高考物理一輪復(fù)習(xí)訓(xùn)練第11章第1講交變電流的產(chǎn)生和描述

第十一章第1講知識(shí)鞏固練習(xí)1．(2021年上饒名校模擬)手搖發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的正弦交流電經(jīng)變壓器給燈泡L供電，其電路如圖所示．當(dāng)線圈以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電壓表示數(shù)為U，燈泡正常發(fā)光．已知發(fā)電機(jī)線圈的電阻為r，燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻為R，其他電阻可忽略，變壓器原線圈與副線圈的匝數(shù)比為k，變壓器可視為理想變壓器．則()A．燈泡的額定電壓為eq\f(U,k)B．燈泡的額定功率為eq\f(k2U2,R)C．發(fā)電機(jī)線圈中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)最大值為eq\f(\r(2)R＋r,R)UD．從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，原線圈輸入電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝eq\r(2)Ucosωt【答案】A【解析】電壓表測(cè)量的是原線圈的電壓有效值，因?yàn)榇藭r(shí)燈泡正常發(fā)光，則燈泡的額定電壓等于此時(shí)副線圈的電壓，由eq\f(U,UL)＝k得燈泡的額定電壓UL＝eq\f(U,k)，A正確．燈泡的額定功率PL＝eq\f(U\o\al(2,L),R)＝eq\f(U2,k2R)，B錯(cuò)誤．副線圈的電流IL＝eq\f(UL,R)＝eq\f(U,kR)，原、副線圈的電流之比eq\f(I1,IL)＝eq\f(1,k)，故原線圈的電流I1＝eq\f(U,k2R).因此發(fā)電機(jī)線圈中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的有效值E＝U＋I(xiàn)1r，最大值Em＝eq\r(2)E＝eq\r(2)Ueq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1＋\f(r,k2R)))，C錯(cuò)誤．輸入電壓最大值為eq\r(2)U，則從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，原線圈輸入電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝eq\r(2)Usin(ωt)．D錯(cuò)誤．2．(2021年榆林質(zhì)檢)圖甲為小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖．在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，矩形金屬線圈繞與磁場(chǎng)方向垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律為圖乙中的正弦曲線．已知發(fā)電機(jī)線圈的內(nèi)阻為5Ω，外接燈泡的電阻為95Ω，其他電阻不計(jì)，則()A．t＝0.005s時(shí)穿過(guò)線圈的磁通量最大B．1s內(nèi)線圈中的電流方向改變50次C．燈泡兩端的電壓為19VD．0～0.01s內(nèi)通過(guò)燈泡的電量為零【答案】C【解析】由圖乙可知t＝0.005s時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，處于與中性面垂直位置上，穿過(guò)線圈的磁通量為零，A錯(cuò)誤；由圖乙可知周期T＝0.02s，線框每轉(zhuǎn)一周電流方向改變兩次，每秒電流方向改變100次，B錯(cuò)誤；由圖乙可知交流電電動(dòng)勢(shì)的最大值Em＝20eq\r(2)V，有效值E＝eq\f(Em,\r(2))＝20V，根據(jù)閉合電路的分壓特點(diǎn)得燈泡兩端的電壓為U＝eq\f(R,R＋r)E＝19V，C正確；根據(jù)q＝eq\f(nΔΦ,R＋r)得0～0.01s時(shí)間內(nèi)通過(guò)燈泡的電量q＝eq\f(2nBS,R＋r)，而Em＝nBSω，ω＝eq\f(2π,0.02s)，得q≈1.8×10－3C，D錯(cuò)誤．3．(2021屆武漢名校月考)如圖所示，導(dǎo)軌OPQS的電阻忽略不計(jì)，OM是有一定電阻可繞O轉(zhuǎn)動(dòng)的金屬桿，M可在PQS上自由滑動(dòng)．空間存在與導(dǎo)軌平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B．先讓OM從OQ位置以角速度ω1沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)到OS位置(過(guò)程Ⅰ)；再將OM固定在OS位置，使整個(gè)裝置以O(shè)Q為軸，以角速度ω2勻速轉(zhuǎn)動(dòng)90°(過(guò)程Ⅱ)．要使過(guò)程Ⅰ、Ⅱ回路中產(chǎn)生的熱量相同，eq\f(ω1,ω2)應(yīng)等于()A．eq\f(π2,2) B．eq\f(π2,4)C．eq\f(π2,8) D．eq\f(π2,16)【答案】A【解析】令OM棒長(zhǎng)為L(zhǎng)，從OQ位置以角速度ω1沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)到OS位置的過(guò)程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1＝eq\f(1,2)BL2ω1，回路中產(chǎn)生的熱量Q1＝eq\f(E\o\al(2,1),R)t1＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)BL2ω1))2,R)·eq\f(\f(π,2),ω1)，將OM固定在OS位置，使整個(gè)裝置以O(shè)Q為軸，以角速度ω2勻速轉(zhuǎn)動(dòng)90°的過(guò)程中，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值Em＝NBSω＝Beq\f(π,2)L2ω2，回路中產(chǎn)生的熱量Q2＝eq\f(E\o\al(2,2),R)t2＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,2\r(2))BL2ω2))2,R)eq\f(\f(π,2),ω2)，聯(lián)立可得eq\f(ω1,ω2)＝eq\f(π2,2)，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤．4．電阻R1、R2和交流電源按照?qǐng)D甲所示方式連接，R1＝10Ω，R2＝20Ω.合上開(kāi)關(guān)S后，通過(guò)電阻R2的正弦交變電流i隨時(shí)間t變化的情況如圖乙所示．則()A．通過(guò)R1的電流的有效值是1B．R1兩端的電壓的有效值是6VC．通過(guò)R2的電流的有效值是1.2eq\r(2)D．R2兩端的電壓的有效值是6eq\r(2)V【答案】B【解析】由題圖知流過(guò)R2電流的最大值I2m＝0.6eq\r(2)A，有效值I2＝0.6A，故C錯(cuò)誤．U2m＝I2mR2＝12eq\r(2)V，電壓有效值U2＝12V，D錯(cuò)誤．因串聯(lián)電路電流處處相同，則I1m＝0.6eq\r(2)A，電流的有效值I1＝eq\f(I1m,\r(2))＝綜合提升練習(xí)5．(多選)如圖所示，矩形線圈面積為S，匝數(shù)為N，線圈電阻為r，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞OO′軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．外電路電阻為R，在線圈由平行磁場(chǎng)的位置轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()A．磁通量的變化量ΔΦ＝NBSB．平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝eq\f(2NBSω,π)C．電阻R產(chǎn)生的焦耳熱Q＝eq\f(NBSω2,2R)D．電阻R產(chǎn)生的焦耳熱Q＝eq\f(NBS2ωRπ,4R＋r2)【答案】BD6．(2021年南通質(zhì)檢)如圖所示，電阻為r的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸以某一角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．t＝0時(shí)，線圈平面與磁場(chǎng)垂直，各電表均為理想交流電表，則()A．t＝0時(shí)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大B．1s內(nèi)電路中的電流方向改變了eq\f(ω,2π)次C．滑片P向下滑動(dòng)時(shí)，電壓表的讀數(shù)變大D．線圈勻速運(yùn)動(dòng)的角速度ω變?yōu)?倍時(shí)，電阻R的電功率也變?yōu)?倍【答案】C【解析】t＝0時(shí)，線圈位于中性面，此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，A錯(cuò)誤；交流電的頻率f＝eq\f(ω,2π)，1s內(nèi)電流方向改變2f(次)，即1s內(nèi)電路中的電流方向改