2012届高三物理一轮复习 交变电流的产生和描述测试 大纲人教版

用心 爱心 专心 1 20122012 版高三物理一轮复习版高三物理一轮复习 交变电流的产生和描述交变电流的产生和描述 1 1 小型交流发电机中小型交流发电机中 矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动 产生的感应电动势与时间呈正弦产生的感应电动势与时间呈正弦 函数关系函数关系 如图所示如图所示 此线圈与一个此线圈与一个 R 10R 10 的电阻构成闭合电路的电阻构成闭合电路 不计电路的其他电阻不计电路的其他电阻 下列下列 说法正确的是说法正确的是 A A 交变电流的周期为交变电流的周期为 0 1250 125 s s B B 交变电流的频率为交变电流的频率为 8 8 HzHz C C 交变电流的有效值为交变电流的有效值为2A A D D 交变电流的的最大值为交变电流的的最大值为 4 4 A A 解析解析 从图象中知从图象中知 T 0 25T 0 25 s s 则则 f 1 T 4f 1 T 4 Hz Hz 所以所以 ABAB 均错误均错误 交流电的有效值交流电的有效值 I I 20 2 RA A A 2 A A 所以所以 C C 正确正确 电流的最大值电流的最大值 I Im m 20 R 10 10 A A 则则 D D 错误错误 答案答案 C C 2 2 图图 1 1 图图 2 2 分别表示两种电压的波形分别表示两种电压的波形 其中图其中图 1 1 所示的电压按正弦规律变化所示的电压按正弦规律变化 下列说法正确的下列说法正确的 是是 A A 图图 1 1 表示交流电表示交流电 图图 2 2 表示直流电表示直流电 B B 两种电压的有效值相等两种电压的有效值相等 C C 图图 1 1 所示电压的瞬时值表达式为所示电压的瞬时值表达式为 u 311sin100 tu 311sin100 t V V D D 图图 1 1 所示电压经匝数比为所示电压经匝数比为 1010 1 1 的变压器变压后的变压器变压后 频率变为原来的频率变为原来的 1 10 解析解析 因大小和方向均随时间做周期性变化的电流为交流电因大小和方向均随时间做周期性变化的电流为交流电 故图故图 2 2 电压表示的也为交流电电压表示的也为交流电 A A 错误错误 由图象知由图象知 相同时间相同时间 U U1 1 U U2 2 故故 B B 错误错误 由图由图 1 1 知知 该交流电压是正弦交流电压该交流电压是正弦交流电压 U Um m 311 311 V T 2 10V T 2 10 2 2 s s 则瞬时值则瞬时值 u Uu Um msinsin 2 T t t V 311sin100 tV 311sin100 t V V 故故 C C 正确正确 因变压器变压后输入电因变压器变压后输入电 压与输出电压的频率相同压与输出电压的频率相同 故故 D D 错误错误 答案答案 C C 3 3 如图如图 a a 所示所示 一矩形线圈一矩形线圈 abcdabcd 放置在匀强磁场中放置在匀强磁场中 并绕过并绕过 abab cdcd 中点的轴中点的轴 OO OO 以角速度以角速度 用心 爱心 专心 2 逆时针匀速转动逆时针匀速转动 若以线圈平面与磁场夹角若以线圈平面与磁场夹角 45 45 时时 如图如图 b b 为计时起点为计时起点 并规定当电流自并规定当电流自 a a 流向流向 b b 时电流方向为正时电流方向为正 则下列四幅图中正确的是则下列四幅图中正确的是 解析解析 t 0 t 0 时线圈中感应电流方向为时线圈中感应电流方向为 c b a dc b a d 为负为负 经过经过 8 T 时时 线圈平面与磁场垂直线圈平面与磁场垂直 线圈中线圈中 瞬时电流为零瞬时电流为零 所以所以 D D 正确正确 A A B B C C 错误错误 答案答案 D D 4 4 正弦交流电源与电阻正弦交流电源与电阻 R R1 1 R R2 2 交流电压表按图甲所示的方式连接交流电压表按图甲所示的方式连接 R