《2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第十一章 第1節(jié) 交變電流的產(chǎn)生和描述練習(xí)（含解析）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第十一章 第1節(jié) 交變電流的產(chǎn)生和描述練習(xí)（含解析）（9頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第1節(jié)　交變電流的產(chǎn)生和描述 1.(2019·安徽合肥模擬)一單匝閉合線框在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動.在轉(zhuǎn)動過程中,線框中的最大磁通量為Φm,最大感應(yīng)電動勢為Em,下列說法中正確的是(　D　) A.當(dāng)磁通量為零時(shí),感應(yīng)電動勢也為零 B.當(dāng)磁通量減小時(shí),感應(yīng)電動勢也減小 C.當(dāng)磁通量等于0.5Φm時(shí),感應(yīng)電動勢等于0.5Em D.角速度ω等于 解析:根據(jù)正弦式交變電流的產(chǎn)生及其變化規(guī)律,當(dāng)磁通量最大時(shí),感應(yīng)電動勢為零;當(dāng)磁通量減小時(shí),感應(yīng)電動勢在增大,磁通量減為零時(shí),感應(yīng)電動勢最大,由此可知A,B項(xiàng)錯誤;設(shè)從線框位于中性面開始計(jì)時(shí),則有e=Emsin ωt,式

2、中Em=BSω,因Φm=BS,故角速度ω=,D項(xiàng)正確;設(shè)e=0.5Em,則解出ωt=,此時(shí)Φ=B·Scos =BS=Φm,所以C項(xiàng)錯誤. 2.(2019·甘肅天水模擬)如圖所示,實(shí)驗(yàn)室一臺手搖交流發(fā)電機(jī),內(nèi)阻r=1.0 Ω,外接R=9.0 Ω的電阻.閉合開關(guān)S,當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子以某一轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動時(shí),產(chǎn)生的電動勢e=10sin 10π t(V)則(　D　) A.該電動勢的有效值為10 V B.該交變電流的頻率為10 Hz C.外接電阻R所消耗的電功率為10 W D.電路中理想交流電流表的示數(shù)為1.0 A 解析:交變電流的頻率f= Hz=5 Hz,故B錯誤;該電動勢的最大值為10 V,

3、有效值是10 V,選項(xiàng)A錯誤;外接電阻R消耗的功率P== W= W,故C錯誤;電路中電流為I== A=1 A,則理想交流電流表的示數(shù)為1.0 A,故D正確. 3.(2019·北京清華附中高三模擬)有A,B兩個完全相同的電熱器,A通以圖(甲)所示的交變電流,B通以圖(乙)所示的交變電流,則兩電熱器的電功率之比PA∶PB等于(　A　) A.2∶1 B.1∶1 C.∶1 D.1∶2 解析:(甲)是交變電流,但其有效值為I0,因?yàn)樗那鞍雮€周期與后半個周期的電流都是等大的;(乙)是正弦交變電流,它的有效值為,則PA∶PB=(I0)2R∶()2R=2∶1,故選項(xiàng)A正確. 4.(201

4、9·江西南昌高三模擬)兩矩形線圈分別在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢e隨時(shí)間t的變化關(guān)系分別如圖中甲、乙所示,則下列說法正確的是(　C　) A.兩交變電流的頻率之比f甲∶f乙=1∶2 B.兩交變電流電動勢的有效值之比E甲∶E乙=3∶1 C.t=1 s時(shí),兩線圈中的磁通量的變化率均為零 D.t=1 s時(shí),兩線圈均處在與中性面垂直的位置上 解析:由題圖可見T乙=2T甲,則f甲∶f乙=2∶1,A錯誤.E甲∶E乙=E甲m∶E乙m=1∶3,B錯誤.e∝,t=1 s時(shí)e=0,故=0,C正確.e=0說明線圈處在中性面的位置上,D錯誤. 5.(2019·陜西黃陵高三

