2019-2020年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十章 第1講 交變電流的產(chǎn)生及描述練習(xí).doc

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2019-2020年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十章 第1講 交變電流的產(chǎn)生及描述練習(xí) 選擇題(每題6分,共30分) 1.(xx天津十二區(qū)縣重點(diǎn)學(xué)校聯(lián)考)(多選)如圖所示,單匝矩形閉合導(dǎo)線框abcd全部處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,線框面積為S,電阻為R。線框繞與cd邊重合的豎直固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng),線框轉(zhuǎn)過時(shí)的感應(yīng)電流為I,下列說法正確的是(　　) A.線框中感應(yīng)電流的有效值為2I B.線框轉(zhuǎn)動(dòng)過程中穿過線框的磁通量的最大值為 C.從中性面開始轉(zhuǎn)過的過程中,通過導(dǎo)線橫截面的電荷量為 D.線框轉(zhuǎn)一周的過程中,產(chǎn)生的熱量為 2.(xx河北衡水調(diào)研)(多選)如圖所示,矩形線圈面積為S,匝數(shù)為N,線圈電阻為r,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞OO軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng),外電路電阻為R,當(dāng)線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過60的過程中,下列判斷正確的是(　　) A.電壓表的讀數(shù)為 B.通過電阻R的電荷量為q= C.電阻R所產(chǎn)生的焦耳熱為Q= D.當(dāng)線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過60時(shí)的電流為 3.(xx廣東肇慶一模)(多選)一個(gè)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng),它產(chǎn)生的交流電動(dòng)勢(shì)為e=220 sin 100πt(V)。關(guān)于這個(gè)交變電流,下列說法中正確的是(　　) A.交變電流的頻率為100 Hz B.該電動(dòng)勢(shì)的有效值為220 V C.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω=50π rad/s D.t=0時(shí),線圈平面處于中性面 4.(xx東北地區(qū)名校第二次聯(lián)考)(多選)如圖所示,圖甲和圖乙分別表示正弦脈沖波和方波式的交變電流與時(shí)間的變化關(guān)系。若使這兩種電流分別通過兩個(gè)完全相同的電阻,經(jīng)過1 min的時(shí)間,則(　　) A.圖甲所示交變電流的有效值為 A B.圖乙所示交變電流的有效值為 A C.兩電阻消耗的電功之比為1∶3 D.兩電阻消耗的電功之比為3∶1 5.(xx浙江五校聯(lián)盟聯(lián)考)如圖所示,將一根絕緣硬金屬導(dǎo)線彎曲成—個(gè)完整的正弦曲線形狀,它通過兩個(gè)小金屬環(huán)a、b與長直金屬桿導(dǎo)通,在外力F作用下,正弦形金屬線可以在桿上無摩擦滑動(dòng)。桿的電阻不計(jì),導(dǎo)線電阻為R,ab間距離為2L,導(dǎo)線彎曲成的正弦圖形頂部或底部到桿的距離都是L/2。在導(dǎo)線和桿平面內(nèi)有一有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,磁場(chǎng)的寬度為L,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B?，F(xiàn)在外力F作用下導(dǎo)線沿桿以恒定的速度v向右運(yùn)動(dòng),在運(yùn)動(dòng)過程中導(dǎo)線和桿組成的平面始終與磁場(chǎng)垂直。t=0 時(shí)刻導(dǎo)線從O點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng),直到全部穿過磁場(chǎng),外力F所做功為(　　) A. B. C. D. B組　xx年模擬提升題組 時(shí)間:50分鐘　　分值:65分 一、選擇題(每題6分,共18分) 1.(xx河南八校聯(lián)考)(多選)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)動(dòng)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),如圖甲所示,金屬線框的總電阻為R,金屬線框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的圖象如圖乙所示,則(　　) A.t=0.005 s時(shí)線框的磁通量變化率為零 B.t=0.01 s時(shí)線框平面與中性面重合 C.線框中產(chǎn)生的電功率為P= D.線框中產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的頻率為50 Hz 2.(xx廣東調(diào)研)(多選)如圖所示,矩形線圈abcd繞軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生交流電,在圖示位置開始計(jì)時(shí),則下列說法正確的是　(　　) A.t=0時(shí)穿過線圈的磁通量最大,產(chǎn)生的感應(yīng)電流最大 B.t=(T為周期)時(shí)感應(yīng)電流沿abcda方向 C.