2020版高考物理一轮复习课后限时集训30交变电流的产生及描述新人教版.docx

课后限时集训(三十) 交变电流的产生及描述(建议用时：40分钟)基础对点练题组一：交变电流的产生1.一边长为L的正方形单匝线框绕垂直于匀强磁场的固定轴转动，线框中产生的感应电动势e随时间t的变化情况如图所示。已知匀强磁场的磁感应强度为B，则结合图中所给信息可判定()At1时刻穿过线框的磁通量为BL2Bt2时刻穿过线框的磁通量为零Ct3时刻穿过线框的磁通量变化率为零D线框转动的角速度为Dt1时刻，感应电动势最大，穿过线框的磁通量应为零，A错误；t2时刻，穿过线框的磁通量最大，为mBL2，B错误；t3时刻，感应电动势最大，则磁通量变化率也最大，C错误；交变电流的最大值为EmBL2，则，D正确。2(2019合肥模拟)一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动。在转动过程中，线框中的最大磁通量为m，最大感应电动势为Em，下列说法中正确的是()A当磁通量为零时，感应电动势也为零B当磁通量减小时，感应电动势也减小C当磁通量等于0.5m时，感应电动势等于0.5EmD角速度等于D根据正弦式交变电流的产生及其变化规律，当磁通量最大时，感应电动势为零；当磁通量减小时，感应电动势在增大，磁通量减为零时，感应电动势最大，由此可知A、B项错误；设从线框位于中性面开始计时，则有eEmsin t，式中EmBS，因mBS，故角速度，D项正确；设e0.5Em，则解出t，此时BScos BSm，所以C项错误。3(2019抚顺模拟)如图甲所示，在匀强磁场中，两个匝数相同的正方形金属线圈分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势e随时间t变化的图象如图乙中曲线a、b所示，则()甲乙At0时刻，两线圈均处于垂直于中性面的位置Ba、b对应的线圈转速之比为23Ca、b对应的两线圈面积之比为11D若只改变两线圈的形状(匝数不变)，则两线圈电动势的有效值之比一定不变Ct0时刻，两线圈感应电动势均为零，故两线圈均处于中性面的位置，选项A错误；由图线可知，两线圈的周期之比TaTb23；故根据n可知a、b对应的线圈转速之比为32，选项B错误；根据EmNBS，；则，选项C正确；若只改变两线圈的形状(匝数不变)，则两线圈的面积可能要变化，故感应电动势的最大值可能要变化，电动势的有效值之比可能变化，选项D错误。题组二：描述交变电流的物理量4(多选)理想变压器原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u随时间t变化的规律如图所示，原、副线圈匝数比n1n2100，副线圈只接入一个R10 的电阻，则()A与电阻R并联的电压表示数为3.11 VB流过电阻R的电流最大值为0.311 AC变压器的输入功率为0.484 WD一个周期内，电阻R上产生的热量为9.68103 JBCD由题图知，变压器原线圈两端电压的有效值为220 V，由知，电压表的示数为2.2 V，A错误；流过R的最大电流Im0.311 A，B正确；电流有效值为0.22 A，R消耗的功率PU2I2.20.22 W0.484 W，C正确；一个周期内R产生的热量QI2RT9.68103 J，D正确。5.如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B。电阻为R、半径为L、圆心角为45的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O轴以角速度匀速转动(O轴位于磁场边界)。则线框内产生的感应电流的有效值为()A.BC.D.D线框的转动周期为T，而线框转动一周只有的时间内有感应电流，此时感应电流的大小为I，根据电流的热效应有RIRT，解得I有，故D正确。6(多选)如图甲所示为一交变电压随时间变化的图象，每个周期内，前二分之一周期电压恒定，后二分之一周期电压按正弦规律变化。若将此交流电连接成如图乙所示的电路，电阻R阻值为100 ，则()甲乙A理想电压表读数为100 VB理想电流表读数为0.75 AC电阻R消耗的电功率为56 WD电阻R在100秒内产生的热量为5 625 JBD根据电流的热效应，一个周期内产生的热量QT，解得U75 V，A错误；电流表读数I0.75 A，B正确；电阻R消耗的电功率PI2R56.25 W，C错误；在100秒内产生的热量QPt5 625 J，D正确。7.(多选)(2019大庆检测)如图所示，N匝矩形导线框在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴OO匀速转动，线框面积为S，线框的电阻、电感均不计，外电路接有电阻R、理想电流表A和二极管D。电流表的示数为I，二极管D具有单向导电性，即正向电阻为零，反向电阻无穷大。