【走向高考】届高三物理人教版一轮复习习题：第10章 第1讲交流电的产生及描述.doc

第一部分第十章第1讲一、选择题(17题为单选题，8题为多选题)1(2014北京西城区期末)一正弦式交变电流的瞬时电流与时间的关系式为i10sint(A)，其中314rad/s。它的电流的有效值为()A10AB10AC50AD314A答案A解析由题中所给电流的表达式i10sint(A)可知，电流的最大值为10A，对正弦式交变电流有I有，所以有效值为10A，选项A正确。2(2014北京东城区期末)我国家庭照明电路用的交流电的电压瞬时值随时间变化的规律为u311sin100t(V)，关于此交流电下列说法中正确的是()A电压的最大值是311VB电压的有效值是311VC交流电的频率为100HzD交流电的周期为100s答案A解析闭合线圈从中性面开始计时，其正弦交流电三角函数表达式的标准形式uUmsint与题中表达式比较可知，最大值Um311V，选项A正确；有效值U有V220V，选项B错误；周期T0.02s，频率f50Hz，选项CD错误。3(2014北京朝阳区一模)一正弦交变电流的电压随时间变化的规律如图所示。由图可知该交变电流()A周期为0.125sB电压的有效值为10VC电压的最大值为20VD电压瞬时值的表达式为u10sin8t(V)答案B解析由图象可知，交变电流的周期为0.250s，A错误；电压的有效值UV10V，B正确；电压的最大值为20V，C错误；电压瞬时值的表达式为u20sin8t(V)，D错误。4(2014沈阳模拟)在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动。如图乙所示，产生的交变电动势随时间变化规律的图象如图甲所示，已知线框内阻为1.0，外接一只电阻为9.0的灯泡，则()A电压表V的示数为20VB电路中的电流方向每秒改变5次C灯泡实际消耗的功率为36WD电动势随时间变化的瞬时值表达式为e20cos 5t(V)答案C解析电压表测量的是路端电压，由闭合回路欧姆定律可知，电动势有效值为20V，路端电压为18V，选项A错误；由电动势变化规律可知，该交流电的周期为0.2秒，每个周期电流方向改变两次，所以每秒电流改变10次，选项B错误；由题意知灯泡两端电压有效值为18V，因此灯泡实际消耗功率为36W，选项C正确；由图象可知，电动势瞬时值表达式为e20cos10t(V)，选项D错误。答案选C。5(2014大庆质量检测)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错误的是()A交流电b电压的有效值为10/3VB在图中t0时刻穿过线圈的磁通量均为零C交流电a的瞬时值为u10sin5t(V)D线圈先后两次转速之比为32答案B解析由图象可知：交流电a的周期Ta0.4s，Tb0.6s，线圈的转速n，则线圈先后两次转速之比为32，选项D正确；交流电a的瞬时值表达式为uUmsint，即u10sin5t(V)，选项C正确；在t0时，交流电产生的电动势为零，由法拉第电磁感应定律，可知此时穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，故选项B错误；由正弦交流电a最大值UmnBSnBS10V，则交流电b的最大值UmnBS，两方程相比可得：UmV，交流电b电压的有效值UV，选项A正确。6(2014贵阳监测)某正弦交流电的电压随时间变化的图象如图所示，由图中信息可知()A该交流电电压的瞬时值表达式为u100sin25t(V)B该交流电的频率为4HzC该交流电电压的有效值为100VD若将该交流电加在阻值为100的定值电阻两端，则该电阻消耗的功率为50W答案D解析由题图可知，该交流电电压的最大值为100V，则有效值为50V，选项C错误；阻值为100的定值电阻消耗的功率PW50W，选项D正确；由题图可知，该交流电的周期为0.04s，频率为25Hz，角速度50rad/s。选项B错误；该交流电电压的瞬时值表达式为uUmsint100sin50t(V)，选项A错误。7(2014浙江温州一模)某家用电路如图所示，A、B间接有保险丝、交流电压表、“220V、880W”的电饭锅及“220V、220W”的抽油烟机。现接入电压U311sin100t(V)的交流电，以下说法正确的是()A交流电压表的示数为311VB电饭锅发热功率是抽油烟机发热功率的4倍C电路要正常工作，保险丝的额定电流不能小于5AD1min抽油烟机和电饭锅消耗的电能共为6.6103J答案C解析交流电压表的示数为有效值，若不考虑保险丝的电阻，交流电压表的示数为V220V，A错误；由公式PUI知电路要正常工作，干路中电流为5A，所以保险丝的额定电流不能小于5A，C正确；电饭锅是纯电阻元件，抽油烟机是非纯电阻元件，B错误；1min抽油烟机消耗的电能为WPt1.32104J，D错误。8(2014忻州联考)如图所示，一个“U”形线框处在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，OO为磁场的边界。