课时提升作业三十二选修32111

1、温馨提示： 此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。课时提升作业(三十二)交变电流的产生和描述素能全练(建议：20分钟50分)选择题(本题共8小题,16题每小题6分,7、8题每小题7分,共50分。多选题已在题号后标出)1.一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动。在转动过程中,线框中的最大磁通量为m,最大感应电动势为Em,下列说法中正确的是()A.当磁通量为零时,感应电动势也为零B.当磁通量减小时,感应电动势也减小C.当磁通量等于0.5m时,感应电动势等于0.5EmD.角速度等于【解析】选D。根据正弦式交变

2、电流的产生及其变化规律：当磁通量最大时,感应电动势为零;当磁通量减小时,感应电动势在增大;磁通量减为零时,感应电动势最大。由此可知A、B项错误;设从线框位于中性面开始计时,则有e=Emsint,式中Em=BS。因m=BS,故角速度=,D项正确;设e=0.5Em,则解出t=。此时=B·Scos=BS=m,所以C项错误。2.(2013·福建高考)如图,实验室一台手摇交流发电机,内阻r=1.0,外接R=9.0的电阻。闭合开关S,当发电机转子以某一转速匀速转动时,产生的电动势e=10sin10t(V),则()A.该交变电流的频率为10 HzB.该电动势的有效值为10VC.外接电阻R

3、所消耗的电功率为10WD.电路中理想交流电流表的示数为1.0A【解析】选D。据=2f知该交流电的频率为5Hz,A错;该交流电电动势的最大值为10V,有效值E=10V,B错;I=1.0A,P=I2R=9W,C错,D对。3.(2014·红桥区模拟)如图甲所示为一台小型发电机构造的示意图,线圈逆时针转动,产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图乙所示。发电机线圈内电阻为1.0,外接灯泡的电阻为9.0。则()A.在t=0.01s的时刻,穿过线圈的磁通量为零B.瞬时电动势的表达式为e=6sin50t(V)C.电压表的示数为6VD.通过灯泡的电流为0.6A【解析】选D。在t=0.01s的时刻,电

4、动势为0,则线圈在中性面,穿过线圈的磁通量最大,故A错误;电动势的最大值为Em=6V,周期为0.02s,则瞬时电动势的表达式为e=Emsin(t)(V),即e=6sin100t(V),故B错误;电压表的示数为外电阻两端的电压：E=6×=5.4V,故C错误;通过灯泡的电流为I=0.6A,故D正确。4.(2012·大纲版全国卷)一台电风扇的额定电压为交流220V,在其正常工作过程中,用交流电流表测得某一段时间内的工作电流I随时间t的变化如图所示。这段时间内电风扇的用电量为()×10-2度×10-2度×10-2度×10-2度【解题指南】根据

5、电流的变化情况分段计算电功。“度”是常用单位,1度=1 kW·h。【解析】选B。测出的电流和电压均为交流电的有效值,在这段时间内用电量W=U(I1t1+I2t2+I3t3)=220×(0.3×600+0.4×600+0.2×2400)J=1.98×105J=5.5×10-2度,选项B正确。5.(2014·衡水模拟)如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电阻R=10连接,与电阻R并联的交流电压表为理想电压表,示

6、数是10V。图乙是矩形线圈中磁通量随时间t变化的图像。则()A.电阻R上的电功率为20WB.0.02s时R两端的电压瞬时值为零C.R两端的电压u随时间t变化的规律是u=14.1cos100t(V)D.通过R的电流i随时间t变化的规律是i=1.41cos50t(A)【解题指南】-t图像与-t(E -t)图像在数学上是互余关系,由-t图像可以得到E -t图像。【解析】选C。R上电功率P=10W,A错。0.02s时=0,最大,此时R两端的电压瞬时值最大,B错。R两端电压的最大值为10V,=100rad/s,因此R两端电压u=14.1cos100t(V),C正确。i=1.41cos100t(A),D错

7、。故选C。6.(多选)如图甲、乙分别表示两种电压的波形,其中图甲所示电压按正弦规律变化。下列说法正确的是()A.图甲表示交流电,图乙表示直流电B.两种电压的周期相等C.两种电压的有效值相等D.图甲所示电压的瞬时值表达式为u=311sin100tV【解析】选B、D。因图像的纵坐标上电压的正负表示电压的方向,因此两图均为交流电,A错;两图像的周期都是2×10-2s,故B对;对于正弦交流电才有U有效=,虽然两图的峰值相同,但图乙非正弦(余弦)交流电,不适用上式有效值的求法,故C错;正弦交流电电压瞬时值的表达式为u=Umsint,由图甲可知Um=311V,T=2×10-2s,可得=