5、考前模擬)如圖(甲)所示,匝數(shù)n=100,邊長L=0.1 m的正方形線框置于勻強(qiáng)磁場中,現(xiàn)讓線框垂直磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動,如圖(乙)為計(jì)時(shí)開始后,通過線框的磁通量隨時(shí)間變化的圖像,則(　A　) A.線框中感應(yīng)電動勢有效值為10π V B.線框兩端電壓瞬時(shí)值為u=20π sin50πt V C.勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為4×10-3 T D.t=0時(shí)刻線框恰好位于中性面處 解析:由Φm=BS,得4×10-3=B×0.1×0.1,故B=0.4 T,選項(xiàng)C錯誤.線圈在磁場中繞垂直于磁場的軸轉(zhuǎn)動時(shí)產(chǎn)生正弦式交變電流,電動勢最大值Em=nBSω=nΦ·=100×4×10-3× V=20π V,

6、 有效值為E==10π V,故A正確;如題圖所示,線圈應(yīng)是從垂直于中性面位置開始計(jì)時(shí),故電壓瞬時(shí)值應(yīng)為u=20π cos 50πt,B,D錯誤. 6.(2018·廣東廣州華南師大附中三模)將硬導(dǎo)線中間一段折成不封閉的半圓形,其半徑為l.它在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向如圖的勻強(qiáng)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,外電路有額定功率為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(jì),燈泡的電阻應(yīng)為(　A　) A. B. C. D. 解析:根據(jù)最大感應(yīng)電動勢Em=NBSω可得,最大感應(yīng)電動勢為Em=B?πl(wèi)2·2πn=Bπ2l2n, 所以電動勢有效

7、值為E==Bπ2l2n, 燈泡兩端電壓U=E,由P=可得,燈泡的電阻R==,所以A正確. 7.(2018·遼寧沈陽高三第三次模擬)如圖所示,磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為B和2B的勻強(qiáng)磁場區(qū)域是緊鄰的,磁場方向垂直于紙面向里,單匝矩形線圈的ab邊剛好位于兩個磁場的分界處,線圈以ab邊為轉(zhuǎn)軸按圖示方向勻速轉(zhuǎn)動.已知線圈轉(zhuǎn)動的角速度為ω,ab邊長為l1,ad邊長為l2,則線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的有效值為(　B　) A.Bl1l2ω B.Bl1l2ω C.Bl1l2ω D.Bl1l2ω 解析:從圖示位置開始,線圈在磁場中轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生交變電流的電壓隨時(shí)間變化的圖像如圖所示,兩部分最大瞬時(shí)電壓

8、分別為Em1=Bl1l2ω,Em2=2Bl1l2ω,根據(jù)有效值定義可知:·+·=·T,解得U=Bl1l2ω,B正確. 8.(2018·四川成都樹德中學(xué)高三下學(xué)期適應(yīng)性考試)(多選)如圖所示,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5 T,邊長L=10 cm的正方形線圈共100匝,線圈總電阻r=1 Ω,線圈繞垂直于磁感線的對稱軸OO'勻速轉(zhuǎn)動,角速度ω=2π rad/s,外電路中的電阻R=4 Ω,π取3.14,則(　AC　) A.線圈轉(zhuǎn)動一周產(chǎn)生的總熱量為0.99 J B.感應(yīng)電動勢的最大值為31.4 V C.由圖示位置轉(zhuǎn)過60°的過程中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢為2.6 V D.從圖示位置開始

9、的周期內(nèi)通過R的電荷量為0.87 C 解析:感應(yīng)電動勢的最大值為Em=NBSω=100×0.5×0.12×2π V=π V,故B錯誤; 周期為T==1 s,線圈轉(zhuǎn)動一周產(chǎn)生的總熱量為 Q=T=×1 J= J=0.99 J,故A正確; 由圖示位置轉(zhuǎn)過60°,產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢 E=n= V= V≈2.6 V,故C正確; 從圖示位置開始的周期內(nèi), 平均電動勢=n,則平均電流=,則通過電阻R的電荷量q=·Δt= ,而ΔΦ=B·Ssin ,代入數(shù)據(jù)得q=0.086 6 C,故選項(xiàng)D錯誤. 9.一個交流電動機(jī)的內(nèi)電阻r=2 Ω,與R=8 Ω的電阻串聯(lián)接在線圈上,如圖所示.已知線圈面積為

