高考物理一轮复习精选题辑课练32交变电流的产生和描述.doc

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1、1 / 11【2019【2019 最新最新】精选高考物理一轮复习精选题辑课练精选高考物理一轮复习精选题辑课练 3232 交变交变电流的产生和描述电流的产生和描述1(2018湖北黄冈中学月考)(多选)有一个交变电流 U311sin314t(V)，则下列说法中正确的是( ) A这个交变电流的频率是 50 Hz B它可以使“220 V 100 W”的灯泡正常发光 C用交流电压表测量时，读数为 311 V D使用这个交变电流的用电器，每通过 1 C 的电荷量时，电流 做功 220 J 答案：ABD 解析：由瞬时值表达式可知 Um311 V，314 rad/s，频率 f50 Hz，选项 A 正确；电压的

2、有效值 U 有220 V，可以使 “220 V 100 W”的灯泡正常发光，选项 B 正确；交流电表读数为 有效值，选项 C 错误；每通过 1 C 的电荷量时，电流做功 WqU 有 220 J，选项 D 正确 2(2018广东信宜中学月考)(多选)如图所示，某交流发电机 的线圈共 n 匝，面积为 S，内阻为 r，线圈两端与电阻 R 构成闭合回 路当线圈在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，以角速度 绕轴 OO匀速转动时，下列说法正确的是( )A产生感应电动势的有效值 EnBS2 B从图示位置转过 90的过程中，通过电阻 R 横截面的电荷量 qnBS R C线圈经过中性面时，感应电流达到最大值 D线

3、圈中的电流每经过时间方向改变一次 答案：AD 解析：线圈中产生的感应电动势最大值 EmnBS，产生的是 正弦式交变电流，则产生感应电动势的有效值 E，选项 A 正确； 从图示位置转过 90的过程中，通过电阻 R 横截面的电荷量 qt，而平均感应电流，平均感应电动势n，故 q，而线圈 从图示位置转过 90的过程中，磁通量的变化 BS，可得 q，选项 B 错误；线圈经过中性面时，磁通量最大，但磁通量的变 化率最小，为 0，因此感应电动势为 0，故感应电流达到最小值，选2 / 11项 C 错误；交变电流周期为 T，一个周期内线圈中电流方向改变 两次，则线圈中的电流每经过时间方向改变一次，选项 D 正

4、确 3(2018黑龙江哈六中模拟)两个完全相同的电热器，分别通 以图甲、乙所示的峰值相等的矩形交变电流和正弦式交变电流，则 这两个电热器的电功率之比 P 甲P 乙等于( ) A.1 B21 C41 D11 答案：B 解析：矩形交变电流的有效值 I1Im，正弦式交变电流的有效 值 I2，根据电功率公式 PI2R，得 P 甲P 乙 III221，故选项 B 正确 4(2018上海区一模) 如图所示，虚线上方是有界匀强磁场，扇形导线框绕垂直于框 面的轴 O 以角速度 沿逆时针方向匀速转动，线框中感应电流方向 以逆时针方向为正，则下图中能正确反映线框转动一周过程中感应 电流随时间变化的图象是( ) 答

5、案：A 解析：当线框进入磁场时，通过线框的磁通量的变化率不变， 即感应电动势及感应电流大小不变，由右手定则可知，电流方向为 逆时针方向，为正值，当线框全部进入磁场后，通过线框的磁通量 不变，线框中无感应电流，故 A 正确，B、C、D 错误 5(2018山西孝义一模)(多选)一个矩形闭合线圈在匀强磁场 中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈中的磁通量随时间变化的关 系如图所示，线圈的电阻为 R，共有 n 匝，则下列说法正确的是( ) At时刻，线圈中的感应电动势为零Bt时刻，磁通量的变化率为20 T C线圈中感应电动势的瞬时表达式为 esint D若磁通量的变化周期变为，则线圈中电流的功率增大为原来

