2012届高考物理一轮复习 交变电流的产生和描述课时训练 粤教版

用心 爱心 专心1 第一节第一节 交变电流的产生和描述交变电流的产生和描述 一 单项选择题 1 一个矩形线圈绕与匀强磁场垂直的OO 轴逆时针转动 线圈的两条引线分别与 A B两半圆铜环相连 两个铜环通过滑动电刷连入电路 电路中仅有一个电阻R 如图所示 在线圈转动过程中 通过电阻R的电流 A 大小和方向都不断变化 B 大小不断变化 方向从A R B C 大小和方向都不变 D 大小不断变化 方向从B R A 解析 选 D 矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴转动 线圈中产生的是正弦式交 变电流 但通过两半圆铜环A B 换向器 后 通过电阻R的电流只是大小不断变化 方向 不变 由右手定则可以判断通过R的电流的方向从B R A D 选项正确 2 2011 年浙江宁波模拟 一个电炉上标有 220 V 1 5 kW 那么为了使它正常工作 所使用的正弦交流电应是 A 电压最大值为 220 V 电流最大值约为 9 6 A B 电压最大值为 311 V 电流最大值约为 6 8 A C 电压有效值为 220 V 电流有效值约为 6 8 A D 电压有效值为 311 V 电流有效值约为 9 6 A 解析 选 C 电炉上标的 220 V 是指有效值 由I 得 电流的有效值约为 6 8 P U A 故选项 C 正确 3 2009 年高考福建卷 一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如 图甲所示 已知发电机线圈内阻为 5 0 现外接一只电阻为 95 0 的灯泡 如图乙所 示 则 A 电压表 V 的示数为 220 V B 电路中的电流方向每秒钟改变 50 次 C 灯泡实际消耗的功率为 484 W D 发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为 24 2 J 解析 选 D 由图象可知电动势的有效值为 220 V 而电压表测量的是路端电压 其大 小为U R 95 V 209 V A 项错误 B 选项 由图象读出交变电流的周期为 E R r 220 95 5 用心 爱心 专心2 T 0 02 s 则频率f 50 Hz 一个周期内电流的方向要改变 2 次 故每秒钟电流方向 1 T 要改变 2 50 100 次 C 选项 灯泡的实际功率为P 2R 2 95 E R r 220 95 5 W 459 8 W D 选项 由焦耳定律得Q 2rt 2 5 1 J 24 2 J 本题正 E R r 220 95 5 确选项为 D 4 如图所示 电路中完全相同的三只灯泡a b c分别与电阻R 电感 L 电容C串联 然后再并联到 220 V 50 Hz 的交流电路上 三只灯泡亮度 恰好相同 若保持交变电压不变 将交变电流的频率增大到 60 Hz 则发生的现象是 A 三灯亮度不变 B 三灯均变亮 C a不变 b变亮 c变暗 D a不变 b变暗 c变亮 解析 选 D 当交变电流的频率变大时 线圈的感抗变大 电容器的容抗变小 因此c 变亮 b变暗 又因为电阻在直流和交流电路中起相同的作用 故a灯亮度不变 所以选 项 D 正确 5 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 线圈先后两次转速之比为 2 3 B 两种情况在 0 3 s 内通过线圈的磁通量变化之比为 1 1 C 两种情况在相等时间内产生的焦耳热之比Qa Qb 3 2 D 两种情况在相等时间内产生的焦耳热之比Qa Qb 9 4 答案 D 二 双项选择题 6 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e随时间t的变化规律如图所示 下列说法中正确的是 A t1时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大 B t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大 C t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大 D 每当e变换方向时 通过线圈的磁通量的绝对值都为最大 解析 选 AD t1 t3时刻线圈中的感应电动势e 0 故为线圈通过中性面的时刻 线 用心 爱心 专心3 圈的磁通量为最大 磁通量的变化率为零 故 A 对 C 错 t2时刻e Em 线圈平面转至 与磁感线平行位置 磁通量为零 B 错 每当e变换方向时 也就是线圈通过中性面的时 刻 通过线圈的磁通量绝对值最大 D 正确 7 2011 年陕西宝鸡模拟 如图甲所示是某种型号的电热毯的电路图 电热毯接在交 变电源上 通过装置P使加在电热丝上的电压的波形如图乙所示 若电热丝的电阻为 110 则以下说法中正确的是 A 经过电热丝的交变电流周期为 1 10 2 s B 电热丝两端的电压为 220 V C 通过电热丝的电流为 A 2 D 电热丝在 1 min 内产生的热量为 1 32 104 J 解析 选 CD 由图乙可知交流电的周期为 2 10 2 s A 错 根据正弦交流电的有效值 可知前半个周期电压的有效值为 220 V 根据交流电有效值的定义 T 得U 