新教材高考物理一輪復(fù)習(xí)課時練35交變電流的產(chǎn)生及其描述含解析新人教版

一輪復(fù)習(xí)精品資料(高中)PAGE1-交變電流的產(chǎn)生及其描述1.(交流電產(chǎn)生及描述)小型手搖發(fā)電機線圈共N匝,每匝可簡化為矩形線圈abcd,磁極間的磁場視為勻強磁場,方向垂直于線圈中心軸OO',線圈繞OO'勻速轉(zhuǎn)動,如圖所示。矩形線圈ab邊和cd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值都為e0,不計線圈電阻,則發(fā)電機輸出電壓()A.峰值是e0 B.峰值是2e0C.有效值是22Ne0 D.有效值是2Ne2.(交流電產(chǎn)生)如圖所示,矩形線圈abcd在勻強磁場中可以分別繞垂直于磁場方向的軸P1和P2以相同的角速度勻速轉(zhuǎn)動,當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到與磁場方向平行時()A.線圈繞P1轉(zhuǎn)動時的電流等于繞P2轉(zhuǎn)動時的電流B.線圈繞P1轉(zhuǎn)動時的電動勢小于繞P2轉(zhuǎn)動時的電動勢C.線圈繞P1和P2轉(zhuǎn)動時電流的方向相同,都是a→b→c→d→aD.線圈繞P1轉(zhuǎn)動時dc邊受到的安培力大于繞P2轉(zhuǎn)動時dc邊受到的安培力3.(交流電的描述四值問題)如圖所示,是某小型交流發(fā)電機的示意圖,其矩形線圈的面積為S=0.03m2,共有10匝,線圈總電阻為r=1Ω,可繞與磁場方向垂直的固定對稱軸OO'轉(zhuǎn)動;線圈處于磁感應(yīng)強度為22πT的勻強磁場中,線圈在轉(zhuǎn)動時可以通過滑環(huán)K和電刷L保持與阻值為9Ω的外電路電阻R的連接。在外力作用下線圈以恒定的角速度ω=10π繞軸OO'勻速轉(zhuǎn)動。則下列說法中正確的是(A.電阻R的發(fā)熱功率是3.6WB.交流電流表的示數(shù)是0.6AC.用該電源給電磁打點計時器供電時,打點的時間間隔一定為0.02sD.如果將電阻R換成標(biāo)有“6V3W”的小燈泡,小燈泡能正常工作4.(有效值的理解)一只電阻分別通過四種不同形式的電流,電流隨時間變化的情況如下圖所示,在相同時間內(nèi)電阻產(chǎn)生熱量最大的是()5.(有效值的計算)如圖所示是一交變電流的i-t圖像,則該交變電流的有效值為()A.4AB.22AC.83D.2306.(多選)(交流電路及瞬時值表達式)理想電壓表和理想電流表與兩個相同的燈泡連成如圖甲所示的電路,接在正弦交變電源上,每個燈泡的電阻R=110Ω。圖乙是交變電源輸出電壓u隨時間t變化的圖像,則下列選項正確的是()A.電流表讀數(shù)是1AB.電壓表讀數(shù)是311VC.每個燈泡兩端的電壓隨時間變化的規(guī)律是UR=311cos100πt(V)D.通過每個燈泡的電流隨時間變化的規(guī)律是i=2cos100πt(A)7.(交流電的四值問題)如圖所示,在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動的單匝矩形線圈的周期為T,轉(zhuǎn)軸O1O2垂直于磁場方向,線圈電阻為2Ω。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.線圈中感應(yīng)電流的有效值為2AB.任意時刻線圈中的感應(yīng)電動勢為e=4cos2πTtC.任意時刻穿過線圈的磁通量為Φ=Tπsin2πTD.從圖示位置開始到線圈轉(zhuǎn)過60°的過程中,線圈中的平均電流為0.5A素養(yǎng)綜合練8.(多選)如圖甲所示,將阻值為R=5Ω的電阻接到內(nèi)阻不計的正弦交變電源上,電流隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示,電流表串聯(lián)在電路中測量電流的大小。對此,下列說法正確的是()A.電阻R兩端電壓變化規(guī)律的函數(shù)表達式為u=2.5sin200πt(V)B.