《（北京專用）2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第十三章 第1講 交變電流的產(chǎn)生和描述精練（含解析）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（北京專用）2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第十三章 第1講 交變電流的產(chǎn)生和描述精練（含解析）（8頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第1講交變電流的產(chǎn)生和描述A組基礎(chǔ)鞏固1.(2018西城二模)如圖所示為交流發(fā)電機的示意圖,從線圈通過如圖所示的位置開始計時。如果發(fā)電機產(chǎn)生的交變電流的頻率為50 Hz,電動勢的最大值為400 V,則發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢瞬時值表達式為()A.e=400 sin 50t(V)B.e=400 cos 50t(V)C.e=400 sin 100t(V)D.e=400 cos 100t(V)答案D由題圖所示位置開始計時,磁通量為0,感應(yīng)電動勢最大,則其產(chǎn)生的電動勢瞬時值表達式為e=Em cos t,又知Em=400 V,=2f=100 rad/s,可得e=400 cos 100t(V)。2.(2018朝

2、陽二模)在勻強磁場中,一個100匝的閉合矩形金屬線圈,繞與磁感線垂直的固定軸勻速轉(zhuǎn)動,穿過該線圈的磁通量隨時間t的變化關(guān)系如圖所示。已知線圈總電阻為2 ,則()A.t=1.0 s時線圈平面平行于磁感線B.t=1.5 s時線圈中感應(yīng)電流為0C.t=2.0 s時線圈中的感應(yīng)電動勢為0D.一個周期內(nèi)線圈產(chǎn)生的熱量為8 J答案C由圖可知t=1.0 s時最大,則線圈平面垂直磁感線,A錯。由E=nt可知,B錯,C對。由圖可知,T=2 s,則=2T= rad/s,Em=nm=4 V,Q=E2RT=Em22RT=82 J,則D錯。3.(2018朝陽一模)如圖所示,將帶鐵芯的電感線圈L與燈泡A串聯(lián),再與另一個完

3、全相同的燈泡B并聯(lián),接在以正弦交流信號發(fā)生器為電源的兩端。通過調(diào)節(jié)交流信號發(fā)生器上的旋鈕,可以改變輸出電壓和信號的頻率。閉合開關(guān)S,A、B兩燈均發(fā)光。關(guān)于該實驗,下列說法中正確的是()A.保持交流信號頻率不變,適當提高輸出電壓,發(fā)現(xiàn)A燈始終比B燈亮B.保持輸出電壓不變,提高交流信號頻率,發(fā)現(xiàn)A、B燈均變亮C.保持輸出電壓和信號頻率不變,撤去鐵芯后,發(fā)現(xiàn)A燈比原來亮D.斷開開關(guān)S,發(fā)現(xiàn)A燈閃亮一下,然后熄滅答案C由圖中電路可知,A燈與電感線圈L串聯(lián)后與B燈并聯(lián),交流信號的頻率不變,適當提高輸出電壓則電感線圈的感抗XL=2fL不變,A燈支路電流比B燈支路電流小,A燈沒有B燈亮,故A選項錯誤;保持輸

4、出電壓不變,提高交流信號頻率,因感抗變大,則A燈變暗,B燈亮度不變,故選項B錯誤;保持輸出電壓和信號頻率不變,撤去鐵芯后,電感線圈的自感系數(shù)L變小,感抗變小,故A燈支路電流變大,A燈比原來亮,因此選項C正確;斷開開關(guān)S,流過電感線圈的電流將流過A燈,斷開S前,A燈與電感線圈中電流相等,故A燈不會閃亮一下,而是在原來亮度基礎(chǔ)上逐漸變暗,因此,選項D錯誤。4.如圖甲所示,交流發(fā)電機的矩形金屬線圈abcd的匝數(shù)n=100匝,線圈的總電阻r=5.0 ,線圈位于勻強磁場中,且線圈平面與磁場方向平行。線圈的兩端分別與兩個彼此絕緣的銅環(huán)E、F(集流環(huán))焊接在一起,并通過電刷與阻值R=95 的定值電阻連接?，F(xiàn)