若轉(zhuǎn)速增大為原來的2倍,則交變電流的頻率是原來的2倍 D.若轉(zhuǎn)速增大為原來的2倍,則產(chǎn)生的電流有效值為原來的4倍 3.(xx浙江重點(diǎn)中學(xué)協(xié)作體調(diào)研)如圖所示,導(dǎo)體棒ab兩個(gè)端點(diǎn)分別接在兩個(gè)豎直放置、電阻不計(jì)、半徑相等的金屬圓環(huán)上,圓環(huán)通過電刷與導(dǎo)線c、d相接。c、d兩個(gè)端點(diǎn)接在匝數(shù)比為n1∶n2=10∶1的變壓器原線圈兩端,變壓器副線圈接一個(gè)滑動(dòng)變阻器,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向豎直向下,導(dǎo)體棒ab長為L(電阻不計(jì)),繞與ab平行的水平軸(也是兩圓環(huán)的中心軸)OO以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。如果變阻器的阻值為R時(shí),電流表的讀數(shù)為I,則(　　) A.變阻器上消耗的功率為P=10I2R B.變壓器原線圈兩端的電壓U1=10IR C.取ab在環(huán)的最低點(diǎn)時(shí)t=0,則棒ab中感應(yīng)電流的表達(dá)式是i=I sin ωt D.ab沿環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)過程中受到的最大安培力F=BIL 二、非選擇題(共47分) 4.(xx河南鄭州模擬)(16分)如圖甲所示是某同學(xué)設(shè)計(jì)的一種振動(dòng)發(fā)電裝置的示意圖,一個(gè)半徑r=0.10 m、匝數(shù)n=20的線圈套在永久磁鐵槽中,磁場(chǎng)的磁感線均沿半徑方向均勻分布(其右視圖如圖乙所示)。在線圈所在位置磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小均為B=0.20 T,線圈的電阻為R1=0.50 Ω,它的引出線接有R2=9.5 Ω的小電珠L。外力推動(dòng)線圈框架的P端,使線圈沿軸線做往復(fù)運(yùn)動(dòng),便有電流通過電珠。當(dāng)線圈向右的位移x隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖丙所示時(shí)(x取向右為正)。求: (1)線圈運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E的大小; (2)線圈運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流I的大小; (3)每一次推動(dòng)線圈運(yùn)動(dòng)過程中作用力F的大小; (4)該發(fā)電機(jī)的輸出功率P。 5.(xx北京東城一模)(16分)如圖所示,一個(gè)半徑為r的半圓形線圈,以直徑ab為軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)速為n,ab的左側(cè)有垂直于紙面向里(與ab垂直)的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。M和N是兩個(gè)集流環(huán),負(fù)載電阻為R,線圈、電流表和連接導(dǎo)線的電阻不計(jì),求: (1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值; (2)從圖示位置起轉(zhuǎn)過1/4轉(zhuǎn)的時(shí)間內(nèi)負(fù)載電阻R上產(chǎn)生的熱量; (3)從圖示位置起轉(zhuǎn)過1/4轉(zhuǎn)的時(shí)間內(nèi)通過負(fù)載電阻R的電荷量; (4)電流表的示數(shù)。 6.(xx北京海淀質(zhì)檢)(15分)如圖甲所示,長、寬分別為L1、L2的矩形金屬線框位于豎直平面內(nèi),其匝數(shù)為n,總電阻為r,可繞其豎直中心軸O1O2轉(zhuǎn)動(dòng)。線框的兩個(gè)末端分別與兩個(gè)彼此絕緣的銅環(huán)C、D(集流環(huán))焊接在一起,并通過電刷和定值電阻R相連。線框所在空間有水平向右均勻分布的磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示,其中B0、B1和t1均為已知量。在0~t1的時(shí)間內(nèi),線框保持靜止,且線框平面和磁場(chǎng)垂直;t1時(shí)刻后線框在外力的驅(qū)動(dòng)下開始繞其豎直中心軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。求: (1)0~t1時(shí)間內(nèi)通過電阻R的電流大小; (2)線框勻速轉(zhuǎn)動(dòng)后,在轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過程中電流通過電阻R產(chǎn)生的熱量; (3)線框勻速轉(zhuǎn)動(dòng)后,從圖甲所示位置轉(zhuǎn)過90的過程中,通過電阻R的電荷量。 第1講　交變電流的產(chǎn)生及描述 A組　xx年模擬基礎(chǔ)題組 選擇題 1.BC　根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì):e=BSω sin ωt,電流i== sin ωt,線框轉(zhuǎn)過時(shí)的感應(yīng)電流為I=,電流的有效值I=,故A錯(cuò)誤;線框轉(zhuǎn)動(dòng)過程中穿過線框的磁通量的最大值為BS,又I=,解得BS=,所以B正確;從中性面開始轉(zhuǎn)過的過程中,通過導(dǎo)線橫截面的電荷量為q==,故C正確;轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生的熱量Q=I2RT代入解得:Q=R=,故D錯(cuò)誤。 