2202 R T 2 U2 有 R 有 110 V 所以 B 错 由I 求得通过电热丝的电流为 A 所以 C 正确 由 2 U有 R2 Q I2Rt 代入数据 电热丝在一分钟内产生的热量为 1 32 104 J 故 D 正确 8 2011 年山东青岛模拟 实验室里的交流发电机可简化为如图所示的模 型 正方形线圈在水平匀强磁场中 绕垂直于磁感线的OO 轴匀速转动 今 在发电机的输出端接一个电阻R和理想电压表 并让线圈每秒转 25 圈 读出 电压表的示数为 10 V 已知R 10 线圈电阻忽略不计 下列说法正确的是 A 线圈位于图中位置时 线圈中的瞬时电流为零 B 从中性面开始计时 线圈中电流瞬时值表达式为i sin50 t A 2 C 流过电阻R的电流每秒钟方向改变 50 次 D 电阻R上的热功率等于 20 W 解析 选 BC 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动 产生的是正弦交流 电 线圈位于图中位置时 穿过线圈的磁通量虽然为零 但磁通量的变化率最大 线圈中 的瞬时电流最大 选项 A 错误 线圈转一圈 两次经过中性面 线圈每经过一次中性面 电流方向改变一次 每秒转 25 圈 电流方向改变 50 次 选项 C 正确 由题意可知 f 25 Hz 50 rad s 电压表的示数是有效值 交流电最大值Em 10 V Im A 故 22 选项 B 正确 电阻R上消耗的热功率PR 10 W 选项 D 错误 U2 R 三 非选择题 9 一个面积为S的矩形线圈abcd在匀强磁场中以其一条边ab为转 用心 爱心 专心4 轴匀速转动 磁场方向与转轴垂直 线圈中感应电动势e与时间t的关系图象如图所 示 感应电动势的最大值和周期可以从图中读出 则 1 磁感应强度B多大 2 画出t 0 时刻线圈与磁场间相对位置关系 3 在t 时 线圈平面与磁感应强度方向的夹角多大 T 12 解析 1 由e t图象可直接读得Em和T 由Em BS 和 得B 2 T EmT 2 S 2 t 0 时线圈中感应电动势为最大值 故该时刻线圈与磁场的位置关系如图所示 3 由图象可知e Emcos t Emcost 2 T 当t 时 有e Emcos Emcos T 12 2 T T 12 6 即线圈平面与磁感应强度方向的夹角 30 6 答案 1 2 见解析 3 30 EmT 2 S 10 2011 年宁夏银川模拟 如图所示为一个小型旋转电枢式交流发电机的原理图 其 矩形线圈的长度ab 0 25 m 宽度bc 0 20 m 共有n 100 匝 总电阻r 1 0 可 绕与磁场方向垂直的对称轴OO 转动 线圈处于磁感应强度B 0 40 T 的匀强磁场中 与 线圈两端相连的金属滑环上接一个 3 0 V 1 8 W 的灯泡 当线圈以角速度 匀速转动 时 小灯泡消耗的功率恰好为 1 8 W 则 1 推导发电机线圈产生感应电动势最大值的表达式为Em nBS 其中S表示线圈的 面积 2 求线圈转动的角速度 3 求线圈以上述角速度转动 100 周过程中发电机产生的电能 解析 1 线圈平面与磁场方向平行时产生的感应电动势最大 设ab边的线速度为 v 则 该边产生的感应电动势为 E1 BLabv 用心 爱心 专心5 与此同时线圈的cd边也在切割磁感线 产生的感应电动势为 E2 BLcdv 线圈产生的总感应电动势为Em n E1 E2 因为Lab Lcd 所以Em n 2BLabv 线速度v Lbc 所以 1 2 Em nBLabLbc 而S LabLbc S表示线圈的面积 所以所求表达式为 Em nBS 2 设小灯泡正常发光时的电流为I 则I 0 60 A P额 U额 设灯泡正常发光时的电阻为R 则R 5 0 U2 额 P额 根据闭合电路欧姆定律得 E I R r 3 6 V 发电机感应电动势最大值为Em E Em nBS 2 解得 rad s 2 55 rad s Em nBS 9 2 5 3 发电机产生的电能为Q IEt t 100T 100 2 解得 Q 5 3 102 J 答案 1 见解析 2 2 55 rad s 3 5 3 102 J 1 创新题 如图所示 面积均为S的两个电阻相同的线圈 分别放在如图所示的磁场 中 甲图中是磁感应强度为B0的匀强磁场 线圈在磁场中以周期T绕OO 轴匀速转动 乙 图中磁场变化规律为B B0cos2 t T 从图示位置开始计时 则 A 两线圈的磁通量变化规律相同 B 两线圈中感应电动势达到最大值的时刻不同 C 经相同的时间t t T 两线圈产生的热量不同 D 从此时刻起 经T 4 时间 流过两线圈横截面的电荷量相同 解析 选 AD 甲图中磁通量变化规律为 甲 B0Scost 乙图中磁通量变化规律为 2 T 乙 B0Scost 由于两线圈的磁通量变化规律相同 则两线圈中感应电动势的变化规 2 T 律相同 达到最大值的时刻也相同 有效值E也相同 又因两线圈电阻相同 所以Q t E2 R 也相同 经过 时间 流过两线圈横截面的电荷量q I 也相同 故 A D 正确 B C 错 T 4 T 4 误 用心 爱心 专心6 2 如图所示区域 图中直角坐标系xOy的 1 3 象限 内有匀强磁场 磁感应强度方向 垂直于纸面向里 大小为B 半径为l 圆心角为 60 的扇形导线框OPQ以角速度 绕O 点在纸面内沿逆时针方向匀速转动 导线框回路电阻为R 求线框旋转过程中产生交流电