電阻R消耗的電功率為1.25WC.如圖丙所示,若此交變電流由一矩形線框在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生,當(dāng)線圈的轉(zhuǎn)速提升一倍時,電流表的示數(shù)為1AD.這一交變電流與圖丁所示電流比較,其有效值之比為19.如圖所示,平行金屬板M、N的板長和板間距離都是l,N極板接地。電子束從靜止開始,經(jīng)電壓U0加速后,沿M、N的中線連續(xù)不斷地從左端射入兩板間。電子電荷量為e,質(zhì)量為m。不考慮重力和電子間的相互作用力。若在M、N間加上頻率較低的正弦交變電壓,使每個電子通過極板間的時間遠小于交變電壓的周期,已知在交變電壓的每個周期內(nèi),射入的電子束中恰好有三分之一打在M板上。(1)試畫出交變電壓的u-t圖像(畫出一個周期即可),并在圖像上用陰影標(biāo)出電子能夠穿過板間的時間(相應(yīng)的時刻可用t1、t2、t3……表示)。(2)求該交變電壓的有效值U。10.如圖所示,在坐標(biāo)xOy平面內(nèi)存在B=2.0T的勻強磁場,OA與OCA為置于豎直平面內(nèi)的光滑金屬導(dǎo)軌,其中OCA滿足曲線方程x=0.50sinπ5y(m),C為導(dǎo)軌的最右端,導(dǎo)軌OA與OCA相交處的O點和A點分別接有體積可忽略的定值電阻R1和R2,其中R1=4.0Ω、R2=12.0Ω?，F(xiàn)有一足夠長、質(zhì)量m=0.10kg的金屬棒MN在豎直向上的外力F作用下,以v=3.0m/s的速度向上勻速運動,設(shè)棒與兩導(dǎo)軌接觸良好,除電阻R1、R2外其余電阻不計,g取10m/s2(1)金屬棒MN在導(dǎo)軌上運動時感應(yīng)電流的最大值;(2)外力F的最大值;(3)金屬棒MN滑過導(dǎo)軌OC段,整個回路產(chǎn)生的熱量。▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁課時規(guī)范練35交變電流的產(chǎn)生及其描述1.D由題意可知,線圈ab邊和cd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值都為e0,因此單匝矩形線圈總電動勢最大值為2e0,又因為發(fā)電機線圈共N匝,所以發(fā)電機線圈中總電動勢最大值為2Ne0,根據(jù)閉合電路歐姆定律可知,在不計線圈內(nèi)阻時,輸出電壓等于感應(yīng)電動勢的大小,即其峰值為2Ne0,故選項A、B錯誤;又由題意可知,若從圖示位置開始計時,發(fā)電機線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為正弦式交變電流,由其有效值與峰值的關(guān)系可知,U=Um2,即U=2Ne2.A線圈繞垂直于磁場方向的軸轉(zhuǎn)動產(chǎn)生交變電流,產(chǎn)生的電流、電動勢及線圈各邊所受安培力大小與轉(zhuǎn)軸所在位置無關(guān),故A正確,B、D錯誤;題中圖示時刻產(chǎn)生電流的方向為a→d→c→b→a,故C錯誤。3.B設(shè)線圈ab邊的邊長l1,bc邊的邊長l2。當(dāng)線圈平面與磁場方向平行時,線圈中的感應(yīng)電動勢最大,有Em=2nBl1ω·l22=nBl1l2ω=nBSω=62V,所以有效值為6V,電流的讀數(shù)I=ER+r=0.6A,電阻R的發(fā)熱功率P=ER+r2R=3.24W,所以A錯誤,B正確;因為T=4.D選項A、B中交變電流的有效值都為2A,選項C中恒定電流的大小為1.5A,選項D中交變電流的有效值為2A,根據(jù)熱量的表達式Q=I2Rt得出選項D正確。5.D設(shè)交變電流的有效值為I,周期為T,電阻為R。