现使线框以角速度绕轴OO匀速转动，线框通过金属转轴和电刷与阻值为R的外电阻相连。已知线框各边的长均为L，总电阻为r，不计转轴与电刷的电阻。则()A图示时刻线框产生的感应电动势为BL2B线框产生的感应电动势的最大值为BL2C电路中电阻R两端电压的有效值为D电路中电流的有效值为答案BD解析本题考查交变电流的产生以及交变电流的四值，意在考查考生对交变电流四值的理解及综合分析问题的能力。由法拉第电磁感应定律知，题图所示时刻，磁通量最大，感应电动势为零，A项错；由交变电流电动势的最大值表达式EmNBS可知B项正确；根据闭合电路欧姆定律可知，C项中表达式为R两端电压的最大值，C项错；由题图可知，线框转动一圈的过程中，只有半个周期为正弦式交变电流，另半个周期电流为零，由有效值的定义得T，解得E，由闭合电路欧姆定律可知，D项正确。二、非选择题9我国南方山区的小水库有丰富的水力资源，有一个水力交流发电机在正常工作时，电动势e310sin50t(V)，由于洪涝，水库水位暴涨，为加快泄洪，水轮带动发电机的转速增加0.4倍，若其他条件不变，则电动势e_。答案434sin70t(V)解析据EmaxNBS，2n当n增加0.4倍时，1.4所以Emax1.4Emax1.4310V434V故e434sin70t(V)10.(2014郑州模拟)如图所示，匀强磁场B0.1T，所用矩形线圈的匝数N100，边长ab0.2m，bc0.5m，以角速度100rad/s绕OO轴匀速转动。当线圈平面通过中性面时开始计时，试求：(1)线圈中感应电动势的瞬时值表达式；(2)由t0至t过程中的平均电动势的大小；(3)该交变电流的电动势有效值是多少？答案(1)e314sin100t(V)(2)200V(3)222V解析(1)感应电动势的瞬时值eNBSsint，由题意可知：S0.20.5m20.1m2EmNBS1000.10.1100V314V所以e314sin100t(V)。(2)用N计算t0至t过程中的平均电动势NN即NBS代入数值得200V。(3)电动势有效值E，又EmNBS代入数据得E222V。11.如图所示，一个小型旋转电枢式交流发电机，其矩形线圈的长度为a，宽度为b，共有n匝，总电阻为r，与线圈两端相接触的集流环上接有一个阻值为R的定值电阻，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匀速转动，沿转轴OO方向看去，线圈转动沿逆时针方向，t0时刻线圈平面与磁感线垂直。(1)表示出线圈经过图示位置时，通过电阻R的感应电流的方向。(2)写出线圈转动过程中感应电动势的瞬时值表达式。(3)求线圈从t0位置开始到转过90的过程中的平均电动势。(4)求线圈从t0位置开始到转过60时的瞬时电流。答案(1)自下而上(2)nBabsint(3)(4)解析(1)根据右手定则或楞次定律判断可知，线圈中电流方向是badcb。故流过R的电流是自下而上。(2)从中性面开始计时，感应电动势随时间按正弦规律变化，且最大感应电动势EmnBab，所以感应电动势的瞬时值表达式为enBabsint。(3)nn。(4)i12如图甲所示是某同学设计的一种振动发电装置的示意图，它的结构是一个套在辐向形永久磁铁槽中的半径为r0.10m、匝数n20匝的线圈，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右视图如图乙所示)。在线圈所在位置磁感应强度B的大小均为BT，线圈的电阻为R10.50，它的引出线接有R29.5的小电珠L。外力推动线圈框架的P端，使线圈沿轴线做往复运动，便有电流通过小电珠。当线圈运动速度v随时间t变化的规律如图丙所示时(摩擦等损耗不计)。求：(1)小电珠中电流的最大值；(2)电压表的示数；(3)t0.1s时外力F的大小；(4)在不改变发电装置结构的条件下，要使小电珠的功率提高两倍，可采取什么方法(至少说出两种方法)?答案(1)0.16A(2)1.07V(3)0.128N(4)提高vm用变压器解析(1)由题意及法拉第电磁感应定律知道，由于线圈在磁场中做往复运动，产生的感应电动势的大小符合正弦曲线变化规律，线圈中的感应电动势的最大值为：EmnBlvnB2rvm，电路总电阻为：R1R2，那么小电珠中电流的最大值为ImA0.16A(2)电压表示数为有效值UImR20.169.5V0.76V1.07V(3)当t0.1s也就是T/4时，外力F的大小为FnB2rImvm0.128N。(4)提高vm用变压器13.(2014成都实验中学模拟)如图所示的是一个匝数n10的线圈在匀强磁场中沿垂直于磁场方向的固定轴转动时，通过线圈平面的磁通量随时间变化的图象。根据图象回答下列问题：(1)线圈中的最大感应电动势多大？(2)在t10.1s时刻和t20.2s时刻，线圈中磁通量的变化率各是多少？(3)设t0时感应电动势为正值，画出感应电动势随时间变化的图象，并写出感应电动势的瞬时值表达式。答案(1)10V(2)0Wb/s(3)见解析图e10cos 5t(V)解析(1)由