高考物理一轮复习 专题47 交变电流的产生及描述（测）（含解析）.doc

专题47 交变电流的产生及描述【满分：110分 时间：90分钟】一、选择题(本大题共12小题，每小题5分，共60分。在每小题给出的四个选项中. 18题只有一项符合题目要求； 912题有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。)1矩形线框绕垂直于磁场的轴匀速转动产生交流电，电动势瞬时值表达式为（v），下列说法正确的是： （ ）a. t = 0时刻穿过线框的磁通量为最大b. 电动势的有效值vc. 交流电的周期为0.01sd. 若转速增大1倍，其它条件不变，则电动势瞬时值表达式为（v）【答案】a【名师点睛】对中性面的理解（1）中性面是与磁场方向垂直的平面，是假想的一个参考面（2）线圈平面位于中性面时，穿过线圈平面的磁通量最大，而磁通量的变化率为零，产生的感应电动势为零（3）线圈平面与中性面垂直时，穿过线圈平面的磁通量为零，但磁通量的变化率最大，产生的感应电动势最大（4）线圈每经过中性面一次，电流方向就改变一次，线圈转动一周，两次经过中性面，所以电流的方向改变两次2一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势随时间的变化如图所示,下面说法中正确的是： （ ）at1时刻通过线圈的磁通量为零bt2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大ct3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大d每当变换方向时，通过线圈的磁通量绝对值都为最大。【答案】d【名师点睛】矩形线圈中产生正弦式电流，当线圈通过中性面时，磁通量最大，感应电动势为零，电动势方向发生改变而当线圈与磁场平行时，磁通量为零，感应电动势最大，磁通量的变化率最大。3右图是一正弦交变式电流的电压图像，则此正弦交变式电流的频率和电压的有效值分别为： （ ）a、， b、，c、， d、，【答案】a【解析】由图可知，该交流电的电压最大值为，所以有效值为，周期为，所以，故选项a正确，选项bcd错误。【名师点睛】根据图象可读出该交流电的周期和最大值，然后根据频率和周期，最大值与有效值的关系可直接求解；要能根据图象获取有用信息，并能利用这些信息进行有关运算。4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. b. c. d.【答案】d【名师点睛】本题就是考查电流有效值的计算，本题的关键是对有效值定义的理解，让交流电和直流电通过相同的电阻，如果在相同时间内产生相同的热量，则交流电的有效值等于直流电的值；掌握好有效值的定义就可以计算出来了。5家用电子调光灯的调光原理是用电子线路将输入的正弦交流电的波形截去一部分来实现， 由截去部分的多少来调节电压， 从而实现灯光的亮度可调， 比过去用变压器调压方便且体积小 某电子调光灯经调整后电压波形如图所示， 则灯泡两端的电压为： （ ）a b c d【答案】b【解析】设交流电的有效值为u，将交流电与直流电分别通过相同电阻r，分析一个周期内热量：交流电；直流电；解得：，故选b.【名师点睛】求解交流电的有效值，从有效值的定义出发，根据电流的热效应：由一个周期内交变电流通过电阻r的产生热量与直流电通过电阻r一个周期内产生热量相等，求解有效值多用电表的示数为有效值。6如图所示，一矩形线圈 abcd 放置在匀强磁场中，并绕过 ab、 cd 中点的轴 oo以角速度逆时针匀速转动。若以线圈平面与磁场夹角=450时（如图）为计时起点，并规定当电流自 a 流向 b 时电流方向为正。则下列四幅图中正确的是： （ ）【答案】c【名师点睛】本题考查正弦交流电的产生过程、楞次定律等知识和规律，判断感应电流的方向可以用楞次定律，也可用右手定则；解题时要注意线圈转动的起点的位置；难度适中。7一小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势随时间的变化关系如图所示矩形线圈与阻值为10 的电阻构成闭合电路，若不计线圈电阻，下列说法中正确的是： （ ）at1时刻通过线圈的磁通量为零 bt2时刻感应电流方向发生变化ct3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大 d交变电流的有效值为a【答案】d【解析】t1时刻电动势为零，磁通量最大，故a错误；t2时刻感应电流方向也没有改变，故b错误；t3时刻电动势为零，通过线圈的磁通量变化率为零，故c错误；电压的有效值为，所以交变电流的有效值为，故d正确故选d.【名师点睛】解题时要知道：磁通量最大时电动势为零，磁通量为零时电动势最大，有效值等于最大值除以；本题考查了对交流电图象的认识，要具备从图象中获得有用信息的能力。8如图所示为一交流电压随时间变化的图象每个周期内，前三分之一周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定根据图中数据可得，此交流电压的有效值为： （ ）a7.5 v b 8 v c2 v d3 v【答案】c【名师点睛】正弦式交流电时，当时间轴上方与下方的图象不一样时，也是分段：前半周期时间的正弦式有效值等于最大值除以根号2，后半周期时间内的正弦式有效值等于最大值除以根号2然后再求出一个周期内的有效值。