8、100,代入上式得u=311sin100tV,故D对。7.(2013·海南高考)通过一阻值R=100的电阻的交变电流如图所示,其周期为1s。电阻两端电压的有效值为()A.12 VB.4VC.15 VD.8V【解题指南】解答本题时应注意理解以下两点：(1)根据电流的热效应在一个周期内分段计算交变电流的有效值。(2)根据图像确定一个周期的时间。【解析】选B。根据图像,一个周期T=1s,设该交变电流的有效值为U,00.4s的时间间隔为t1=0.4s,0.40.5 s的时间间隔t2=0.1s,根据电流的热效应,由2(Rt1+Rt2)=,解得U=4V,B正确。【加固训练】电阻R1、R2和交流电

9、源按照图甲所示方式连接,R1=10,R2=20。合上开关S后,通过电阻R2的正弦交变电流i随时间t的变化情况如图乙所示。则()A.通过R1的电流的有效值是1.2AB.R1两端的电压有效值是6VC.通过R2的电流的有效值是1.2AD.R2两端的电压有效值是6V【解析】选B。通过R1和R2的电流的有效值都是0.6A,故A、C错,R2两端的电压有效值是12V,故D错,R1两端的电压有效值是6V,故B正确。8.一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流e=220sin100t(V),那么()A.该交变电流的频率是100HzB.当t =0时,线圈平面恰好与中性面垂直C.当t =s时,e有最大值D.该交变

10、电流电动势的有效值为220V【解析】选C。根据e=220sin100t(V)可知,交变电流的频率是50Hz,A错。当t=0时,e=0,线圈位于中性面,B错。将t=s代入e=220sin100t(V),可得e=220V,e有最大值,C对。交变电流电动势的有效值应为=220V,D错。【加固训练】(多选)如图甲所示,将阻值为R=5的电阻接到内阻不计的正弦交变电源上,电流随时间变化的规律如图乙所示,电流表串联在电路中测量电流的大小。对此,下列说法正确的是()A.电阻R两端电压变化规律的函数表达式为u=2.5sin200t(V)B.电阻R消耗的电功率为1.25WC.若此交变电流由一矩形线框在匀强磁场中匀

11、速转动产生,如图丙所示,当线圈的转速提升一倍时,电流表的示数为1AD.这一交变电流与图丁所示电流比较,其有效值之比为【解析】选A、D。图乙所示电流的最大值为Im=0.5A,由欧姆定律得Um=ImR=2.5V。周期为T=0.01s,=200rad/s,所以R两端电压的表达式为u=2.5sin200t(V),A正确;该电流的有效值为I=,电阻R消耗的电功率为P=I2R,解得P=0.625W,B错误;该交变电流由图丙所示矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生,当转速提升一倍时,电动势的最大值Em=nBS为原来的2倍。电路中电流的有效值也是原来的2倍,为2×A1 A。电流表的示数为有效值,C错误;

12、图乙中的正弦交变电流的有效值为A。图丁所示的交变电流虽然方向发生变化,但大小恒为0.5A,可知D正确。【总结提升】交流电“四值”的三个注意点(1)准确理解和把握交流电“四值”的物理意义和计算方法。(2)最大值和有效值之间的倍关系,只适用于正(余)弦交流电,对于非正(余)弦交流电的有效值需根据等效原则具体求解,切不可乱套公式。(3)交流电的图像是高考重点,要注意与公式、发电机模型的对应联系。强化专练(建议：25分钟)强化点1：交流电的产生及图像1.(多选)一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示。由图可知()A.该交流电的电压瞬时值的表达式为u=100sin(25t)VB.该交流电的频率为25

13、HzC.该交流电的电压的有效值为100VD.若将该交流电压加在阻值为R=100的电阻两端,则电阻消耗的功率是50W【解析】选B、D。从题图中可知,交流电周期T=4×10-2s,峰值电压Um=100V,故交流电的频率f=25Hz,有效值U=50V。加在R=100的电阻上时的热功率P=50W,瞬时值表达式u=Umsint=100sin(50t)V,故正确选项为B、D。2.将阻值为5的电阻接到内阻不计的交流电源上,电源电动势随时间变化的规律如图所示。下列说法正确的是()A.电路中交变电流的频率为0.25 HzB.通过电阻的电流为AC.电阻消耗的电功率为2.5 WD.用交流电压表测得电阻两端

