新高考物理一輪練習(xí)專題84交變電流的產(chǎn)生和“四值”問(wèn)題

專題84交變電流的產(chǎn)生和“四值”問(wèn)題1．一電阻接到方波交流電源上，在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q方；若該電阻接到正弦交流電源上，在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q正．該電阻上電壓的峰值為u0，周期均為T，如圖所示．則Q方∶Q正等于()A.1∶eq\r(2)B．eq\r(2)∶1C．1∶2D．2∶12.[2021·昆明市摸底]一個(gè)阻值為20Ω的電阻，通有如圖所示的電流，在一個(gè)周期內(nèi)，前半個(gè)周期電流隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，后半個(gè)周期電流為恒定電流，則在一個(gè)周期內(nèi)，電阻產(chǎn)生的熱量為()．0.4JC．0.6JD．0.8J3.如圖所示電路，電阻R1與電阻R2串聯(lián)接在交變電源上，且R1＝R2＝10Ω，正弦交流電的表達(dá)式為u＝20eq\r(2)sin100πt(V)，R1和理想二極管D(正向電阻可看做零，反向電阻可看做無(wú)窮大)并聯(lián)，則R2上的電功率為()A.10WB．15WC．25WD．30W4．(多選)單匝閉合矩形線框電阻為R，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過(guò)線框的磁通量Φ與時(shí)間t的關(guān)系圖像如圖所示．下列說(shuō)法正確的是()A.eq\f(T,2)時(shí)刻線框平面與中性面垂直B.線框的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值為eq\f(\r(2)πΦm,T)C.線框轉(zhuǎn)一周外力所做的功為eq\f(2π2Φeq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(m)),RT)D.從t＝0到t＝eq\f(T,4)過(guò)程中線框的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為eq\f(πΦm,T)5.[2021·成都市摸底]如圖，勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一單匝矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線框中產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值隨時(shí)間變化的規(guī)律為e＝20eq\r(2)sin100πt(V).下列說(shuō)法正確的是()A.該線框轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率是100HzB.該線框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)最大值是20VC.t＝0.005s時(shí)刻，線框平面與中性面重合D.t＝0.05s時(shí)刻，穿過(guò)線框的磁通量變化率為06．[2021·河北卷](多選)如圖，發(fā)電機(jī)的矩形線圈長(zhǎng)為2L、寬為L(zhǎng)，匝數(shù)為N，放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)分別為n0、n1和n2，兩個(gè)副線圈分別接有電阻R1和R2.當(dāng)發(fā)電機(jī)線圈以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，理想電流表讀數(shù)為I.不計(jì)線圈電阻，下列說(shuō)法正確的是()A.通過(guò)電阻R2的電流為eq\f(n1I,n2)B.電阻R2兩端的電壓為eq\f(n2IR1,n1)C.n0與n1的比值為eq\f(\r(2)NBL2ω,IR1)D.發(fā)電機(jī)的功率為eq\f(\r(2)NBL2ωI（n1＋n2）,n0)7.[2021·廣東七校聯(lián)合檢測(cè)](多選)如圖所示，豎直長(zhǎng)導(dǎo)線通有恒定電流，一矩形線圈abcd可繞其豎直對(duì)稱軸O1O2轉(zhuǎn)動(dòng)．當(dāng)線圈繞軸以角速度ω沿逆時(shí)針(沿軸線從上往下看)方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從圖示位置開始計(jì)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是()A.t＝0時(shí)，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大B.0～eq\f(π,2ω)時(shí)間內(nèi)，線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)閍bcdaC.t＝eq\f(π,2ω)時(shí)，線圈中的磁通量為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也為零D.線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周電流方向改變兩次8．