高考模擬理綜物理選編交變電流的產(chǎn)生及其描述

1、樂陵一中交變電流的產(chǎn)生及其描述一、單選題（本大題共5小題，共30分）1. 匝數(shù)為100匝的線圈通有如圖3所示的交變電流(圖中曲線為余弦曲線的一部分)，單匝線圈電阻r=0.02，則在010s內(nèi)線圈產(chǎn)生的焦耳熱為()A. 80 JB. 85 JC. 90 JD. 125 J·B·解：根據(jù)有效值的定義方法可知：(32)2R×T2+22×R×T2=I2RT解得：I=172A總電阻為：r=100×0.02=2；則10s內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱為：Q=I2rt=(172)2×2×10=85J；故選

2、：B根據(jù)有效值的定義方法可求得一個(gè)周期內(nèi)的有效值，再根據(jù)焦耳定律可求得10s內(nèi)產(chǎn)生的熱量本題要注意明確該交流電中前二分之一周期為正弦交流電的四分之一周期，該時(shí)間內(nèi)的有效值和最大值之間的關(guān)系仍然為：Im=2I.2. 如圖所示，直線MN右側(cè)有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，一導(dǎo)線框一半處于勻強(qiáng)磁場中，t=0時(shí)刻，框面與磁場垂直，現(xiàn)讓線框以MN為軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，并以開始運(yùn)動(dòng)的四分之一周期內(nèi)的電流方向?yàn)檎较?則下列圖象中能表示線框中感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的是()A. B. C. D. ·A·解：設(shè)線圈以MN為軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈始終有一半在磁場中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，圖示位置線圈磁通量在最大，磁通量的變化

3、率最小，即開始計(jì)時(shí)時(shí)，感應(yīng)電流最小，在四分之一個(gè)周期內(nèi)，磁通量減小，根據(jù)楞次定律可知，產(chǎn)生的感應(yīng)電流沿adcba方向，轉(zhuǎn)過四分之一周期后，cd邊進(jìn)入磁場，磁通量增大，根據(jù)楞次定律可知，產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向沿adcba方向，電流逐漸減小，故A正確，B錯(cuò)誤故選：A矩形金屬線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生交流電.由于線圈始終有一半在磁場中切割產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，由法拉第電磁感應(yīng)定律求出感應(yīng)電流大小，有楞次定律判斷電流的方向本題主要考查了線圈在磁場中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，關(guān)鍵是抓住線圈始終有一半在磁場中，明確計(jì)時(shí)時(shí)刻3. 如圖1所示，在勻強(qiáng)磁場中，一矩形金屬線圈兩次分別以不同的轉(zhuǎn)速，繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生

4、的交變電動(dòng)勢圖象如圖2中曲線a、b所示，則()A. 兩次t=0時(shí)刻線圈平面與中性面垂直B. 曲線a、b對應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為2：3C. 曲線a表示的交變電動(dòng)勢頻率為50HzD. 曲線b表示的交變電動(dòng)勢有效值為52V·D·【分析】根據(jù)圖象可分別求出兩個(gè)交流電的最大值以及周期等物理量，然后進(jìn)一步可求出其瞬時(shí)值的表達(dá)式以及有效值等本題考查了有關(guān)交流電描述的基礎(chǔ)知識，要根據(jù)交流電圖象正確求解最大值、有效值、周期、頻率、角速度等物理量?！窘獯稹緼、在t=0時(shí)刻，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢最小，線圈一定處在中性面上；故A錯(cuò)誤；B、由圖可知，a的周期為4×10-2s；b的周期為6×

5、;10-2s，則由n=可知，轉(zhuǎn)速與周期成反比，故轉(zhuǎn)速之比為：3：2；故B錯(cuò)誤；C、曲線a的交變電流的頻率f=1T=25Hz；故C錯(cuò)誤；D、曲線a、b對應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為3：2，曲線a表示的交變電動(dòng)勢最大值是15V，根據(jù)Em=nBS得曲線b表示的交變電動(dòng)勢最大值是10V，則有效值為U=102V=52V；故D正確；故選D。4. 如圖甲所示，在勻強(qiáng)磁場中有一個(gè)n=10匝的閉合矩形線圈繞軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸O1O2垂直于磁場方向，線圈電阻為5，從圖甲所示位置開始計(jì)時(shí)，通過線圈平面的磁通量隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示，則()A. 線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中消耗的電功率為102WB. 在t=0.2s時(shí)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢為