R1 1 20 R 20 R2 2 10 10 交流电压交流电压 表的示数是表的示数是 20V 20V 图乙是交变电源输出电压图乙是交变电源输出电压 u u 随时间随时间 t t 变化的图象变化的图象 则则 A A 通过通过 R R1 1的电流的电流 i i1 1随时间随时间 t t 变化的规律是变化的规律是 i i1 1 2 22cos10 t A cos10 t A B B 通过通过 R R1 1的电流的电流 i i1 1随时间随时间 t t 变化的规律是变化的规律是 i i1 1 2 22cos100 t A cos100 t A C RC R2 2两端的电压两端的电压 u u2 2随时间随时间 t t 变化的规律是变化的规律是 u u2 2 20cos10 t V 20cos10 t V D RD R2 2两端的电压两端的电压 u u2 2随时间随时间 t t 变化的规律是变化的规律是 u u2 2 20cos100 t V 20cos100 t V 解析解析 由乙图可知由乙图可知 交流电的周期交流电的周期 T 0 2s T 0 2s 角速度角速度 10 10 由由 u Uu Um mcos t cos t 则则 u u2 2 U Um mcos10 t 20cos10 t 202cos10 t cos10 t 所以所以 CDCD 选项均错选项均错 通过通过 R R1 1的电流的电流 i i1 1 2 2 u R 得得 A A 选项正确选项正确 B B 选选 项错误项错误 答案答案 A A 5 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压的波形截去一部分来实现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压的波形截去一部分来实现 的的 由截去部分的多少来调节电压由截去部分的多少来调节电压 从而实现灯光的可调从而实现灯光的可调 比过去用变压器调压方便且体积较比过去用变压器调压方便且体积较 用心 爱心 专心 3 小小 某电子调光灯经调整后的电压波形如图所示某电子调光灯经调整后的电压波形如图所示 若用多用电表测灯泡两端的电压若用多用电表测灯泡两端的电压 多用电表多用电表 示数为示数为 A A 2 2 U Um m B B 2 4 U Um m C C 1 2 U Um m D D 1 4 U Um m 解析解析 多用电表测得的电压值为有效值多用电表测得的电压值为有效值 根据电流的热效应根据电流的热效应 Q Q 2 2 2 2 m U UT RR 有 T T 得得 U U有 有 1 2 U Um m C C 正确正确 答案答案 C C 6 6 某同学在研究电容某同学在研究电容 电感对恒定电流与交变电流的影响时电感对恒定电流与交变电流的影响时 采用了如图所示的电路采用了如图所示的电路 其中其中 L L1 1 L L2 2是两个完全相同的灯泡是两个完全相同的灯泡 已知把开关置于已知把开关置于 3 3 4 4 时时 电路与交流电源接通电路与交流电源接通 稳定后的两个灯稳定后的两个灯 泡发光亮度相同泡发光亮度相同 则该同学在如下操作过程中能观察到的实验现象是则该同学在如下操作过程中能观察到的实验现象是 A A 当开关置于当开关置于 1 1 2 2 时时 稳定后稳定后 L L1 1 L L2 2两个灯泡均发光且亮度相同两个灯泡均发光且亮度相同 B B 当开关置于当开关置于 1 1 2 2 时时 稳定后稳定后 L L1 1 L L2 2两个灯泡均发光两个灯泡均发光 且且 L L1 1比比 L L2 2亮亮 C C 当开关置于当开关置于 3 3 4 4 时时 稳定后稳定后 若只增加交变电流的频率若只增加交变电流的频率 则则 L L1 1变暗变暗 L L2 2变亮变亮 D D 在开关置于在开关置于 3 3 4 4 的瞬间的瞬间 L L2 2立即发光立即发光 而而 L L1 1亮度慢慢增大亮度慢慢增大 解析解析 当开关置于当开关置于 1 1 2 2 时时 