6、 的 4 倍 答案：BD 解析：t时刻，线圈中磁通量的变化率最大，线圈中的感应电 动势最大，故 A 错误；由题目结合图象可知，t时刻，线圈中感应 电动势有最大值 EmnBSn0n，解得，故 B 正确；线圈 中感应电动势的瞬时表达式 eEmcostcost，故 C 错误；若磁通 量的变化周期变为，则电动势的最大值、有效值均变为原来的 2 倍， 由线圈中电流的功率 P可知，电流的功率增大为原来的 4 倍，故 D 正确3 / 116(2018广西南宁期末)(多选)如图所示，小型旋转电枢式交 流发电机中矩形线圈的电阻 r1 ，匝数为 10 匝，线圈处于匀强 磁场中，线圈绕垂直于磁场方向的固定轴 OO匀

7、速转动，线圈的两 端经集流环和电刷与电路连接，电路中电表均为理想交流电表，滑 动变阻器 R 的最大阻值为 4 ，滑片 P 位于滑动变阻器的中点，线 圈的转速为 10 r/s，闭合开关 S，电压表的示数为 4 V，电流表的 示数为 0.5 A，则下列说法正确的是( ) A从图示时刻开始，线圈中产生的电动势瞬时表达式为 e4.5cos2t(V) B灯泡消耗的功率为 1.5 W C线圈转动过程中，通过线圈的最大磁通量约为 1102 Wb D滑动变阻器的滑片向左移，电压表、电流表的示数均变小 答案：BC 解析：由题可知，感应电动势的有效值为 EUIr4 V0.51 V4.5 V，最大值为 Em4.5

8、V，从图示时刻开始产生 的电动势的瞬时表达式为 eEmcos2nt4.5cos20t(V)，A 错误； 滑动变阻器两端的电压有效值 URIR0.52 V1 V，因此灯泡 两端的电压有效值为 UL3 V，灯泡消耗的功率为 PULI30.5 W1.5 W，B 正确；由 EmNNm 得 m Wb1102 Wb，C 正确；滑动变阻器的滑片向左移，滑动变阻器接入电路的电 阻变大，电路中的电流减小，电流表的示数减小，电源的内阻消耗 的电压减小，输出电压增大，电压表的示数增大，D 错误 7. (2018黑龙江省市质量检测)(多选)如右图所示，N 匝矩 形导线框在磁感应强度为 B 的匀强磁场中绕轴 OO匀速转

9、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、理想电流 表 A 和二极管 D.电流表的示数为 I，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导线框转动的角速度为2RI NBSB导线框转动的角速度为4RI NBS C导线框转到图示位置时，线框中的磁通量最大，瞬时电动势 为零 D导线框转到图示位置时，线框中的磁通量最大，瞬时电动势 最大 答案：AC 解析：导线框产生的最大感应电动势 EmNBS.根据二极管的 特点可知，在一个周期内只有半个周期回路中有电流，根据交变电4 / 11流的热效应可知 2RI2RT，解得 ，故 A 正确，B 错误

10、；导线 框转到图示位置时，即导线框位于中性面位置，线框中的磁通量最 大，瞬时电动势为零，故 C 正确，D 错误 8(多选)如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分 别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动 势图象如图乙中曲线 a、b 所示，则( ) A两次 t0 时刻线圈平面均与中性面重合 B曲线 a、b 对应的线圈转速之比为 23 C曲线 a 表示的交变电动势频率为 25 Hz D曲线 b 表示的交变电动势有效值为 10 V 答案：AC 解析：从电动势的图象看到，t0 时刻，感应电动势为 0，所 以此时线圈平面与中性面重合，A 正确从电动势的图象知 a、b 对 应的周

11、期之比 TaTb23，因线圈转动的角速度 ，则 a、b 对应的转速之比 nanb32，B 错误a 的周期为 0.04 s，故 a 的频率为 25 Hz，C 正确由最大值 UmnBS 可知，二者最大值之 比为 32，则 b 表示的交变电动势的最大值约 10 V，其有效值为 5 V，D 错误 9(多选)电路如图甲所示，电阻 R 的阻值为 484 ，C 为电容 器，L 为直流电阻不计的电感线圈，开关 S 断开，当接上如图乙所 示的电压 u，下列说法正确的是( ) AR 上的电压应等于 155.5 V B电压表的示数为 220 V C电阻 R 消耗的功率小于 50 W D为保证闭合开关 S 后电容器不