[2020·全國(guó)卷Ⅲ]在圖(a)所示的交流電路中，電源電壓的有效值為220V，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，R1、R2、R3均為固定電阻，R2＝10Ω，R3＝20Ω，各電表均為理想電表．已知電阻R2中電流i2隨時(shí)間t變化的正弦曲線如圖(b)所示．下列說(shuō)法正確的是()A.所用交流電的頻率為50HzB.電壓表的示數(shù)為100VC.電流表的示數(shù)為1.0AD.變壓器傳輸?shù)碾姽β蕿?5.0W9.[2021·?？谑姓{(diào)研](多選)如圖所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的單匝矩形線圈的周期為T，轉(zhuǎn)軸O1O2垂直于磁場(chǎng)方向，線圈電阻為2Ω.從線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)開始計(jì)時(shí)，線圈轉(zhuǎn)過(guò)60°時(shí)的感應(yīng)電流為1A．那么()A.從圖示位置開始，線圈轉(zhuǎn)過(guò)90°時(shí)穿過(guò)線圈的磁通量最大B.線圈中感應(yīng)電流的有效值為eq\r(2)AC.任意時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e＝4coseq\f(2π,T)t(V)D.從圖示位置開始到線圈轉(zhuǎn)過(guò)60°時(shí)的過(guò)程中，線圈中的平均電流為0.5A專題84交變電流的產(chǎn)生和“四值”問(wèn)題1．D根據(jù)交變電流有效值的定義及焦耳定律可得，Q方＝eq\f(ueq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0)),R)·eq\f(T,2)＋eq\f(ueq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0)),R)·eq\f(T,2)＝eq\f(ueq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0)),R)T，Q正＝eq\f(（u0/\r(2)）2,R)T＝eq\f(1,2)·eq\f(ueq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0)),R)T，故eq\f(Q方,Q正)＝eq\f(2,1)，D正確．2．C利用焦耳定律計(jì)算一個(gè)周期內(nèi)電阻產(chǎn)生的熱量Q＝I2RT＝Ieq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))Req\f(T,2)＋I(xiàn)eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(2))Req\f(T,2)，I1＝eq\f(\r(2),\r(2))A＝1A，I2＝eq\r(2)A，解得Q＝0.6J，C正確．3．C當(dāng)A端輸出電流為正時(shí)，R1被短路，則此時(shí)R2上電壓有效值為U2＝eq\f(Um,\r(2))＝20V，當(dāng)B端輸出電流為正時(shí)，R1、R2串聯(lián)，則R2兩端電壓有效值為U2′＝eq\f(U2,2)＝10V，在一個(gè)周期內(nèi)R2兩端的電壓有效值為U，則eq\f(Ueq\o\al(\s\up1(′2),\s\do1(2)),R2)×eq\f(T,2)＋eq\f(Ueq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(2)),R2)×eq\f(T,2)＝eq\f(U2,R2)×T，解得U＝5eq\r(10)V，則有P2＝eq\f(U2,R2)＝eq\f(250,10)W＝25W．4．BC本題考查了交變電流的產(chǎn)生和描述，以及考生對(duì)交流電產(chǎn)生過(guò)程、有效值的確定、平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及安培力做功的分析和判斷能力，是核心素養(yǎng)中能量觀念的體現(xiàn)．由Φ－t圖像可知，在eq\f(T,2)時(shí)刻穿過(guò)線框的磁通量最大，線框處于中性面位置，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；交變電流感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em＝BSω＝eq\f(2πΦm,T)，有效值E＝eq\f(\r(2),2)Em＝eq\f(\r(2)πΦm,T)，選項(xiàng)B正確；線框勻速轉(zhuǎn)一周時(shí)外力所做的功等于克服安培力所做的功，W＝eq\f(E2,R)T＝eq\f(2π2Φeq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(m)),RT)，選項(xiàng)C正確；從t＝0到t＝eq\f(T,4)的過(guò)程中平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)eq\o(E,\s\up6(－))＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(BS－0,\f(T,4))＝eq\f(4Φm,T)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．