5、使線圈繞過bc和ad邊中點、且垂直于磁場的轉(zhuǎn)動軸OO以一定的角速度勻速轉(zhuǎn)動。穿過線圈的磁通量隨時間t變化的圖像如圖乙所示。若電路其他部分的電阻以及線圈的自感系數(shù)均可忽略不計。則下列說法中正確的是()A.線圈勻速轉(zhuǎn)動的角速度為100 rad/sB.線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的最大值為100 2 VC.線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的有效值為100 VD.線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流的有效值為2 A答案D根據(jù)-t圖像可知:T=10-2 s,m=BS=110-2 Wb=2T=200 rad/s,A項錯誤;Em=nBS=200 V,B項錯誤;E=Em2=1002 V,C項錯誤;I=ER+r=2 A,D項正確。5.A、B是兩個完

6、全相同的電熱器,A通以圖甲所示的交變電流,B通以圖乙所示的交變電流,則兩電熱器的電功率之比PAPB等于()A.21B.11C.21D.12答案A甲圖電流有效值為I0,乙圖電流有效值為I02,由P=I2R知,PAPB=21,A正確。6.(2017東城期末)如圖所示,一線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動,當線圈平面轉(zhuǎn)動至與磁場方向平行的位置時()A.穿過線圈的磁通量最小,磁通量的變化率最大B.穿過線圈的磁通量最大,磁通量的變化率最大C.穿過線圈的磁通量最小,磁通量的變化率最小D.穿過線圈的磁通量最大,磁通量的變化率最小答案A線圈平面與磁場方向平行時,磁通量為0,此時磁通量的變化率最大,故選A。7.(2017

7、海淀期末)如圖所示,位于豎直平面內(nèi)的矩形金屬線圈,邊長L1=0.40 m、L2=0.25 m,其匝數(shù)n=100匝,總電阻r=1.0 ,線圈的兩個末端分別與兩個彼此絕緣的銅環(huán)C、D(集流環(huán))焊接在一起,并通過電刷和R=3.0 的定值電阻相連接。線圈所在空間存在水平向右的勻強磁場,磁感應(yīng)強度B=1.0 T,在外力驅(qū)動下線圈繞豎直固定中心軸O1O2勻速轉(zhuǎn)動,角速度=2.0 rad/s。求:(1)電阻R兩端電壓的最大值;(2)從線圈通過中性面(即線圈平面與磁場方向垂直的位置)開始計時,經(jīng)過14周期通過電阻R的電荷量;(3)在線圈轉(zhuǎn)動一周的過程中,整個電路產(chǎn)生的焦耳熱。答案(1)15 V(2)2.5 C

8、(3)157 J解析(1)線圈中感應(yīng)電動勢的最大值Em=nBS,其中S=L1L2Em=nBS=nBL1L2=20 V線圈中感應(yīng)電流的最大值Im=EmR+r=5.0 A電阻R兩端電壓的最大值Um=ImR=15 V(2)設(shè)從線圈通過中性面時開始,經(jīng)過14周期的時間t=T4=2此過程中線圈中的平均感應(yīng)電動勢E=nt=nBSt通過電阻R的平均電流I=ER+r=nBS(R+r)t通過電阻R的電荷量q=It=nBSR+r=2.5 C(3)線圈中感應(yīng)電流的有效值I=Im2=522 A線圈轉(zhuǎn)動一周的過程中,電流通過整個回路產(chǎn)生的焦耳熱Q熱=I2(R+r)T=50 J157 JB組綜合提能1.如圖甲所示,為一種