12、被击穿，该电容器的耐压值不 得小于 311 V 答案：CD 解析：设电压表的读数为 U，根据电压有效值的概念应有 T0，解得 U110 V155.5 V，即电压表的示数应为 155.5 V，由于线圈的自感作用，电阻 R 两端的电压应小于 155.5 V，所以 A、B 错误；当不考虑线圈的自感作用时，电阻 R 消耗的功率为 P W50 W，所以由于线圈的自感作用，电阻 R 消耗的功率一定 小于 50 W，所以 C 正确；根据电源电压图象可知，电源的电压最大 值为 311 V，电容器的耐压值不能小于 311 V，所以 D 正确 10. 如图所示，面积为 S 的矩形线圈共 N 匝，线圈总电阻为 R，

13、在 磁感应强度为 B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中以竖直线 OO为 轴，以角速度 匀速旋转，图示位置 C 与纸面共面，位置 A 与位置5 / 11C 成 45角线圈从位置 A 转过 90到达位置 B 的过程中，下列说 法正确的是( ) A平均电动势为 NBSB通过线圈某一截面的电荷量 q2 2NBSRC在此转动过程中，外界对线圈做的总功为N2B2S2 4R D在此转动过程中，电流方向会发生改变 答案：A 解析：线圈从位置 A 转过 90到达位置 B 的过程中， 2BScos45BS，t，根据N，得NBS，故 A 正 确根据N，qtN，故 B 错误产生电动势的峰值 EmNBS，则有效值 E，则

14、WQt，从 A 转过 90过程 中，电动势有效值不等于，故 C 错误线圈每经过中性面一次，电 流方向改变，线圈从位置 A 转过 90到达位置 B 的过程中，电流方 向不变，故 D 错误 11如图所示，虚线两侧有垂直线框平面磁感应强度均为 B 的 匀强磁场，直角扇形导线框半径为 L、总电阻为 R，绕垂直于线框平 面的轴 O 以角速度 匀速转动线框从图中所示位置开始转动一周 的过程中，线框内感应电流的有效值是( )A. B.2BL22RC. D.2BL2R 答案：B 解析：线框从图示位置转过 90的过程中，即在 0内，穿过 闭合线框的磁通量不变，线框内无感应电流；在转过 90至 180 的过程中，

15、即在内，线框中的感应电动势为 EBL2，大小恒定 不变，感应电流沿逆时针方向；在转过 180至 270的过程中，即 在内，穿过闭合线框的磁通量不变，线框内无感应电流；在转过 270至 360的过程中，即在T 内，线框中的感应电动势为 EBL2，大小恒定不变，感应电流沿顺时针方向根据以上分析， 画出一个周期内感应电动势 Et 图象(图象略)，利用电流的热效应 计算感应电动势的有效值为 U 有，所以 I 有，选项 B 正确 12(2018内蒙古包头测评)(多选)有一种家用电器，图甲是 其电路工作原理图，当电阻丝接在 u311 sin100t(V)的交流电 源上后，电阻丝开始加热，当其温度达到某一数

16、值时，自动控温装 置 P 启动，使电阻丝所接电压变为按图乙所示波形变化(部分仍为正 弦波)，从而进入保温状态不计电阻丝阻值的变化，则下列说法正6 / 11确的是( ) AP 启动后，电阻丝的功率变为原来的一半 BP 启动后，电阻丝所接电压的频率变为原来的一半 CP 启动后，电压表的读数大约是原来的 0.5 倍 DP 启动后，电压表的读数大约是原来的 0.7 倍 答案：AD 解析：P 启动前电阻丝的功率 P1，结合乙图可知电阻丝的 功率 P2，由有效值定义有0T，得 P2，则知 P12P2，A 正确；P 启动前所接电压的频率 f Hz50 Hz，启动 后所接电压的频率 f Hz50 Hz，则 B

