高考物理一轮复习 专题47 交变电流的产生及描述（练）（含解析）.doc

专题47 交变电流的产生及描述 1如图表示一交流电的电流随时间而变化的图象，此交流电的有效值是： （ ）a 35a b c d 5a【答案】d【解析】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：i=5a；故选d.【名师点睛】对于非正弦式电流可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；此题是基础题.2一个小型电热器若接在输出电压为100 v的直流电源上，消耗电功率为p；若把它接在某个正弦式交流电源上，其消耗的电功率为. 如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为： （ ）a5 0v b100 v c520 v d1020 v【答案】b【名师点睛】此题是对交流电的有效值及最大值的考查；要理解交流电有效值的含义，同时知道对于交变电流，求解热量、电功和电功率等与热效应有关的量，都必须用有效值。3某正弦式交变电流的电流i随时间t变化的图像如图所示由图可知： （ ）a电流的有效值为10 a b电流的最大值为10 ac该交流电的周期为0.03 s d该交流电的频率为0.02 hz【答案】a【解析】根据图象，该交流电的最大电流为，周期为0.02s，故bc错误；电流有效值：，故a正确；该交流电的频率为：，故d错误；故选a.【名师点睛】本题考查的是学生读图的能力，根据图象读出交流电的最大值和周期，再逐项计算即可；注意正弦交流电的最大值等于有效值的倍. 4（多选）一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电动势e=(v)，那么： （ ）a该交变电流的频率是50 hzb当t = 0时，线圈平面恰好位于中性面c当时，e有最大值d该交变电流电动势的有效值为v【答案】ab【名师点睛】本题考查了交流电的描述，根据交流电的表达式，可知知道其最大值，以及线圈转动的角速度等物理量，然后进一步求出其它物理量，如有效值、周期、频率等，解题时要明确交流电表达式中各个物理量的含义。5如图甲所示，固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一个小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场已知线圈的匝数n100匝，总电阻 r1.0 ，所围成的矩形的面积s0.040 m2，小灯泡的电阻r9.0 ，磁感应强度随时间按图乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式为enbmscost，其中bm为磁感应强度的最大值，t为磁场变化的周期，不计灯丝电阻随温度的变化，求：(1)线圈中产生的感应电动势的最大值；(2)小灯泡消耗的电功率；(3)在0时间内，通过小灯泡的电荷量甲 乙【答案】(1)8.0 v(2)2.88 w(3)4.0103 c【名师点睛】此题考查了交流电的有效值、平均值及其应用；要知道求解交变电流的电功率时要用有效值在电磁感应中通过导体截面的电量经验公式是，可以在推导的基础上记住。1闭合线圈在匀强磁场中匀速转动，产生正弦式电流 iimsint，若保持其他条件不变，使发电机线圈匝数及转速各增加一倍，则电流的变化规律为： （ ）a i2imsin2t b i4imsin2t c i2imsint d i4imsint【答案】b【解析】交流发电机产生的交变电动势的表达式e=emsint=nbs（2n）sin（2n）t当n和n都增加一倍时，e=4nbs（2n）sin（4n）t=4emsin2t产生正弦式电流，所以acd错误，b正确故选b.【名师点睛】此题考查交流电的变化规律；解题时要理解交流发电机产生的交变电动势的表达式e=emsint=nbs（2n）sin（2n）t，知道其中各个量的含义。2一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交流电的图像如图所示，由图可以知道： （ ）a、时刻线圈处于中性面位置b、时刻穿过线圈的磁通量为零c、该交流电流有效值为d、该交流电流频率为【答案】b【名师点睛】本题关键是明确：当线圈位于中性面时，感应电动势最小，为零；当线圈与中性面垂直时，感应电动势最大。3两个相同的电阻分别通以如图1所示的正弦式交流电和方波形交变电流，两种交变电流的最大值相等，周期相等。则在一个周期内，正弦式交流在电阻上产生的焦耳热q1与方波式交流在电阻上产生的焦耳热q2之比等于： （ ）a31 b12 c21 d43【答案】b【解析】两种交变电流的最大值为im对于正弦式电流有效值为：对于方波，有效值为：i2=im根据焦耳定律得：q1=i12rt q2=i22rt 则 q1：q2=1：2，故选b.【名师点睛】对于交变电流，求解热量、电功和电功率等与热效应有关的量，都必须用有效值；而交流电的有效值就是让直流电和交流电通过相同的电阻，如果在相同时间内产生相同的热量，则此直流电的值等于交流电的有效值. 4（多选）图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为b的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴oo匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与阻值为r10 的电阻连接，与电阻r并联的交流电压表为理想电表，示数是100 v图乙是穿过矩形线圈的磁通量随时间t变化的图像，线圈电阻忽略不计，则下列说法正确的是： （ ）甲乙a电阻r上的电功率为10 00wb0.02 s时r两端的电压瞬时值为零cr两端的电压u随时间t变化的规律是u141.4 cos 100t(v)d通过r的电流i随时间t变化的规律是i10cos 100t(a)【答案】ac【名师点睛】解决本题的关键知道正弦式交流电峰值的表达式em=nbs，以及知道峰值、有效值、平均值和瞬时值的区别掌握瞬时值表达式，尤其注意的是表达式是正弦还是余弦的判断，当线圈平面在中性面开始计时时，此时电动势为零，瞬时值表达式是正弦形式.5交流发电机转子有匝线圈，每匝线圈所围面积为s，匀强磁场的磁感应强度为b，匀速转动的角速度为，线圈内电阻为，外电路电阻为r，当线圈由图中实线位置匀速转动到达虚线位置过程中，求：（1）通过r的电荷量为多少？（2）r上产生电热为多少？（3）外力做的功w为多少？【答案】（1）；（2）；（3）【名师点睛】本题要求知道：计算电荷量应该用电流的平均值；求电热应该用有效值同时一定要学会用能量转化和守恒定律来分析功和能。1【2017天津卷】（多选）在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。设线圈总电阻为2 ，则： （ ）at=0时，线圈平面平行于磁感线bt=1 s时，线圈中的电流改变方向ct=1.5 s时，线圈中的感应电动势最大d一个周期内，线圈产生的热量为【答案】ad【名师点睛】本题要正确理解正弦交变电流的规律和法拉第电磁感应定律。2【2017江苏卷】（多选）某音响电路的简化电路图如图所示，输入信号既有高频成分，也有低频成分，则： （ ）（a）电感l1的作用是通高频（b）电容c2的作用是通高频（c）扬声器甲用于输出高频成分（d）扬声器乙用于输出高频成分【答案】bd【解析】电感线圈对交流电的阻碍作用由感抗描述，频率越高阻碍作用越大，对输入端的高频和低频交流信号的作用是通低频阻高频，所以a错误；电容对交流电的阻碍作用，频率越高阻碍作用越小，所以是通高频阻低频，故bd正确；c错误【名师点睛】本题主要考查电感、电容对交流电的阻碍作用，即感抗、容抗的大小与什么因素有关，记住这个问题不难解决3【2015四川4】小型手摇发电机线圈共n匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴oo，线圈绕oo匀速转动，如图所示。矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压： （ ）a峰值是e0 b峰值是2e0 c有效值是 d有效值是【答案】d【名师点睛】熟知并理解教材中正弦式交变电流的产生原理，能自己熟练推导该交变电流的瞬时值表达式。【方法技巧】（1）高三复习要能不忘回归教材，千万不能“舍本求