則根據(jù)有效值的定義,有:422R·T3+42R·2T3=I26.AD由題圖乙,輸出電壓最大值為311V,則有效值為220V,故電壓表示數(shù)應(yīng)為220V,電流I=U2R=2202×110A=1A,即電流表示數(shù)為1A,故A正確,B錯誤;燈泡電阻相同,故其電壓相等,為輸出電壓的一半,而每只燈泡電壓的變化周期與輸出電壓相同,所以燈泡兩端電壓隨時間變化規(guī)律為UR=155.5cos100πt(V),故C錯誤;根據(jù)i=ER得,電路最大電流為imax=311110+110A=7.B繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動的矩形線圈中產(chǎn)生正弦或余弦式交流電,由于從垂直中性面開始其瞬時表達式為i=Imcosθ,由已知可求Im=icosθ=2A,根據(jù)正弦式交變電流有效值和峰值關(guān)系可求線圈中感應(yīng)電流的有效值為2A,A錯誤;感應(yīng)電動勢最大值為Em=2×2V=4V,所以任意時刻線圈中的感應(yīng)電動勢為e=4cos2πTt(V),B正確;任意時刻穿過線圈的磁通量為Φ=Φmsin2πTt(Wb),而Em=2×2V=4V=Φm2πT,所以Φ=2交變電流的產(chǎn)生及其描述1.(交流電產(chǎn)生及描述)小型手搖發(fā)電機線圈共N匝,每匝可簡化為矩形線圈abcd,磁極間的磁場視為勻強磁場,方向垂直于線圈中心軸OO',線圈繞OO'勻速轉(zhuǎn)動,如圖所示。矩形線圈ab邊和cd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值都為e0,不計線圈電阻,則發(fā)電機輸出電壓()A.峰值是e0 B.峰值是2e0C.有效值是22Ne0 D.有效值是2Ne2.(交流電產(chǎn)生)如圖所示,矩形線圈abcd在勻強磁場中可以分別繞垂直于磁場方向的軸P1和P2以相同的角速度勻速轉(zhuǎn)動,當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到與磁場方向平行時()A.線圈繞P1轉(zhuǎn)動時的電流等于繞P2轉(zhuǎn)動時的電流B.線圈繞P1轉(zhuǎn)動時的電動勢小于繞P2轉(zhuǎn)動時的電動勢C.線圈繞P1和P2轉(zhuǎn)動時電流的方向相同,都是a→b→c→d→aD.線圈繞P1轉(zhuǎn)動時dc邊受到的安培力大于繞P2轉(zhuǎn)動時dc邊受到的安培力3.(交流電的描述四值問題)如圖所示,是某小型交流發(fā)電機的示意圖,其矩形線圈的面積為S=0.03m2,共有10匝,線圈總電阻為r=1Ω,可繞與磁場方向垂直的固定對稱軸OO'轉(zhuǎn)動;線圈處于磁感應(yīng)強度為22πT的勻強磁場中,線圈在轉(zhuǎn)動時可以通過滑環(huán)K和電刷L保持與阻值為9Ω的外電路電阻R的連接。在外力作用下線圈以恒定的角速度ω=10π繞軸OO'勻速轉(zhuǎn)動。則下列說法中正確的是(A.電阻R的發(fā)熱功率是3.6WB.交流電流表的示數(shù)是0.6AC.用該電源給電磁打點計時器供電時,打點的時間間隔一定為0.02sD.如果將電阻R換成標(biāo)有“6V3W”的小燈泡,小燈泡能正常工作4.(有效值的理解)一只電阻分別通過四種不同形式的電流,電流隨時間變化的情況如下圖所示,在相同時間內(nèi)電阻產(chǎn)生熱量最大的是()5.(有效值的計算)如圖所示是一交變電流的i-t圖像,則該交變電流的有效值為()A.4AB.22AC.83D.2306.(多選)(交流電路及瞬時值表達式)理想電壓表和理想電流表與兩個相同的燈泡連成如圖甲所示的電路,接在正弦交變電源上,每個燈泡的電阻R=110Ω。圖乙是交變電源輸出電壓u隨時間t變化的圖像,則下列選項正確的是()A.電流表讀數(shù)是1AB.電壓表讀數(shù)是311VC.每個燈泡兩端的電壓隨時間變化的規(guī)律是UR=311cos100πt(V)D.通過每個燈泡的電流隨時間變化的規(guī)律是i=2cos100πt(A)7.(交流電的四值問題)如圖所示,在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動的單匝矩形線圈的周期為T,轉(zhuǎn)軸O1O2垂直于磁場方向,線圈電阻為2Ω。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.