外的小區(qū)供電，輸送的電功率為200kW。現(xiàn)要求在輸電線路上損耗的功率不超過輸送電功率的2%，下列不同規(guī)格的輸電線中，符合

24、要求的是變電站小區(qū)選項型號千米電阻（/km）ADYD30/C1BDYD50/C0.6CDYD100/C0.3DDYD150/C0.2答案：CD解析：由P=UI解得輸電電流I=P/U=20A。輸電線路上損耗的功率不有效值為/2A，副線圈輸出電壓為10 V，原線圈輸入電壓的有效值為100 V，最大值為200V，選項B錯誤；通過電阻R2的電流為I=U2/R2=/3A，電功率約為P=UI=6.67 W，選項C正確；通過R3的電流不為零，選項D錯誤。7圖1 圖2（2013天星調(diào)研題） 如圖1，一理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比是101，原線圈接入如圖2所示的正弦交流電，一只理想二極管和一個阻值為10的電阻

25、串聯(lián)后接在副線圈上。則A.原線圈電壓有效值為311VB.電壓表示數(shù)約為22VC.電流表示數(shù)為0.11A D二極管兩端的最大電壓為22V 8（2013四川自貢一診）如右圖所示，M是一個小型理想變壓器，原、副線圈匝數(shù)之比n1：n2=10：1，接線柱a、b接一正弦交變電源，電壓。變壓器右側(cè)部分為一火警系統(tǒng)原理圖，其中R2為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器（電阻隨溫度升高而減小），R1為一定值電阻。下列說法正確的是（ ）A當(dāng)R2所在處出現(xiàn)火警時，電阻R1的功率變小B當(dāng)R2所在處出現(xiàn)火警時，電壓表V2的示數(shù)變大C當(dāng)R2所在處出現(xiàn)火警時，電流表A的示數(shù)變小D電壓表V1示數(shù)為22V答案D 解析：當(dāng)R2所在處出現(xiàn)火警時，阻值減小，變壓器輸出電流增大，輸出功率增大，電阻R1兩端電壓增大，電阻R1的功率變大，電壓表V2的示數(shù)變小，選項AB錯誤；由輸入功率等于輸出功率可知，當(dāng)R2所在處出現(xiàn)火警時，電流表A的示數(shù)變大，選項C錯誤；由變壓器變壓公式，變壓器輸出電壓為22V，電壓表V1示數(shù)為22V，選項D正確。9。（2012·安徽理綜）圖1甲是交流發(fā)電機模型示意圖。在磁感應(yīng)強度為的勻強磁場中，有一矩形線圖abcd可繞線圈平面內(nèi)垂直于磁感線的軸OO