下列说法正确的是()A导线框转动的角速度为B导线框转动的角速度为C导线框转到图示位置时，线框中的磁通量最大，瞬时电动势为零D导线框转到图示位置时，线框中的磁通量最大，瞬时电动势最大AC导线框产生的最大感应电动势EmNBS；根据二极管的特点可知，在一个周期内有半个周期回路中有电流，根据交流电电流的热效应可知2RI2RT，解得，故A正确，B错误；导线框转到图示位置时，导线框位于中性面处，导线框中的磁通量最大，瞬时电动势为零，故C正确，D错误。考点综合练8.(多选)(2019桂林模拟)如图所示，电路中的电阻的阻值为R100 ，电流表为理想电流表，在a、b之间接入电压U220sin 100t(V)的交流电源，则()A电流表的示数为2.2 ABt0.01 s时，电流表的示数为零C若产生该交流电的发电机的线框转速提高一倍，其他条件不变，则电流表的示数也增大一倍D若将电阻换成200 ，则电源的输出功率变为原来的两倍AC根据U220sin 100 t(V)可知，电压的最大值为Um220 V，有效值为U220 V，电流的有效值为I A2.2 A，电流表测量电流的有效值，即电流表的示数为2.2 A，故A正确；因为电流表显示的是有效值，不随时间变化，所以t0.01 s时，电流表的示数为2.2 A，故B错误；若产生该交流电的发电机的线框转速提高一倍，其他条件不变，由EmnBS知，电动势的最大值增大一倍，由闭合电路欧姆定律知，电路中电流增大一倍，则电流表的示数也增大一倍，故C正确；若将电阻换成200 ，由P可知，U不变，电源的输出功率变为原来的一半，故D错误。9(2019厦门模拟)如图甲所示电路，已知电阻R1R2R，和R1并联的D是理想二极管(正向电阻可视为零，反向电阻为无穷大)，在A、B之间加一个如图乙所示的交变电压(电压为正值时，UAB0)。由此可知()甲乙A在A、B之间所加的交变电压的周期为2 sB在A、B之间所加的交变电压的瞬时值表达式为u20sin 50t(V)C加在R1上电压的有效值为10 VD加在R2上电压的有效值为5 VD由图象可得交流电的周期T0.02 s，故A错误；电压最大值为Um20 V，交变电压的瞬时值表达式为uUmsin t20sin t(V)20sin 100t(V)，故B错误；因为是交流电，所以应该分两种情况考虑：当A点电势高于B点电势时二极管导通即R1被短路，R2电压为电源电压 V20 V；当B点电势高于A点电势时二极管截止，R1、R2串联分压，即对R1有T，解得U15 V，对R2有：T，解得U25 V，故C错误，D正确。10.(2019潍坊模拟)如图所示为某小型交流发电机的示意图，其矩形线圈abcd的面积为S0.03 m2，共有10匝，线圈总电阻为r1 ，线圈处于磁感应强度大小为 T的匀强磁场中，可绕与磁场方向垂直的固定对称轴OO转动，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路电阻R9 的连接。在外力作用下线圈以10 rad/s绕轴OO匀速转动时，下列说法中正确的是()A电阻R的发热功率是3.6 WB交流电流表的示数是0.6 AC用该交流发电机给电磁打点计时器供电时，打点的时间间隔一定为0.02 sD如果将电阻R换成标有“6 V3 W”字样的小灯泡，小灯泡能正常工作B感应电动势最大值EmnBS10100.03 V6 V，电动势有效值E6 V；电路中的电流I A0.6 A，则交流电流表的示数是0.6 A，选项B正确；电阻R的发热功率是PRI2R3.24 W，选项A错误；交流电的周期T s0.2 s，则用该交流发电机给电磁打点计时器供电时，打点的时间间隔一定为0.2 s，选项C错误；如果将电阻R换成标有“6 V3 W”字样的小灯泡，灯泡的电阻RL 12 ，灯泡两端的电压ULRL12 V5.54 V，故小灯泡不能正常工作，选项D错误。11(2019大冶模拟)发电机转子是匝数n100，边长L20 cm的正方形线圈，其置于磁感应强度B0.5 T的匀强磁场中，绕着垂直磁场方向的轴以100 rad/s的角速度转动，当转到线圈平面与磁场方向垂直时开始计时。线圈的电阻r1 ，外电路电阻R99 。试求：(1)写出交变电流瞬时值表达式；(2)外电阻上消耗的功率；(3)从计时开始，线圈转过过程中，通过外电阻的电荷量是多少？解析：(1)电动势的最大值EmnBL2628 V根据闭合电路欧姆定律得Im6.28 A故交变电流瞬时值表达式i6.28sin 100t(A)。(2)电流的有效值IIm由PI2R得外电阻上的消耗功率PR1.95103 W。(3)从计时开始到线圈转过过程中，平均感应电动势由En得nn平均电流：通过外电阻的电荷量qt1102 C。答案：(1)i6.28sin 100t(A)(2)1.95103 W(3)1102 C12.(2019开封模拟)如图所示，一个半径为r的半圆形线圈，以直径ab为轴匀速转动，转速为n，ab的左侧有垂直于纸面向里(与ab垂直)的匀强磁场，磁感应强度为B。M和N是两个集流环，负载电阻为R，线圈、电流表和连接导线的电阻不计，求：(1)感应电动势的最大值；(2)从图示位置起转过周期的时间内负载电阻R上产生的热