線圈中感應(yīng)電流的有效值為2AB.任意時刻線圈中的感應(yīng)電動勢為e=4cos2πTtC.任意時刻穿過線圈的磁通量為Φ=Tπsin2πTD.從圖示位置開始到線圈轉(zhuǎn)過60°的過程中,線圈中的平均電流為0.5A素養(yǎng)綜合練8.(多選)如圖甲所示,將阻值為R=5Ω的電阻接到內(nèi)阻不計的正弦交變電源上,電流隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示,電流表串聯(lián)在電路中測量電流的大小。對此,下列說法正確的是()A.電阻R兩端電壓變化規(guī)律的函數(shù)表達式為u=2.5sin200πt(V)B.電阻R消耗的電功率為1.25WC.如圖丙所示,若此交變電流由一矩形線框在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生,當(dāng)線圈的轉(zhuǎn)速提升一倍時,電流表的示數(shù)為1AD.這一交變電流與圖丁所示電流比較,其有效值之比為19.如圖所示,平行金屬板M、N的板長和板間距離都是l,N極板接地。電子束從靜止開始,經(jīng)電壓U0加速后,沿M、N的中線連續(xù)不斷地從左端射入兩板間。電子電荷量為e,質(zhì)量為m。不考慮重力和電子間的相互作用力。若在M、N間加上頻率較低的正弦交變電壓,使每個電子通過極板間的時間遠小于交變電壓的周期,已知在交變電壓的每個周期內(nèi),射入的電子束中恰好有三分之一打在M板上。(1)試畫出交變電壓的u-t圖像(畫出一個周期即可),并在圖像上用陰影標(biāo)出電子能夠穿過板間的時間(相應(yīng)的時刻可用t1、t2、t3……表示)。(2)求該交變電壓的有效值U。10.如圖所示,在坐標(biāo)xOy平面內(nèi)存在B=2.0T的勻強磁場,OA與OCA為置于豎直平面內(nèi)的光滑金屬導(dǎo)軌,其中OCA滿足曲線方程x=0.50sinπ5y(m),C為導(dǎo)軌的最右端,導(dǎo)軌OA與OCA相交處的O點和A點分別接有體積可忽略的定值電阻R1和R2,其中R1=4.0Ω、R2=12.0Ω?，F(xiàn)有一足夠長、質(zhì)量m=0.10kg的金屬棒MN在豎直向上的外力F作用下,以v=3.0m/s的速度向上勻速運動,設(shè)棒與兩導(dǎo)軌接觸良好,除電阻R1、R2外其余電阻不計,g取10m/s2(1)金屬棒MN在導(dǎo)軌上運動時感應(yīng)電流的最大值;(2)外力F的最大值;(3)金屬棒MN滑過導(dǎo)軌OC段,整個回路產(chǎn)生的熱量。▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁課時規(guī)范練35交變電流的產(chǎn)生及其描述1.D由題意可知,線圈ab邊和cd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值都為e0,因此單匝矩形線圈總電動勢最大值為2e0,又因為發(fā)電機線圈共N匝,所以發(fā)電機線圈中總電動勢最大值為2Ne0,根據(jù)閉合電路歐姆定律可知,在不計線圈內(nèi)阻時,輸出電壓等于感應(yīng)電動勢的大小,即其峰值為2Ne0,故選項A、B錯誤;又由題意可知,若從圖示位置開始計時,發(fā)電機線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為正弦式交變電流,由其有效值與峰值的關(guān)系可知,U=Um2,即U=2Ne2.A線圈繞垂直于磁場方向的軸轉(zhuǎn)動產(chǎn)生交變電流,產(chǎn)生的電流、電動勢及線圈各邊所受安培力大小與轉(zhuǎn)軸所在位置無關(guān),故A正確,B、D錯誤;題中圖示時刻產(chǎn)生電流的方向為a→d→c→b→a,故C錯誤。3.B設(shè)線圈ab邊的邊長l1,bc邊的邊長l2。當(dāng)線圈平面與磁場方向平行時,線圈中的感應(yīng)電動勢最大,有Em=2nBl1ω·l22=nBl1l2ω=nBSω=62V,所以有效值為6V,