14、的电压是5 V【解析】选C。电路中交变电流的频率f=25Hz,A错;通过电阻的电流应为有效值I=A=A,用交流电压表测得电阻两端的电压是V,B、D错;电阻消耗的电功率P=I2R=2.5W,C对。3.(2014·杭州模拟)为了研究交流电的产生过程,小张同学设计了如下实验构思方案：第一次将单匝矩形线圈放在匀强磁场中,线圈绕转轴OO1按图示方向匀速转动(ab向纸外,cd向纸内)。并从图甲所示位置开始计时。此时产生的交流电如图乙所示。第二次他仅将转轴移至ab边上,第三次他仅将转轴右侧的磁场去掉,关于后二次的电流图像,下列说法正确的是()A.第二次是A图B.第二次是C图C.第三次是B图D.第三

15、次是D图【解析】选D。第二次将转轴移到ab边上产生感应电流,同第一次相同,第三次将OO1右侧磁场去掉,线圈在转动过程中只有一边切割,产生感应电动势最大值为原来的,因此选D。【加固训练】(多选)(2014·南京模拟)如图所示的正方形线框abcd边长为L,每边电阻均为r,在磁感应强度为B的匀强磁场中绕cd轴以角速度转动,c、d两点与外电路相连,外电路电阻也为r,则下列说法中正确的是()A.S断开时,电压表读数为BL2B.S断开时,电压表读数为BL2C.S闭合时,电流表读数为BL2D.S闭合时,线框从图示位置转过过程中流过电流表的电荷量为【解析】选B、D。电路中产生的感应电动势的最大值为E

16、max=BL2,有效值为E=BL2。当S断开时,电压表读数为Ucd=×r=BL2,A选项错误,B选项正确;S闭合时,电压表的读数为Ucd=I×=×=BL2,电流表读数为,C选项错误;S闭合时,线框从图示位置转过过程中流过电流表的电荷量为Q=t=t=t=,D选项正确。4.(2014·东丽区模拟)如图所示电路中,电源电压U=311sin100t(V),A、B间接有“220V440 W”的电暖宝、“220V220 W”的抽油烟机、交流电压表及保险丝。下列说法正确的是()A.交流电压表的示数为311VB.电路要正常工作,保险丝的额定电流不能小于3AC.电暖宝发热

17、功率是抽油烟机发热功率的2倍D.1min抽油烟机消耗的电能为1.32×104J【解析】选D。由U=311sin100t(V)可知Em=311V,有效值E=220V,故交流电压表的示数为220V,A错误;流过电暖宝的电流为I1=2A,流过抽油烟机的电流为I2=1A,而流过保险丝的额定电流为交变电流的有效值,应为3A,B错误;电暖宝是纯电阻用电器,而抽油烟机是非纯电阻用电器,发热功率不是2倍关系,C错误;1min抽油烟机消耗的电能为W=Pt=1.32×104J,D正确。5.(多选)(2014·抚州模拟)如图所示,N匝矩形导线框以角速度在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴O

18、O匀速转动,线框面积为S,线框的电阻、电感均不计,外电路接有电阻R、理想交流电流表和二极管D。二极管D具有单向导电性,即正向电阻为零,反向电阻无穷大。下列说法正确的是()A.交流电流表的示数I=NBSB.一个周期内通过R的电荷量q=C.R两端电压的有效值U=NBSD.图示位置电流表的示数为0【解题指南】二极管具有单向导电性,因此电路中只有正向电流,图像如图所示。【解析】选A、B。设回路中电流的有效值为I,由电流的热效应可知,()2RT=I2RT,I=,A正确,D错误。电阻R两端电压U=IR=,C错。一个周期内通过R的电荷量q=,B正确。【加固训练】如图所示,图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所

19、产生的正弦交流电的图像,当调整线圈转速后,所产生的正弦交流电的图像如图线b所示,以下关于这两个正弦交流电的说法错误的是()A.在图中t=0时刻穿过线圈的磁通量均为零B.线圈先后两次转速之比为32C.交流电a的瞬时值为u=10sin5t(V)D.交流电b的最大值为V【解析】选A。由题图可知t=0时刻感应电动势为零,穿过线圈的磁通量最大,选项A错误;由题图可知Ta=0.4s,Tb=0.6s,线圈先后两次转速之比nanb=TbTa=32,选项B正确;交流电a的瞬时值为u=Umsin(t),得u=10sin5t(V),选项C正确;感应电动势最大值Um=NBS=NBS(),所以UmaUmb=TbTa,交流电b的最大值为V,选项D正确。6.(2014·南平模拟)如图甲是阻值为5的线圈与阻值为15的电阻R构成的回路。线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向