6、零，且電流改變一次方向C. 所產(chǎn)生的交變電流感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)表達(dá)式為e=10sin(5t)VD. 線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過90時(shí)穿過線圈的磁通量變化最快·A·解：A、最大感應(yīng)電動(dòng)勢為：Em=nBS=nBS2T=nm2T=10×0.2×20.4=10(V)感應(yīng)電動(dòng)勢的有效值為：E=Em2=102=52(V)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中消耗的電功率為：P=E2R=(52)25W=102W，故A正確；B、t=0.2s時(shí)，磁通量為0，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢最大，電流方向不變，故B錯(cuò)誤；C、由圖知角速度=2T=20.4rad/s=5rad/s，因?yàn)榫€圈從垂直中性面開始計(jì)時(shí)，所以交變電流感

7、應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)表達(dá)式為e=10cos(5t)V，故C錯(cuò)誤；D、線圈在圖示位置磁通量為0，磁通量的變化率最大，穿過線圈的磁通量變化最快，轉(zhuǎn)過90，磁通量最大，磁通量變化率為0，故D錯(cuò)誤；故選：A繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(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始其瞬時(shí)表達(dá)式為e=Emcost，由Em=nBS求出最大感應(yīng)電動(dòng)勢，根據(jù)最大值與有效值的關(guān)系求出電動(dòng)勢的有效值，由P=E2R求出線圈消耗的電功率；磁感線與線圈平行時(shí)，磁通量為0，磁通量的變化率最大，當(dāng)線圈處于中性面時(shí)，磁通量最大，磁通量的變化率為0，每次經(jīng)過中性面電流方向發(fā)生變化本題考察的是瞬時(shí)值、最大值、有效

8、值、平均值的計(jì)算，關(guān)鍵記住用有效值求解電功、電功率，用平均值求解電量5. 如圖，線圈abcd的ad長20cm，ab長10cm，匝數(shù)N=50匝，電阻不計(jì)，在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T的勻強(qiáng)磁場中繞OO1軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度w=100rad/s，OO1軸通過ad且同時(shí)垂直于ad和bc，距ab的距離是距dc的距離的2倍.線圈的輸出端接單相理想變壓器線圈，接在變壓器副線圈兩端的燈泡“10V，10W”剛好正常發(fā)光.則()A. 變壓器原線圈兩端電壓有效值為1002VB. 變壓器原線圈中電流為1AC. 變壓器的原副線圈匝數(shù)比為10：1D. 通過燈泡的交流電頻率為50Hz·C·解：A、矩形閉合導(dǎo)線框

9、ABCD在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的交流電的最大值為：Em=nBs=50×2×0.2×0.1×100V=1002V，故有效值為U1=100V.故A錯(cuò)誤；BC、由于電壓與匝數(shù)成正比，所以變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為：n1n2=10010=101，故C正確，根據(jù)功率為P=UI知I2=PU=1010=1A，又I1I2=n2n1=110知I1=0.1A，故B錯(cuò)誤D、通過燈泡的交流電頻率為f=2=1002，故D錯(cuò)誤；故選：C線框與磁場垂直時(shí)，位于中性面，感應(yīng)電動(dòng)勢為零.根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比，電流與匝數(shù)成反比，變壓器的輸入功率和輸出功率相等，逐項(xiàng)分析即可得出結(jié)論本題關(guān)鍵交變電

10、流產(chǎn)生的過程及其規(guī)律，掌握住理想變壓器的電壓、電流及功率之間的關(guān)系，根據(jù)瞬時(shí)值表達(dá)式求解瞬時(shí)值的大小二、多選題（本大題共4小題，共24分）6. 如圖是某交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電流的圖象，根據(jù)圖象可以判定()A. 此交變電流的頻率為5HzB. 此交變電流的周期為0.1sC. 將標(biāo)有“12V、3W”的燈泡接在此交變電流上，燈泡可以正常發(fā)光D. 圖象上對應(yīng)的0.1s時(shí)刻，發(fā)電機(jī)中的線圈剛好轉(zhuǎn)至中性面·AD·解：A、由圖讀出，周期為T=0.2s，頻率為f=1T=5Hz.故A正確，B錯(cuò)誤；C、此交變電壓的最大值為Um=12V，有效值U=122=62<12V，燈泡的額定電壓有效值為