5．D由e＝20eq\r(2)sin100πt(V)，可知2πf＝100π，得線框轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率f＝50Hz，A錯(cuò)誤；該線框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)最大值是20eq\r(2)V，有效值為20V，B錯(cuò)誤；t＝0.005s時(shí)刻，線框中產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值為e1＝20eq\r(2)sin0.5π(V)＝20eq\r(2)V，此時(shí)線框平面與中性面垂直，C錯(cuò)誤；t＝0.05s時(shí)刻，線框中產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值為e2＝20eq\r(2)sin5π(V)＝0，可知此時(shí)穿過(guò)線框的磁通量變化率為0，線框平面與中性面重合，D正確．6．BC電阻R1兩端的電壓U1＝IR1，由變壓器電壓規(guī)律有eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，解得U2＝eq\f(n2IR1,n1)，則通過(guò)電阻R2的電流I2＝eq\f(U2,R2)＝eq\f(n2R1,n1R2)I，A錯(cuò)誤，B正確；由題意可知發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)的最大值Em＝NBSω＝2NBL2ω，電動(dòng)勢(shì)的有效值E＝eq\f(Em,\r(2))＝eq\r(2)NBL2ω，由變壓器的電壓規(guī)律有eq\f(E,U1)＝eq\f(n0,n1)，所以eq\f(n0,n1)＝eq\f(E,U1)＝eq\f(\r(2)NBL2ω,IR1)，C正確；變壓器的輸入功率等于輸出功率，所以發(fā)電機(jī)的功率P＝P1＋P2＝I2R1＋I(xiàn)eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(2))R2＝U1I＋U2I2＝eq\r(2)NBL2ωIeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n1,n0)＋\f(neq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(2))R1,n0n1R2)))，D錯(cuò)誤．7．BD由安培定則可判斷出長(zhǎng)導(dǎo)線中電流在矩形線圈abcd處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外．t＝0時(shí)穿過(guò)矩形線圈abcd的磁通量最大，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小，A錯(cuò)誤；根據(jù)楞次定律和安培定則知，在0～eq\f(π,2ω)時(shí)間內(nèi)，線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)閍bcda，B正確；t＝eq\f(π,2ω)時(shí)，線圈中的磁通量為零，但磁通量的變化率最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，C錯(cuò)誤；線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周電流方向改變兩次，D正確．8．AD本題借助圖形和圖像考查了理想變壓器的特點(diǎn)及描述交流電物理量的特點(diǎn)．由圖(b)可知變壓器輸出端交流電的周期T＝0.02s，變壓器不改變交流電的頻率和周期，故所用交流電的頻率f＝eq\f(1,T)＝50Hz，A正確；由圖(b)可知流經(jīng)電阻R2的電流有效值I2＝eq\f(Im,\r(2))＝1A，電阻R2兩端電壓U2＝I2R2＝10V，根據(jù)串并聯(lián)電路特點(diǎn)及歐姆定律可得，電流表的示數(shù)I3＝eq\f(U2,R3)＝0.5A，C錯(cuò)誤；根據(jù)理想變壓器的特點(diǎn)可得變壓器原線圈兩端電壓U1＝eq\f(n1,n2)U2＝100V，則電壓表的示數(shù)U′＝U－U1＝120V，B錯(cuò)誤；變壓器傳輸?shù)碾姽β蔖＝U2(I2＋I(xiàn)3)＝15.0W，D正確．9．ABC從圖示位置開始，線圈轉(zhuǎn)過(guò)90°時(shí)磁場(chǎng)方向與線圈垂直，穿過(guò)線圈的磁通量最大，A正確；感應(yīng)電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為i＝Imcoseq\f(2π,T)t，線圈轉(zhuǎn)過(guò)60°時(shí)感應(yīng)電流為1A，則Im＝2A，線圈中感應(yīng)電流的有效值為I＝eq\f(Im,\r(2))＝eq\r(2)A，B正確；由閉合電路歐姆定律得，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值Em＝ImR＝4V，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式為e＝4coseq\f(2π,T)t