17、 错误；电压表测有效 值，启动前 U 有 V，又由启动前后功率关系可知，启动后 U有 U 有0.7U 有，则 C 错误，D 正确刷题加餐练刷题加餐练1(2017天津卷) (多选)在匀强磁场中，一个 100 匝的闭合矩形金属线圈，绕与 磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示 正弦规律变化设线圈总电阻为 2 ，则( ) At0 时，线圈平面平行于磁感线 Bt1 s 时，线圈中的电流改变方向 Ct1.5 s 时，线圈中的感应电动势最大 D一个周期内，线圈产生的热量为 82 J 答案：AD 解析：由题图可知，t0 时刻穿过该线圈的磁通量为零，线圈 平面与磁感线平行，选项 A 正确；

18、线圈中电流为零时，方向改变， 此时磁通量应最大，选项 B 错误；t1.5 s 时，穿过该线圈的磁通 量最大，感应电动势为零，选项 C 错误；由 rad/s，EmnBSnm4 V，可得电压的有效值为 U V2 V，一个周期内线圈产生的热量为 QT82 J，选项 D 正 确 2(2016新课标全国卷)(多选)如图，M 为半圆形导线框， 圆心为 OM；N 是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为 ON；两导线框 在同一竖直面(纸面)内；两圆弧半径相等；过直线 OMON 的水平面上 方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面现使线框 M、N 在 t0 时 从图示位置开始，分别绕垂直于纸面、且过 OM 和 ON 的轴

19、，以相同 的周期 T 逆时针匀速转动，则( ) A两导线框中均会产生正弦交流电7 / 11B两导线框中感应电流的周期都等于 T C在 t时，两导线框中产生的感应电动势相等 D两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相 等 答案：BC 解析：当导线框进入磁场时，两导线框切割磁感线的有效长度 不变，且又匀速旋转切割磁感线，根据 EBRvBRBR2，可得 产生的感应电动势恒定，故产生恒定的电流，不是正弦式交流电， 选项 A 错误；感应电流的周期和导线框的运动周期相等，两导线框 中感应电流的周期都等于 T，选项 B 正确；在 t时，两导线框中产 生的感应电动势相等，都等于 EBR2，选项 C

20、 正确；导线框 M 在 整个周期 T 内，始终有一个边在切割磁感线，线框 N 在进入磁场后， 0和 T内有感应电动势，其余时间没有感应电动势产生，所以二 者感应电流的有效值不相等，选项 D 错误 3(2015四川理综)小型发电机线圈共 N 匝，每匝可简化为矩 形线圈 abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴 OO，线圈绕 OO匀速转动，如图所示矩形线圈 ab 边和 cd 边产 生的感应电动势的最大值都为 e0，不计线圈电阻，则发电机输出电 压( ) A峰值是 e0 B峰值是 2e0 C有效值是 Ne0 D有效值是 Ne0 答案：D 解析：矩形线圈 ab 边和 cd 边产生的感应

21、电动势的最大值都为 e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压峰值为 2Ne0，选项 A、B 错 误；发电机输出电压的有效值为Ne0，选项 C 错误，D 正确 4(2018湖南衡阳联考)(多选)如图甲所示，在匀强磁场中， 一矩形金属线圈两次分别以不同的转速绕与磁感线垂直的轴匀速转 动，产生的交变电动势如图乙中曲线 a、b 所示，则下列说法正确的 是( ) A曲线 a 表示的交变电动势瞬时值 ea36 sin25t V B曲线 b 表示的交变电动势最大值为 28.8 V Ct5102 s 时，曲线 a、b 对应的感应电动势大小之比 为 32 Dt6102 s 时，曲线 a 对应线框的磁通量最大，曲线

22、b 对应线框的磁通量为 0 答案：AC 解析：由图乙可知，Ema36 V，a rad/s25 rad/s，则曲线 a 表示的交变电动势瞬时值8 / 11eaEmasinat36sin25t V，故 A 正确；由图乙知曲线 a、b 表 示的交变电流的周期之比为 TaTb(8102)(12102) 23，由 可知 abTbTa32，所以曲线 a、b 表 示的交变电动势的最大值之比 EmaEmbNBSaNBSbab32，又有 Ema36 V， 则 Emb24 V，故 B 错误；曲线 a 表示的交变电动势瞬时值 ea36sin25t V，曲线 b 表示的交变电动势瞬时值 eb24sint V，将 t5

