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2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 10-1交變電流的產(chǎn)生和描述同步檢測試題 1．(多選題)如圖34－1所示，矩形線框置于豎直向下的磁場中，通過導(dǎo)線與靈敏電流表相連， 圖34－1 線框在磁場中繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，圖中線框平面處于豎直面內(nèi)，下述說法正確的是(　　) A．因?yàn)榫€框中產(chǎn)生的是交變電流，所以電流表示數(shù)始終為零 B．線框通過圖中位置瞬間，穿過線框的磁通量最大 C．線框通過圖中位置瞬間，通過電流表的電流瞬時值最大 D．若使線框轉(zhuǎn)動的角速度增大一倍，那么通過電流表電流的有效值也增大一倍 解析：本題考查電磁感應(yīng)現(xiàn)象，基礎(chǔ)題．線框在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動時，在中性面即線框與磁感線垂直時，磁通量最大，感應(yīng)電動勢最小，而在題中圖示位置線框與磁感線平行時，磁通量最小，感應(yīng)電動勢最大，A、B錯，C對；電流的有效值I＝，由表達(dá)式分析可知，角速度增大一倍后，電流也增大一倍，D正確． 答案：CD 圖34－2 2．如圖34－2所示，單匝矩形線圈的一半放在具有理想邊界的勻強(qiáng)磁場中，線圈軸線OO′與磁場邊界重合．線圈按圖示方向勻速轉(zhuǎn)動．若從圖示位置開始計時，并規(guī)定電流方向沿a→b→c→d→a為正方向，則線圈內(nèi)感應(yīng)電流隨時間變化的圖象是圖34－3中的(　　) A　　 　B　　　　 C　　　 　　D 圖34－3 解析：t＝0時線圈磁通量最大，磁通量的變化率最小，所以感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流最?。鶕?jù)楞次定律可以判斷，t＝0時刻開始線圈中磁通量變小，產(chǎn)生的感應(yīng)電流i為負(fù)向，電流變大，C、D不正確．經(jīng)過1/4周期后，dc切割磁感線，電流方向?yàn)樨?fù)，電路中有持續(xù)負(fù)方向的電流，B不正確．綜上所述，應(yīng)選擇A. 答案：A 3．某交流電壓為u＝6sin314t V，則以下說法正確的是(　　) ①用此交流電作打點(diǎn)計時器的電源時，打點(diǎn)周期為0.02 s；②把額定電壓為6 V的小燈泡接到此電源上，小燈泡正常發(fā)光；③把額定電壓為6 V的小燈泡接到此電源上，小燈泡將被燒毀；④耐壓6 V的電容器不能直接用在此電源上 A．①②　　　　　　　 B．①③ C．①④ D．①②④ 解析：據(jù)2π/T＝ω＝314 rad/s，可知此交流電的周期為T＝0.02 s，小燈泡的額定電壓指的是交流電壓的有效值，而電容器的耐壓值指的是交流電壓的最大值． 答案：D 4．一根電阻絲接入100 V的恒定電流電路中，在1 min內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q，同樣的電阻絲接入正弦式交變電流的電路中，在2 min內(nèi)產(chǎn)生的熱量也為Q，則該交變電壓的峰值是(　　) A．141.4 V B．100 V C．70.7 V D．50 V 解析：由有效值定義得·t＝·2t，得U有＝U， U峰＝U有＝·U＝U， U＝100 V時，B對，A、C、D錯． 答案：B 　甲　　　　 　乙 圖34－4 5．在勻強(qiáng)磁場中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，如圖34－4甲所示，產(chǎn)生的交變電動勢的圖象如圖34－4乙所示，則(　　) A．t＝0.005 s時線框的磁通量變化率為零 B．t＝0.01 s時線框平面與中性面重合 C．線框產(chǎn)生的交變電動勢有效值為311 V D．線框產(chǎn)生的交變電動勢頻率為100 Hz 解析：本題考查正弦交流電的圖象，意在考查考生根據(jù)正弦交流電的圖象獲取交流電特征信息的能力．t＝0.005 s時感應(yīng)電動勢最大，線框的磁通量變化率也最大，A錯誤．t＝0.01 s時感應(yīng)電動勢為零，穿過線框磁通量最大，線框平面與中性面重合，B正確．感應(yīng)電動勢的最大值為311 V，有效值則為V，C錯誤．所產(chǎn)生電動勢的周期為0.02 s，頻率等于周期的倒數(shù)，為50 Hz，D錯誤． 答案：B 6．(多選題)[xx·寶雞質(zhì)檢]如圖34－5所示，圖線a是線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動時所產(chǎn)生的正弦式交流電的圖象，當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，所產(chǎn)生的正弦式交流電的圖象如圖線b所示，以下關(guān)于這兩個正弦式交流電的說法正確的是(　　) 圖34－5 A．