10、 m2,共100匝,線圈的電阻為2 Ω,線圈在B= T的勻強(qiáng)磁場中繞OO'以轉(zhuǎn)速n=600 r/min勻速轉(zhuǎn)動時(shí),在合上開關(guān)S后電動機(jī)正常工作時(shí),電壓表的示數(shù)為100 V,求: (1)感應(yīng)電動勢的最大值. (2)電動機(jī)正常工作時(shí)的輸出功率. 解析:(1)線圈轉(zhuǎn)動時(shí)產(chǎn)生的電動勢的最大值為 Em=NBSω=100×××2π× V=200 V. (2)因?yàn)槭钦医蛔冸娏?故有效值為E==200 V. 設(shè)線圈的電阻為r, 則電路中的電流I為I==10 A 電動機(jī)正常工作時(shí)的輸出功率為 P=UI-I2r=800 W. 答案:(1)200 V　(2)800 W 10.(多選)

11、如圖(甲)所示,兩根間距L=0.4 m的平行金屬導(dǎo)軌水平放置,導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì),整個裝置處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度B= T,導(dǎo)軌右端非磁場區(qū)域連接一個電路,電表均為理想電表,一根導(dǎo)體棒ab置于導(dǎo)軌上,導(dǎo)體棒電阻r=10 Ω,始終與導(dǎo)軌良好接觸.若導(dǎo)體棒沿平行于導(dǎo)軌的方向在PQ和MN之間運(yùn)動,其速度圖像如圖(乙)的正弦曲線所示,電阻R=10 Ω,則下列判斷正確的有(　AB　) A.導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大值為4 V B.交流電壓表讀數(shù)為2 V,交流電流表示數(shù)為0.2 A C.電阻R在1分鐘內(nèi)產(chǎn)生的熱量為42 J D.增大導(dǎo)體棒運(yùn)動的頻率,其他條件不變,電壓表示數(shù)將變大

12、 解析:由(乙)圖得速度隨時(shí)間表達(dá)式v=10sin t=10sin t=10sin 10πt,導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢瞬時(shí)值表達(dá)式:e=BLv=×0.4×10sin 10πt (V)=4sin 10πt (V).感應(yīng)電動勢最大值為Em=4 V,有效值為E==4 V.根據(jù)閉合電路歐姆定律得I==0.2 A,則交流電流表示數(shù)為I2== A=0.2 A.由于電阻R為10 Ω,則其兩端電壓U= 2 V,即交流電壓表讀數(shù)為2 V,故A,B正確.電阻R在1分鐘內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q=I2Rt=0.22×10×60 J=24 J,故C錯誤.增大導(dǎo)體棒運(yùn)動的頻率,導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大值不變,有效值不變,則電壓

13、表示數(shù)不變,故D錯誤. 11.(2018·湖北黃岡中學(xué)第三次模擬)(多選)如圖所示,電阻為r的矩形線圈面積為S,在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動.勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,t=0時(shí)刻線圈平面與磁場垂直,各電表均為理想交流電表,則(　ACD　) A.滑片P下滑時(shí),電壓表的讀數(shù)變大 B.圖示位置線圈中的感應(yīng)電動勢最大 C.線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過180°的過程中,電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為 D.1 s內(nèi)流過R的電流方向改變次 解析:P下滑時(shí)外電阻變大,電流變小,內(nèi)電壓變小,外電壓變大,則電壓表的讀數(shù)變大,A正確;圖示位置為中性面,電動勢為0,故B錯誤;電動勢最大值Em=BSω,