11、12V.所以燈泡不能正常發(fā)光.故C錯(cuò)誤；D、圖象上對應(yīng)的0.1s時(shí)刻，u=0，所以發(fā)電機(jī)中的線圈剛好轉(zhuǎn)至中性面.故D正確；故選：AD由交變電流的圖象讀出周期，求出頻率.“12V、3W”的燈泡額定電壓有效值為12V.由圖讀出電壓的最大值，求出有效值，判斷燈泡能否正常發(fā)光.線圈轉(zhuǎn)至中性面時(shí)電壓為零由交變電壓的圖象讀出周期、電壓的最大值是基本能力.知道正弦交變電流的最大值和有效值的大小關(guān)系，屬于基本題7. 在如圖甲所示的理想變壓器的原線圈輸入端a、b加如圖乙所示的電壓，圖象前半周期為正弦部分，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為5：1，電路中電阻R1=5，R2=6，R3為定值電阻，開始時(shí)電鍵S斷開，下列說法

12、正確的是()A. 電壓表的示數(shù)為222VB. 電流表的示數(shù)為0.4AC. 閉合電鍵S后，電壓表的示數(shù)變大D. 閉合電鍵S后，電流表的示數(shù)變大·AD·【分析】根據(jù)電流的熱效應(yīng)求出輸入電壓的有效值，再根據(jù)變壓器原副線圈電壓之比等于線圈匝數(shù)比求出電壓表示數(shù)，電鍵S閉合后，副線圈電阻變小，根據(jù)歐姆定律判斷電流表示數(shù)的變化，根據(jù)變壓器原副線圈電流之比等于線圈匝數(shù)的倒數(shù)比比求出電流表示數(shù)變化情況，先求出電鍵S閉合后，副線圈總電阻，再求出副線圈的功率，而原線圈的功率等于副線圈功率。本題關(guān)鍵是明確交流電有效值的計(jì)算方法，同時(shí)要結(jié)合變壓器的變壓比公式分析，知道變壓器不改變功率，輸出功率決定了

13、輸入功率大小?！窘獯稹緼、由于變壓器只能輸送交流電，因此只有乙圖中的正向電壓能進(jìn)行輸送，由圖可知，正向交流電的最大值為2202V，故前半個(gè)周期內(nèi)的有效值為220V，設(shè)輸入電壓的有效值為U1，則U12RT=2202RT2，求得U1=1102V根據(jù)變壓比可得副線圈兩端的電壓為U2=222V，故A正確；B、電鍵斷開時(shí)，副線圈電路中的電流為I2=U2R1+R2=2225+6=22A，根據(jù)電流之比等于線圈匝數(shù)的反比可知，電流表中的電流為225，故B錯(cuò)誤；C、閉合電鍵后，電壓表的示數(shù)不變，故C錯(cuò)誤；D、閉合電鍵S后，總電阻減小，輸出功率增大，輸入功率增大，電流增大，故D正確；故選AD。8. 勻強(qiáng)磁場中，矩

14、形金屬線框繞與磁感線垂直轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖1所示，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢的圖象如圖2所示，則()A. t=0.005s時(shí)線框的磁通量為零B. t=0.01s時(shí)線框的感生電動(dòng)勢最大C. 線框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢有效值為311VD. 線框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢的有效值為220V·AD·解：A、由圖可知t=0.005s時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢最大，此時(shí)線圈所在平面與中性面垂直，所以穿過線框回路的磁通量為零，故A正確B、t=0.01s時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢等于零，故B錯(cuò)誤；C、產(chǎn)生的有效值為：E=Em2=3112V=220V，故C錯(cuò)誤，D正確；故選：AD由圖乙可知特殊時(shí)刻的電動(dòng)勢，根據(jù)電動(dòng)勢的特點(diǎn)，可判處于各個(gè)時(shí)刻的磁通量；由圖可得周期，由周期可得角速度，依據(jù)角速度可得轉(zhuǎn)速；由圖象還可知電動(dòng)勢的峰值和周期，根據(jù)有效值和峰值的關(guān)系便可求電動(dòng)勢的有效值本題考察的是有關(guān)交變電流的產(chǎn)生和特征的基本知識，要具備從圖象中獲得有用信息的能力9. 如圖所示，N匝矩形導(dǎo)線框以角速度在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中繞軸OO'勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線框面積為S，線框的電阻、電感均不計(jì)，外電路接有電阻R、理想交流電流表和二極管D.二極管D具有單向?qū)щ娦?，即正向電阻為零，反向電阻無窮大.下列說法正確的是()A. 交流電流表的示數(shù)I=2RNBSB