稳定后因电容器隔直流稳定后因电容器隔直流 故电路断开故电路断开 L L2 2不发光不发光 A A B B 错误错误 在开关置于在开关置于 3 3 4 4 的瞬间的瞬间 电容器通交流电容器通交流 L L2 2立即发光立即发光 由于电感的自感作用由于电感的自感作用 L L1 1亮度慢慢增大亮度慢慢增大 D D 正确正确 当开关当开关 置于置于 3 3 4 4 稳定后稳定后 增加交变电流频率增加交变电流频率 容抗减小容抗减小 感抗增大感抗增大 L L1 1变暗变暗 L L2 2变亮变亮 C C 正确正确 答案答案 CD CD 7 7 如图甲所示如图甲所示 A A B B 为相同的环形线圈为相同的环形线圈 它们共轴且相距很近它们共轴且相距很近 A A 线圈中通有图乙所示的交变电线圈中通有图乙所示的交变电 流流 则则 用心 爱心 专心 4 A A 在在 t t1 1时刻时刻 A A B B 的相互作用力为零的相互作用力为零 B B 在在 t t1 1到到 t t2 2时间内时间内 A A B B 相互吸引相互吸引 C C 在在 t t2 2到到 t t3 3时间内时间内 A A B B 相互排斥相互排斥 D D 在在 t t2 2时刻时刻 A A B B 的相互作用力最大的相互作用力最大 解析解析 A A 中通以交变电流中通以交变电流 产生交变磁场产生交变磁场 使使 B B 的磁通量发生变化的磁通量发生变化 据楞次定律的推广含义据楞次定律的推广含义 t t1 1时时 刻磁通量变化率为零刻磁通量变化率为零 无作用力无作用力 A A 对对 t t1 1到到 t t2 2时间内时间内 表现为引力表现为引力 B B 对对 t t2 2到到 t t3 3时间内表现为时间内表现为 斥力斥力 C C 对对 t t2 2时刻因时刻因 A A 中电流为零中电流为零 所以作用力为零所以作用力为零 D D 错错 答案答案 ABC ABC 8 8 如图所示如图所示 矩形线圈矩形线圈 abcdabcd 在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴 P P1 1和和 P P2 2以相同的以相同的 角速度匀速转动角速度匀速转动 当线圈平面转到与磁场方向平行时当线圈平面转到与磁场方向平行时 A A 线圈绕线圈绕 P P1 1转动时的电流等于绕转动时的电流等于绕 P P2 2转动时的电流转动时的电流 B B 线圈绕线圈绕 P P1 1转动时的电动势小于绕转动时的电动势小于绕 P P2 2转动时的电动势转动时的电动势 C C 线圈绕线圈绕 P P1 1和和 P P2 2转动时电流的方向相同转动时电流的方向相同 都是都是 a b c da b c d D D 线圈绕线圈绕 P P1 1转动时转动时 dcdc 边受到的安培力大于绕边受到的安培力大于绕 P P2 2转动时转动时 dcdc 边受到的安培力边受到的安培力 解析解析 产生正弦交流电的条件是轴和磁感线垂直产生正弦交流电的条件是轴和磁感线垂直 与轴的位置和线框形状无关与轴的位置和线框形状无关 转到图示位置转到图示位置 时产生的电动势时产生的电动势 E E 具有最大值具有最大值 E Em m nBS nBS 由欧姆定律由欧姆定律 I E RI E R总 总可知此时 可知此时 I I 相等相等 A A 对对 B B 错错 由右由右 手定则可知电流方向为手定则可知电流方向为 a d c b a d c b 故故 C C 错错 两种情况下两种情况下 cdcd 边受的安培力均为边受的安培力均为 F BLF BLcd cdI I 故故 D D 错错 答案答案 A A 9 9 一个面积为一个面积为 S S 的矩形线圈在匀强磁场中以其一条边为轴做匀速转动的矩形线圈在匀强磁场中以其一条边为轴做匀速转动 磁场方向与转轴垂直磁场方向与转轴垂直 线圈中感应电动势线圈中感应电动势 e e 与时间与时间 t t 的关系图象如图所示的关系图象如图所示 感应电动势的最大值和周期可在图中读感应电动势的最大值和周期可在图中读 出出 