14、則由圖示位置轉(zhuǎn)過180°電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為Q=[]2R·=,故C正確.1 s所完成的周期數(shù)是=,每個周期電流方向改變2次,1 s內(nèi)流過R的電流方向改變次,故D正確. 12.(2018·福建廈門外國語學(xué)校高三5月考試)(多選)如圖所示,在同一水平面內(nèi)有兩根足夠長的光滑水平金屬導(dǎo)軌,間距為20 cm,電阻不計(jì),其左端連接一阻值為10 Ω的定值電阻.兩導(dǎo)軌之間存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度為1 T的勻強(qiáng)磁場,磁場邊界虛線由多個正弦曲線的半周期銜接而成,磁場方向如圖所示.一接入電阻阻值為10 Ω的導(dǎo)體棒AB在外力作用下以10 m/s的速度勻速向右運(yùn)動,交流電壓表和交流電流表均為理想電表,則(　AD　)

15、A.電壓表的示數(shù)是1 V B.電流表的示數(shù)是 A C.導(dǎo)體棒運(yùn)動到圖示虛線CD位置時(shí),電流表示數(shù)為零 D.導(dǎo)體棒上消耗的熱功率為0.1 W 解析:回路中產(chǎn)生的是正弦交變電流,故感應(yīng)電動勢的最大值為 Em=BLv=1×20×10-2×10 V=2 V, 則電動勢的有效值E==2 V, 電壓表測量R兩端的電壓,則U=E=1 V, 電流表的示數(shù)為有效值,I== A=0.1 A,故A正確,B錯誤;電流表示數(shù)為有效值,一直為0.1 A,故C錯誤;導(dǎo)體棒上消耗的熱功率P=I2R= 0.01×10 W=0.1 W,故D正確. 13.如圖所示,水平導(dǎo)體棒ab質(zhì)量為m、長為L、電阻為R0,其兩

16、個端點(diǎn)分別搭接在豎直平行放置的兩光滑金屬圓環(huán)上,兩圓環(huán)半徑均為r,電阻不計(jì),阻值為R的電阻用導(dǎo)線與圓環(huán)相連接,理想交流電壓表V接在電阻兩端,整個空間有磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場,導(dǎo)體棒ab在外力F作用下以角速度ω繞兩圓環(huán)的中心軸OO'勻速轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生正弦交變電流,已知重力加速度為g.求: (1)導(dǎo)體棒ab沿環(huán)運(yùn)動過程中受到的安培力最大值Fm; (2)電壓表的示數(shù)U和導(dǎo)體棒從環(huán)的最低點(diǎn)運(yùn)動到與環(huán)心等高處過程中通過電阻R的電荷量q; (3)導(dǎo)體棒ab從環(huán)的最低點(diǎn)運(yùn)動半周到最高點(diǎn)的過程中外力F做的 功W. 解析:當(dāng)導(dǎo)體棒經(jīng)過最低點(diǎn)和最高點(diǎn)時(shí),此時(shí)導(dǎo)體棒垂直切割磁感線,產(chǎn)生的

17、感應(yīng)電動勢最大,而求出安培力最大值. (1)導(dǎo)體棒ab產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動勢 Em=BLv=BLωr 根據(jù)歐姆定律可得 I= 受到的安培力最大值Fm=BIL 解得Fm=. (2)根據(jù)題意,導(dǎo)體棒在圓形軌道勻速轉(zhuǎn)動切割磁感線相當(dāng)于單匝線圈(單邊)轉(zhuǎn)動產(chǎn)生正弦交變電流,故電動勢的有效值為E=, 則通過電阻R的電流I=, 電壓表的示數(shù)U=IR 解得U= 導(dǎo)體棒從環(huán)的最低點(diǎn)運(yùn)動到與環(huán)心等高處過程產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢=, 通過電阻R的電荷量q=·Δt=·Δt, 導(dǎo)體棒此過程中掃過的面積為S=L·r, 故磁通量的變化量ΔΦ=B·S=BLr, 解得q=. (3)由最低點(diǎn)到最高點(diǎn)的過程安培力做的功為 W安=-I2(R+R0) 由動能定理得W+W安-mg·2r=0 則W=2mgr+. 答案:(1)　 (2)　 (3)2mgr+ - 9 -