9右图表示一交流电的电流随时间变化的图像，下列说法正确的是： （ ）a该交流电的频率为50 b该交流电的频率为100c该交流电的有效值为5 d该交流电的有效值为【答案】ac【解析】由图可以看出周期，故频率为，故选项a正确，选项b错误；将交流与直流通过阻值都为r的电阻，设直流电流为i，则根据有效值的定义有：，解得：，故选项c正确，选项d错误。【名师点睛】根据有效值的定义求解取一个周期时间，将交流与直流分别通过相同的电阻，若产生的热量相同，直流的电流值，即为此交流的有效值；对于非正弦式电流可根据有效值的定义求解有效值常见题型，要熟练掌握。10如图所示，把电感线圈l、电容器c、电阻r分别与灯泡、串联后接在交流电源两极间，三盏灯亮度相同。若保持交流电源两极间的电压不变，仅使交流电的频率增大，则以下判断不正确的是： （ ）a、与线圈l连接的灯泡将变暗b、与电容器c连接的灯泡将变暗c、与电阻r连接的灯泡将变暗d、三盏灯的亮度都不会改变【答案】bcd【名师点睛】电感线圈对交流电的阻碍作用与交流电的频率成正比，电容对交流电的阻碍作用与交流电的频率成反比；记住电感线圈是通低频阻高频，电容是通交流，隔直流，即可解决此类题目。11如图所示，一个小型旋转式交流发电机，其矩形线圈的线框面积为s，共有n匝，总电阻为r，外电路上接有一个阻值为r的定值电阻、理想交流电流表a和二极管d。线圈以角速度在磁感应强度为b的匀强磁场中绕与磁场方向垂直的对称轴oo匀速运动，下列说法正确的是： （ ）a一个周期内通过r的电荷量br两端电压的有效值c交流电流表的示数一直在变化d若用一根导线连接m、n两点，电阻r上的功率不变【答案】ab【名师点睛】此题是对交流电的产生及交流电最大值、有效值的考查；对于交变电流，求解热量、电功和电功率要用交流电的有效值，而求解电量要用交流电的平均值；讨论电容器的耐压值时要用最大值；注意二极管d具有单向导电性，难度不大。12如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图象如图线b所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是： （ ）a交流电a的瞬时值为u=10sin5tv b线圈先后两次转速之比为2：3c交流电b电压的有效值为v d先后两次在t=0时刻穿过线圈的磁通量变化率均为零【答案】ad【解析】由图电压最大值um=10v，周期ta=0.4s，交流电压的瞬时值表达式为u=umsint=10sin5tv故a正确由图tb=0.6s，则线圈先后两次转速之比na：nb=tb：ta=3：2故b错误由电动势的最大值em=nbs，则两个电压最大之值比uma：umb= a：b=3：2，有效值ua：ub=3：2，则交流电b电压的有效值为故c错误t=0时刻u=0根据法拉第定律，磁通量变化率为零，而磁通量最大故d正确；故选ad.【名师点睛】本题考查对交流电压图象的理解能力关键是能从图线中获取信息；此题的难点在于第（3）问，要根据电动势最大值表达式研究电压有效值关系至于电压与磁能量的关系，根据法拉第电磁感应定律分析。二、非选择题（本大题共4小题，第13、14题每题10分；第15、16题每题15分；共50分）13（10分）如图所示，一个阻值为电阻与二极管串联。二极管正向导通时，电阻忽略不计；加反向电压时，认为电阻为无穷大。若、接入电压有效值为的正弦式交变电流，那么电阻r两端的电压最大值约为 v。电阻r的功率约为 w（结果保留三位有效数字）。【答案】，【名师点睛】本题关键要明确有效值与最大值的关系，由于有二极管，故要从有效值的定义角度去计算电功率。14（10分）如图所示线圈面积为 0.05 m2,共 100 匝,线圈总电阻为 r=1,外电阻r=9,线圈处于 b=2/(t)的匀强磁场中.当线圈绕 oo以转速 n=300 r/min 匀速转动时, 从线圈处于图示位置开始计时,求:（ 1）写出电动势的瞬时表达式.（ 2） 线圈转过 60时两交流电表的示数 u 和 i.（ 3）线圈转过 1/15 s 的过程中,通过电阻的电荷量 q.（ 4）线圈匀速转一圈回路产生的总热量 q.【答案】（1）e= 100sin 10tv ；(2) ； (3)(4)100j【名师点睛】本题考查交变电流规律的基本应用，注意交流电表测量的是交流电的有效值并能正确根据功能关系分析能量的转化关系；注意线圈转过 60时两交流电表的示数等于交流电的有效值；计算电热时要用有效值.15（15分）如图所示，交流发电机的矩形线圈abcd中，abcd50 cm，bcad30 cm，匝数n100匝，线圈电阻r0.2 ，外电阻r4.8 。线圈在磁感应强度b0.05 t的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴oo匀速转动，角速度100 rad/s。(1)求产生感应电动势的最大值。(2)若从图示位置开始计时，写出感应电流随时间变化的函数表达式。(3)交流电流表和交流电压表的示数各为多少？(4)此发电机的功率为多少？【答案】(1) ，(2) (3) ，；(4) 【名师点睛】本题考查交变电流的产生以及四值，要注意正确理解电量及电功的计算方法。16（15分）如图所示，一小型发电机内有匝矩形线圈，线圈面积，线圈电阻可忽略不计。在外力作用下矩形线圈在匀强磁场中，以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动，发电机