高考物理一轮复习训练第11章第1讲交变电流的产生和描述

第十一章第1讲知识巩固练习1．(2021年上饶名校模拟)手摇发电机产生的正弦交流电经变压器给灯泡L供电，其电路如图所示．当线圈以角速度ω匀速转动时，电压表示数为U，灯泡正常发光．已知发电机线圈的电阻为r，灯泡正常发光时的电阻为R，其他电阻可忽略，变压器原线圈与副线圈的匝数比为k，变压器可视为理想变压器．则()A．灯泡的额定电压为eq\f(U,k)B．灯泡的额定功率为eq\f(k2U2,R)C．发电机线圈中产生的电动势最大值为eq\f(\r(2)R＋r,R)UD．从中性面开始计时，原线圈输入电压的瞬时值表达式为u＝eq\r(2)Ucosωt【答案】A【解析】电压表测量的是原线圈的电压有效值，因为此时灯泡正常发光，则灯泡的额定电压等于此时副线圈的电压，由eq\f(U,UL)＝k得灯泡的额定电压UL＝eq\f(U,k)，A正确．灯泡的额定功率PL＝eq\f(U\o\al(2,L),R)＝eq\f(U2,k2R)，B错误．副线圈的电流IL＝eq\f(UL,R)＝eq\f(U,kR)，原、副线圈的电流之比eq\f(I1,IL)＝eq\f(1,k)，故原线圈的电流I1＝eq\f(U,k2R).因此发电机线圈中产生的电动势的有效值E＝U＋I1r，最大值Em＝eq\r(2)E＝eq\r(2)Ueq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1＋\f(r,k2R)))，C错误．输入电压最大值为eq\r(2)U，则从中性面开始计时，原线圈输入电压的瞬时值表达式为u＝eq\r(2)Usin(ωt)．D错误．2．(2021年榆林质检)图甲为小型交流发电机的示意图．在匀强磁场中，矩形金属线圈绕与磁场方向垂直的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的规律为图乙中的正弦曲线．已知发电机线圈的内阻为5Ω，外接灯泡的电阻为95Ω，其他电阻不计，则()A．t＝0.005s时穿过线圈的磁通量最大B．1s内线圈中的电流方向改变50次C．灯泡两端的电压为19VD．0～0.01s内通过灯泡的电量为零【答案】C【解析】由图乙可知t＝0.005s时感应电动势最大，处于与中性面垂直位置上，穿过线圈的磁通量为零，A错误；由图乙可知周期T＝0.02s，线框每转一周电流方向改变两次，每秒电流方向改变100次，B错误；由图乙可知交流电电动势的最大值Em＝20eq\r(2)V，有效值E＝eq\f(Em,\r(2))＝20V，根据闭合电路的分压特点得灯泡两端的电压为U＝eq\f(R,R＋r)E＝19V，C正确；根据q＝eq\f(nΔΦ,R＋r)得0～0.01s时间内通过灯泡的电量q＝eq\f(2nBS,R＋r)，而Em＝nBSω，ω＝eq\f(2π,0.02s)，得q≈1.8×10－3C，D错误．3．(2021届武汉名校月考)如图所示，导轨OPQS的电阻忽略不计，OM是有一定电阻可绕O转动的金属杆，M可在PQS上自由滑动．空间存在与导轨平面垂直的匀强磁场，磁感应强度的大小为B．先让OM从OQ位置以角速度ω1沿逆时针方向匀速转到OS位置(过程Ⅰ)；再将OM固定在OS位置，使整个装置以OQ为轴，以角速度ω2匀速转动90°(过程Ⅱ)．要使过程Ⅰ、Ⅱ回路中产生的热量相同，eq\f(ω1,ω2)应等于()A．eq\f(π2,2) B．eq\f(π2,4)C．eq\f(π2,8) D．eq\f(π2,16)【答案】A【解析】令OM棒长为L，从OQ位置以角速度ω1沿逆时针方向匀速转到OS位置的过程中产生的感应电动势E1＝eq\f(1,2)BL2ω1，回路中产生的热量Q1＝eq\f(E\o\al(2,1),R)t1＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)BL2ω1))2,R)·eq\f(\f(π,2),ω1)，将OM固定在OS位置，使整个装置以OQ为轴，以角速度ω2匀速转动90°的过程中，产生的感应电动势最大值Em＝NBSω＝Beq\f(π,2)L2ω2，回路中产生的热量Q2＝eq\f(E\o\al(2,2),R)t2＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,2\r(2))BL2ω2))2,R)eq\f(\f(π,2),ω2)，联立可得eq\f(ω1,ω2)＝eq\f(π2,2)，故A正确，B、C、D错误．4．电阻R1、R2和交流电源按照图甲所示方式连接，R1＝10Ω，R2＝20Ω.合上开关S后，通过电阻R2的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图乙所示．则()A．通过R1的电流的有效值是1B．R1两端的电压的有效值是6VC．通过R2的电流的有效值是1.2eq\r(2)D．R2两端的电压的有效值是6eq\r(2)V【答案】B【解析】由题图知流过R2电流的最大值I2m＝0.6eq\r(2)A，有效值I2＝0.6A，故C错误．U2m＝I2mR2＝12eq\r(2)V，电压有效值U2＝12V，D错误．因串联电路电流处处相同，则I1m＝0.6eq\r(2)A，电流的有效值I1＝eq\f(I1m,\r(2))＝综合提升练习5．(多选)如图所示，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω匀速转动．外电路电阻为R，在线圈由平行磁场的位置转过90°的过程中，下列说法正确的是()A．磁通量的变化量ΔΦ＝NBSB．平均感应电动势E＝eq\f(2NBSω,π)C．电阻R产生的焦耳热Q＝eq\f(NBSω2,2R)D．电阻R产生的焦耳热Q＝eq\f(NBS2ωRπ,4R＋r2)【答案】BD6．(2021年南通质检)如图所示，电阻为r的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以某一角速度ω匀速转动．t＝0时，线圈平面与磁场垂直，各电表均为理想交流电表，则()A．t＝0时，线圈中的感应电动势最大B．1s内电路中的电流方向改变了eq\f(ω,2π)次C．滑片P向下滑动时，电压表的读数变大D．线圈匀速运动的角速度ω变为2倍时，电阻R的电功率也变为2倍【答案】C【解析】t＝0时，线圈位于中性面，此时感应电动势为零，A错误；交流电的频率f＝eq\f(ω,2π)，1s内电流方向改变2f(次)，即1s内电路中的电流方向改