则磁感应强度则磁感应强度 B B 在在 t t 12 T 时刻时刻 线圈平面与磁感强度的夹角线圈平面与磁感强度的夹角 用心 爱心 专心 5 解析解析 线圈在线圈在 t 0t 0 时刻感应电动势达最大值时刻感应电动势达最大值 E Em m 这时线圈平面与磁感应强度这时线圈平面与磁感应强度 B B 的夹角的夹角 0 0 由由 E Em m BS BS BS BS 2 T 得得 B B 2 S m E T 又又 t 0 0 t 0 0 则当则当 t t 12 T 时时 有有 t t 2 126 T T 答案答案 2 S6 m E T 10 10 如图所示如图所示 N 50N 50 匝的矩形线圈匝的矩形线圈 abcd abcd 边长边长 ab 20ab 20 cm ad 25cm ad 25 cm cm 放在磁感强度放在磁感强度 B 0 4B 0 4 T T 的的 匀强磁场中匀强磁场中 外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的 OO OO 轴以轴以 n 3000n 3000 r minr min 的转速匀的转速匀 速转动速转动 线圈电阻线圈电阻 r 1r 1 外电路电阻外电路电阻 R 9R 9 t 0 t 0 线圈平面与磁感线平行线圈平面与磁感线平行 ab ab 边正好转出纸边正好转出纸 外外 cdcd 边转入纸里边转入纸里 1 1 在图中标出在图中标出 t 0t 0 时感应电流的方向时感应电流的方向 2 2 写出线圈感应电动势的瞬时表达式写出线圈感应电动势的瞬时表达式 3 3 线圈转一圈外力做功多大线圈转一圈外力做功多大 解析解析 1 1 线圈感应电流方向为线圈感应电流方向为 adcbadcb 2 2 线圈的角速度线圈的角速度 2 n 2 3000 60 2 n 2 3000 60 rad s 100 rad s 100 rad s rad s 设设 abab 边在边在 t 0t 0 时刻速度为时刻速度为 v vab ab 图示位置的感应电动势最大 图示位置的感应电动势最大 其大小为其大小为 E Em m 2 2 NBNBab v vab ab N NBab adA 50 0 4 0 20 0 25 100 50 0 4 0 20 0 25 100 V 314V 314 V V 电动势的表达式为电动势的表达式为 e 314cos100 te 314cos100 t V V 3 3 电动势的有效值电动势的有效值 E E 2 m E 线圈匀速转动的周期线圈匀速转动的周期 T 60T 60 s n 0 02s n 0 02 s s 用心 爱心 专心 6 线圈匀速转动一圈线圈匀速转动一圈 外力做功大小等于电功的大小外力做功大小等于电功的大小 即即 W W外力 外力 22 2 3140 02 9 1 2 E T Rr J 98 6J 98 6 J J 答案答案 1 1 如图所示如图所示 2 e 314cos100 t 2 e 314cos100 t V V 3 98 6 3 98 6 J J 11 11 如图甲所示如图甲所示 一固定的矩形导体线圈水平放置一固定的矩形导体线圈水平放置 线圈的两端接一只小灯泡线圈的两端接一只小灯泡 在线圈所在空间在线圈所在空间 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 已知线圈的匝数已知线圈的匝数 n 100n 100 匝匝 电阻电阻 r 1 0r 1 0 所围所围 成矩形的面积成矩形的面积 S 0 040S 0 040 m m2 2 小灯泡的电阻小灯泡的电阻 R 9 0R 9 0 磁场的磁感应强度随时间按如图乙所示的磁场的磁感应强度随时间按如图乙所示的 规律变化规律变化 线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为 e nBe nBm mS S 22 cos TT tV tV 其中其中 B Bm m为磁感应为磁感应 强度的最大值强度的最大值 T T 为磁场