在圖中t＝0時刻穿過線圈的磁通量均為零 B．線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為3∶2 C．交流電a的瞬時值表達(dá)式為u＝10sin5πt(V) D．交流電b的最大值為5 V 解析：t＝0時刻穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率為零，故電壓為零，A項(xiàng)錯．讀圖得兩次周期之比為2∶3，由角速度ω＝得角速度與周期成反比，故B項(xiàng)正確．讀圖得a的最大值為10 V，ω＝5π，由交流電感應(yīng)電動勢瞬時值表達(dá)式e＝Emsinωt(V)(從中性面開始計時)得，u＝10sin5πt(V)，故C項(xiàng)正確．交流電的最大值Em＝nBSω.所以根據(jù)兩次角速度ω的比值可得，交流電b的最大值為×10 V＝ V，故D項(xiàng)錯． 答案：BC 圖34－6 7．(多選題)如圖34－6所示，在兩平行金屬板中央有一個靜止的電子(不計重力)，當(dāng)兩板間加上如圖34－7所示的交變電壓后，能使電子有可能做往返運(yùn)動的電壓是(　　) 　A　　 　　B　 C　　　 　　D 圖34－7 解析：由A圖象可知，電子先做加速度減小的加速運(yùn)動，T時刻速度最大，由T到T做加速度增大的減速運(yùn)動，T時刻速度為零．從T到T電子反向做加速度減小的加速運(yùn)動，T時刻速度最大，由T到T做加速度增大的減速運(yùn)動，T時刻速度為零，回到原位置，即電子能做往復(fù)運(yùn)動．同樣的方法可得B、C也對． 答案：ABC B組　能力提升 8．(多選題)[xx·江蘇省蘇北三市調(diào)研]如圖34－8所示電路中，電源電壓u＝311sin100πt(V)，A、B間接有“220 V,440 W”的電暖寶、“220 V,220 W”的抽油煙機(jī)、交流電壓表及保險絲．下列說法正確的是(　　) 圖34－8 A．交流電壓表的示數(shù)為311 V B．電路要正常工作，保險絲的額定電流不能小于3 A C．電暖寶發(fā)熱功率是抽油煙機(jī)發(fā)熱功率的2倍 D．1 min抽油煙機(jī)消耗的電能為1.32×104 J 解析：交流電壓表的示數(shù)表示有效值，即為220 V，選項(xiàng)A錯誤；電路正常工作時，干路電流I＝ A＋ A＝3 A，顯然，選項(xiàng)B正確；電暖寶幾乎將電能全部轉(zhuǎn)化為熱能，而抽油煙機(jī)主要將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，顯然，電暖寶發(fā)熱功率遠(yuǎn)大于抽油煙機(jī)發(fā)熱功率的2倍，選項(xiàng)C錯誤；1 min抽油煙機(jī)消耗的電能為W＝Pt＝220 W×60 s＝1.32×104 J，選項(xiàng)D正確． 答案：BD 圖34－9 9．(多選題)圖34－9所示為交變電流產(chǎn)生的示意圖，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中線圈繞OO′軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，線圈匝數(shù)為N，線圈總電阻為r，線圈面積為S，外電路電阻為R.在線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中，下列說法正確的是(　　) A．磁通量的變化量ΔΦ＝NBS B．平均感應(yīng)電動勢＝ C．電阻R產(chǎn)生的焦耳熱Q＝ D．電阻R產(chǎn)生的焦耳熱Q＝ωRπ· 解析：穿過某個面的磁通量與線圈匝數(shù)無關(guān)，線圈在題設(shè)的條件下，其磁通量的變化量ΔΦ＝BS，選項(xiàng)A錯；線圈轉(zhuǎn)過90°的時間Δt＝＝，所以平均電動勢＝N＝N＝，選項(xiàng)B正確；線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的有效值為E＝＝. 回路中電流的有效值為I＝＝. 所以，電阻R上產(chǎn)生的熱量為 Q＝I2Rt＝2R＝. 選項(xiàng)D正確，答案為B、D. 答案：BD 10．[xx·北京卷]一個小型電熱器若接在輸出電壓為10 V的直流電源上，消耗電功率為P；若把它接在某個正弦交流電源上，其消耗的電功率為.如果電熱器電阻不變，則此交流電源輸出電壓的最大值為(　　) A．5 V B．5 V C．10 V D．10 V 解析：設(shè)該電熱器的電阻為R，題中正弦交流電源輸出電壓的有效值為U，則＝；加直流電時，P＝；又由最大值Um＝U，可解出Um＝10 V．故選項(xiàng)C正確． 答案：C 11．[xx·安徽卷]圖34－10甲是交流發(fā)電機(jī)模型示意圖．在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，有一矩形線圈abcd可繞線圈平面內(nèi)垂直于磁感線的軸OO′轉(zhuǎn)動，由線圈引出的導(dǎo)線ae和df分別與兩個跟線圈一起繞OO′轉(zhuǎn)動的金屬圓環(huán)相連接，金屬圓環(huán)又分別與兩個固定的電刷保持滑動接觸，這樣矩形線圈在轉(zhuǎn)動中就可以保持和外電路電阻R形成閉合電路．