23、102 s 代入，得 ea18 V，eb12 V，|ea|eb32，故 C 正确；由图乙知 t6102 s 时，a 的 电动势最大，对应线框的磁通量为 0，b 的电动势为 0，对应线框的 磁通量最大，故 D 错误 5(2018福建福州质检) 某交流电源电动势随时间变化的规律如图所示，现用该电源对 标称为“5 V 10 W”的电动机供电；电源内阻不计，下列说法正确 的是( ) A电动机的内阻为 2.5 B电动机的发热功率为 10 W C通过电动机的电流为 2 A D通过电动机的电流为 2 A 答案：C 解析：由图知该电源电动势最大值为 Em5 V，则有效值 E5 V，通过电动机的电流为 I A2

24、 A，电动机是非纯电阻元件，电 动机内阻 r 2.5 ，电动机的发热功率 P 热I2rP 总10 W，故 A、B、D 错误，C 正确 6. (2018江西八校联考)将硬导线中间一段折成半圆形，使其半 径为 R，让它在磁感应强度为 B，方向如图所示的匀强磁场中绕轴 MN 匀速转动导线在 a、b 两处通过电刷与外电路连接，外电路接 有额定功率为 P、电阻为 r 的小灯泡并正常发光电路中除灯泡外， 其余部分的电阻不计，则下列说法中正确的是( )A半圆形硬导线的转速为2rP2R2BB半圆形硬导线的转速为rP2R2BC线圈从图示位置转 90过程中通过小灯泡的电荷量为R2B r D线圈从图示位置转 90过

25、程中通过小灯泡的电荷量为零 答案：A 解析：转动的半圆形导线切割磁感线，产生感应电动势直接给9 / 11灯泡供电，因灯泡此时正常发光，则其功率为 P，电阻为 r，设线圈 转速为 n，则感应电动势的有效值 E 有，由 P得：EPr，可 求得：n，则 A 对、B 错；线圈从图示位置转 90的过程中通过灯 泡的电荷量 q，则 C、D 错 7(2018广东惠州模拟)如图甲所示，在磁感应强度大小为 B 的匀强磁场中，有一矩形单匝线圈，其面积为 S，总电阻为 r，线圈 两端外接一电阻 R 和一个理想交流电流表若线圈绕对称轴 OO以 角速度 做匀速转动，图乙是线圈转动过程中产生的感应电动势 e 随时间 t

26、变化的图象，下列说法正确的是( ) A在 t1t3 时间内，穿过线圈平面的磁通量的变化量为 BSB在 t3t4 时间内，通过电阻 R 的电荷量为BS R C在 t3 时刻穿过线圈平面的磁通量的变化率为 2BSD在 t3 时刻电流表的示数为BS2Rr 答案：D 解析：由题图可知，在 t1 和 t3 时刻穿过线圈平面的磁通量大 小为 0，方向相反，则在 t1t3 时间内穿过线圈平面的磁通量的变 化量为 0，A 错误；在 t3t4 时间内，磁通量的变化量为 BS，则平 均电动势，因此通过电阻 R 的电荷量为 qtt，故 B 错误；在 t3 时刻电动势 EmBS，则由法拉第电磁感应定律， Em可知，则

27、穿过线圈的磁通量变化率为 BS，故 C 错误；在 t3 时刻电流表的示数为交变电流的有效值，则有 I，故 D 正确 8(2018安徽“江南十校”联考)(多选) 如图所示，处在垂直纸面向外、磁感应强度大小为 B 的匀强磁 场中的单匝矩形线框 MNPQ，以恒定的角速度 绕对角线 NQ 转 动已知 MN 长为 l1，NP 长为 l2，线框电阻为 R.在 t0 时刻线框 平面与纸面重合，下列说法正确的是( ) A矩形线框产生的感应电动势有效值为 Bl1l2 B矩形线框转过半周时，通过线框的电流为零C矩形线框转动一周时，通过线框的电流为Bl1l2 RD矩形线框在转动半周过程中产生的热量为B2l2 1l2