9、調(diào)光臺燈電路示意圖,它通過雙向可控硅電子器件實現(xiàn)了無級調(diào)節(jié)亮度。給該臺燈接 220 V 的正弦交流電后加在燈管兩端的電壓如圖乙所示,則此時交流電壓表的示數(shù)為()A.220 VB.110 VC.2202 VD.1102 V答案B設(shè)電壓的有效值為U,根據(jù)有效值定義有22022RT2=U2RT,解得U=110 V,則B正確。2.(多選)(2017海淀期末)在電子技術(shù)中,從某一裝置輸出的交流信號常常既含有高頻成分,又含有低頻成分。為了在后面一級裝置中得到高頻成分或低頻成分,我們可以在前面一級裝置和后面一級裝置之間設(shè)計如圖所示的電路。關(guān)于這種電路,下列說法中正確的是()A.要使“向后級輸出”端得到的主要

10、是高頻信號,應(yīng)該選擇圖甲所示電路B.要使“向后級輸出”端得到的主要是高頻信號,應(yīng)該選擇圖乙所示電路C.要使“向后級輸出”端得到的主要是低頻信號,應(yīng)該選擇圖甲所示電路D.要使“向后級輸出”端得到的主要是低頻信號,應(yīng)該選擇圖乙所示電路答案BC電容器對交流電的作用是“通高頻,阻低頻”,電感器對交流電的作用是“通低頻,阻高頻”,甲圖所示電路,高頻信號從電容處通過,低頻信號被輸送到“向后級輸出”端;乙圖所示電路中,低頻信號從電感器處通過,高頻信號被輸送到“向后級輸出”端。故選B、C。3.電源是把其他形式能轉(zhuǎn)化為電勢能的裝置。我們通常使用的電源有交流、直流之分。(1)法拉第發(fā)明了世界上第一臺直流發(fā)電機法拉

11、第圓盤發(fā)電機。如圖1所示為其示意圖,銅質(zhì)圓盤豎直放置在水平向左的勻強磁場中,它可以繞水平軸在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動。當兩個電刷分別位于圓盤的邊緣和圓心處時,在圓盤勻速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的電流是穩(wěn)定的。用導(dǎo)線將電刷與電阻R連接起來形成回路。已知勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小為B,圓盤半徑為a,圓盤勻速轉(zhuǎn)動時的角速度為,發(fā)電機內(nèi)阻為r1。求電源電動勢E,并判斷通過電阻R的電流方向。圖1(2)如圖2所示為一個小型交流發(fā)電機的原理圖,n匝矩形線圈處于磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場中,ab邊、cd邊分別連在兩個滑環(huán)上,導(dǎo)體做的兩個電刷分別壓在滑環(huán)上。線圈ab邊的邊長為L1,bc邊的邊長為L2,總電阻為r2。線圈以恒定的角速度繞

12、與磁場方向垂直的軸OO勻速轉(zhuǎn)動。用導(dǎo)線將電刷與電阻R連接起來形成回路。回路中其他電阻不計。請你說明發(fā)電機線圈平面轉(zhuǎn)至何位置時感應(yīng)電動勢具有最大值Em,并推導(dǎo)此最大值的表達式。圖2(3)若已知L1=2a,L2=a,求上述兩個發(fā)電機分別為電阻R供電時,電阻R消耗的電功率之比。答案見解析解析(1)圓盤產(chǎn)生的電動勢為E=Bavv=12aE=12Ba2根據(jù)右手定則可以判斷:流過電阻R 的電流方向為從c到d。(2)當線圈平面轉(zhuǎn)至與磁場方向平行位置時,線圈中的感應(yīng)電動勢最大設(shè)此時ab、cd邊的線速度大小為v,則單匝線圈時ab邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E1=BL1vcd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E2=BL1vn匝線圈產(chǎn)生的總感應(yīng)電動勢為Em=n(E1+E2)=2nBL1v由于v=r=L22有Em=2nBL1L22=nBL1L2(3)(1)中發(fā)電機為電阻供電時U1=RR+r1E=RBa22(R+r1)(2)中發(fā)電機為電阻供電時U2=RR+r222Em=2nRBa2R+r2P1P2=U1U22=(R+r2)28n2(R+r1)28