圖34－10乙是線圈的主視圖，導(dǎo)線ab和cd分別用它們的橫截面來表示．已知ab長度為L1，bc長度為L2，線圈以恒定角速度ω逆時針轉(zhuǎn)動．(只考慮單匝線圈) 甲　　　　　　　　　乙　　　　　　　　　丙 圖34－10 (1)線圈平面處于中性面位置時開始計時，試推導(dǎo)t時刻整個線圈中的感應(yīng)電動勢e1的表達(dá)式； (2)線圈平面處于與中性面成φ0夾角位置時開始計時，如圖丙所示，試寫出t時刻整個線圈中的感應(yīng)電動勢e2的表達(dá)式； (3)若線圈電阻為r，求線圈每轉(zhuǎn)動一周電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱．(其他電阻均不計) 圖34－11 解析：(1)矩形線圈abcd轉(zhuǎn)動過程中，只有ab和cd切割磁感線，設(shè)ab和cd的轉(zhuǎn)動速度為v，則 v＝ω·?、? 在t時刻，導(dǎo)線ab和cd因切割磁感線而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢均為 E1＝BL1v⊥?、? 由圖可知v⊥＝vsinωt?、? 則整個線圈的感應(yīng)電動勢為 e1＝2E1＝BL1L2ωsinωt?、? (2)當(dāng)線圈由題圖(c)位置開始運(yùn)動時，在t時刻整個線圈的感應(yīng)電動勢為 e2＝BL1L2ωsin(ωt＋φ0)?、? (3)由閉合電路歐姆定律可知 I＝?、? 這里E為線圈產(chǎn)生的電動勢的有效值 E＝＝?、? 則線圈轉(zhuǎn)動一周在R上產(chǎn)生的焦耳熱為 QR＝I2RT　⑧ 其中T＝?、? 于是QR＝πRω2. 答案：(1)e1＝BL1L2ωsinωt (2)e2＝BL1L2ωsin(ωt＋φ0) (3)πRω2 12．某電壓u＝120sinωt V、頻率為50 Hz的交變電流，把它加在激發(fā)電壓和熄滅電壓均為u0＝60 V的霓虹燈的兩端，求在1 h內(nèi)，霓虹燈發(fā)光時間有多長．試分析為什么人眼不能感到這種忽明忽暗的現(xiàn)象． 解析：如圖34－12所示，畫出一個周期內(nèi)交變電流的u－t圖象，其中陰影部分對應(yīng)的時間t1表示霓虹燈不能發(fā)光的時間，根據(jù)對稱性，一個周期內(nèi)霓虹燈不能發(fā)光的時間為4t1. 圖34－12 當(dāng)u＝u0＝60 V時， 由u＝120·sinωt V求得： t1＝ s，再由對稱性得一個周期內(nèi)能發(fā)光的時間 t＝T－4t1＝ s＝ s. 再由比例關(guān)系求得1 h內(nèi)霓虹燈發(fā)光的時間 t′＝ s＝2 400 s. 很明顯霓虹燈在工作過程中是忽明忽暗的，而熄滅的時間間隔只有 s(如圖中t2時刻到t3時刻)，由于人的眼睛具有視覺暫留現(xiàn)象，而這個視覺暫留時間約為 s，遠(yuǎn)大于 s，因此經(jīng)過燈光刺激的人眼不會對短暫的熄滅而有所感覺． 答案：2 400 s　分析見解析 13．如圖34－13甲所示，在兩根水平放置的平行金屬導(dǎo)軌兩端各接一只R＝1 Ω的電阻，導(dǎo)軌間距L＝0.2 m，導(dǎo)軌的電阻忽略不計，整個裝置處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.8 T．一根電阻r＝0.3 Ω的導(dǎo)體棒ab置于導(dǎo)軌上，且始終與導(dǎo)軌保持良好接觸．若導(dǎo)體棒沿平行于導(dǎo)軌的方向在PQ和MN之間運(yùn)動，其速度圖象如圖34－13乙所示．求： 圖34－13 (1)導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式； (2)整個電路在1 min內(nèi)產(chǎn)生的熱量． 解析：(1)由速度圖象可得，某時刻導(dǎo)體棒做簡諧運(yùn)動的速度表達(dá)式vt＝10sin10πt m/s. 導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式 e＝BLvt＝1.6sin10πt V. (2)感應(yīng)電動勢的最大值為Emax＝10BL＝1.6 V， 感應(yīng)電動勢的有效值為E＝Emax/， 回路中的總電阻為R′＝r＋R/2＝0.8 Ω， 回路中的電流I＝E/R′＝＝ A. 整個電路在1 min內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q＝I2R′t＝96 J. 答案：(1)e＝1.6sin10πt V　(2)96 J C組　難點(diǎn)突破 14．如圖34－14所示電路，電阻R1與電阻R2阻值相同，都為R，和R1并聯(lián)的D為理想二極管 圖34－14 (正向電阻可看作零，反向電阻可看作無窮大)，在A、B間加一正弦交流電u＝20sin 100πt V，則加在R2上的電壓有效值為(　　) A．10 V B．20 V C．15 V D．5 V 解析：由有效值定義，·＋·＝T，解得U＝5V，選D. 答案：D