28、 2 2R 答案：ABD 解析：矩形线框产生正弦式交变电流，则产生的感应电动势最 大值 EmBl1l2，所以有效值 EBl1l2，A 正确；当矩形线框 转过半周时，线框平面与磁场垂直，磁通量最大，磁通量变化量为 零，感应电动势为零，感应电流为零，B 正确；转过一周时，通过10 / 11线框的电流为零，C 错误；矩形线框在转动半周过程中产生的热量 Qt，D 正确 9一个氖泡指示灯，其发光需要电压超过 50 V，在它发光的 情况下逐渐降低电压，要降到 50 V 时才熄灭，氖泡两极不分正负， 现有峰值为 100 V、频率为 50 Hz 的正弦交流电压加在氖泡指示灯 两端，则在一小时内氖泡指示灯发光的

29、时间为( ) A10 min B25 min C30 min D35 min 答案：B 解析：根据题意交流电电压瞬时值的表达式为 e100sin100t(V)，T s，则在前半个周期内，当 t时，开始 发光，tT 时，停止发光，发光时间为 tTT，整个周期发 光时间为 2tT，故一个小时内的发光时间为 tT1 500 s25 min，B 正确对交变电流的“有效值”等理解不到位导致错解易错点1 10如图，实验室一台手摇交流发电机，内阻 r1.0 ，外 接 R9.0 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 e10sin10t(V)，则( ) A该交变电流的频率为 10

30、 Hz B该电动势的有效值为 10 V C外接电阻 R 所消耗的电功率为 10 W D电路中理想交流电流表的示数为 A 答案：B 解析：根据题意知，转子转动的角速度 10 rad/s.又 2f，则该交变电流的频率 f5 Hz，选项 A 错误；该交变电 流电动势的最大值 Em10 V，则有效值 E10 V，选项 B 正确； 根据欧姆定律可得，电路中电流有效值 I1.0 A，即电流表的示 数为 1.0 A，电阻 R 所消耗的电功率 PI2R9.0 W，选项 C、D 错 误对交流电的“四值”理解不准确而出错易错点2 11(多选)如图所示，单匝矩形闭合导线框 abcd 全部处于磁感 应强度大小为 B、

31、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，线框面积为 S， 电阻为 R.线框绕与 cd 边重合的竖直固定转轴以角速度 匀速转动， 从图示位置开始计时，下列说法正确的是( )A当转过 60时，感应电动势的瞬时值为3BS2B当转过 60时，感应电流的瞬时值为BS 2R11 / 11C在转过 60的过程中，感应电动势的平均值为3BS 2D在转过 90的过程中，感应电流的有效值为2BS2R 答案：AD 解析：由题意及法拉第电磁感应定律知道，线圈在磁场中做周 期性转动，产生的感应电动势的大小符合正弦曲线变化规律，线圈 中的感应电动势的峰值为 EmnBlvnB2rvm，故小电珠中电流 的峰值为 Im A0.16 A，

32、A 正确，B 错误；电压表示数为 UR21.07 V，C 错误；当 t0.1 s 也就是时，外力的大小为 FnB2rIm0.128 N，D 正确 12(2018湖南长沙一中月考)风力发电作为新型环保新能源， 近几年来得到了快速发展，如图所示风车阵中发电机输出功率为 100 kW，输出电压是 250 V，用户需要的电压是 220 V，输电线电阻 为 10 .若输电线因发热而损失的功率为输送功率的 4%，试求： (1)在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比； (2)用户得到的电功率是多少 答案：(1)120 24011 (2)96 kW 解析：(1)输电线损耗的功率 P 损P4%100 kW4%4 kW. 输电线的电流 I2 A20 A. 升压变压器输出电压 U2 V5000 V. 升压变压器原、副线圈匝数比为 . 输电线上电压的损失 U 损I2R 线2010 V200 V， 降压变压器原线圈两端电压 U3U2U 损4 800 V， 降压变压器原、副线圈匝数比. (2)用户得到的电功率即降压变压器的输出功率为P 用PP 损P(14%)10096% kW96 kW.