2.AB　線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生了正弦式交流電,其電動(dòng)勢(shì)的最大值Em=NBSω,電動(dòng)勢(shì)的有效值E=,電壓表的讀數(shù)等于交流電源路端電壓,且為有效值,則U=,A正確;求通過電阻R的電荷量要用交流電的平均電流,則q=Δt===,故B正確;電阻R上產(chǎn)生的熱量應(yīng)該用有效值來計(jì)算,則電阻R所產(chǎn)生的熱量Q=I2Rt=R=,故C錯(cuò)誤;線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過60時(shí)的電流為瞬時(shí)值,則i= sin ωt= sin =,故D錯(cuò)誤。 3.BD　由2πf=100π知,該交變電流的頻率為50 Hz,A錯(cuò);電動(dòng)勢(shì)有效值E==220 V,B對(duì);ω=100π rad/s,C錯(cuò);t=0時(shí),e=0,此時(shí)線圈平面處于中性面,D對(duì)。 4.AC　設(shè)題圖甲、乙所示交變電流的有效值分別為I1、 I2,則()2R21+0+()2 R21=R61,解得I1= A,而 I2=1 A,故選項(xiàng)A正確, B錯(cuò)誤;由W=I2Rt得W1∶W2　=∶=1∶3,故選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤。 5.C　根據(jù)功能關(guān)系,外力F所做功等于克服安培力所做的功,也等于導(dǎo)線與桿組成的閉合回路中消耗的電能。整個(gè)過程,導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)了3L,第1個(gè)L和第3個(gè)L,導(dǎo)線切割磁感線的長度為L sin ωt,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e=BLv sin ωt,相當(dāng)于正弦交流電,該過程運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t1=,消耗的電能Q1=t1=;第2個(gè)L,導(dǎo)線切割磁感線的長度為L sin ωt,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e=BLv sin ωt,相當(dāng)于正弦交流電,該過程運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t2=,消耗的電能Q2=t2=;所以外力F所做功W=Q1+Q2=,選項(xiàng)C正確。 B組　xx年模擬提升題組 一、選擇題 1.BCD　由題圖乙可知在t=0.005 s時(shí),電動(dòng)勢(shì)最大,那么線框的磁通量的變化率應(yīng)為最大,A項(xiàng)錯(cuò)誤;在t=0.01 s時(shí),e=0,線框位于中性面位置,B項(xiàng)正確;線框中產(chǎn)生的電功率為P==/R=,C項(xiàng)正確;交變電動(dòng)勢(shì)的頻率f== Hz=50 Hz,D項(xiàng)正確。 2.BC　t=0時(shí)刻,穿過線圈的磁通量最大,但ab、cd邊切割磁感線的有效速率為零,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零,A錯(cuò)誤;根據(jù)線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)方向,確定時(shí)線圈的位置,用右手定則可以確定線圈中的感應(yīng)電流方向沿abcda方向,B正確;根據(jù)轉(zhuǎn)速和頻率的定義可知C正確;根據(jù)ω=2πf,Em=nBSω,E=,I=可知電流有效值變?yōu)樵瓉淼?倍,D錯(cuò)誤。 3.D　根據(jù)變壓器原副線圈匝數(shù)比可知,副線圈(變阻器)中的電流為10I,副線圈兩端的電壓為10IR,故變阻器的功率為100I2R,故A錯(cuò)誤。原線圈兩端的電壓為100IR,B錯(cuò)誤。當(dāng)ab棒在環(huán)的最低點(diǎn)時(shí)有效切割的速度最大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(電流)最大,電流表達(dá)式應(yīng)為i=I cos ωt,C錯(cuò)誤。ab棒上最大電流為I,所以最大安培力為BIL,D正確。 二、非選擇題 4.答案　(1)2 V　(2)0.2 A　(3)0.5 N　(4)0.38 W 解析　(1)由x-t圖,可得線圈的切割速度大小 v==0.8 m/s 線圈做切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E=n2πrBv=2023.140.100.200.8 V=2 V (2)由閉合電路的歐姆定律,得感應(yīng)電流 I== A=0.2 A (3)由于線圈每次運(yùn)動(dòng)都是勻速直線運(yùn)動(dòng),由平衡條件 F推=F安,即F推=nBI2πr=200.200.223.140.10 N=0.5 N。 (4)發(fā)電機(jī)的輸出功率即小電珠的電功率P=I2R2=0.229.5 W=0.38 W。 5.答案　(1)π2Bnr2　(2)　(3)　(4) 解析　(1)線圈繞軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),在電路中產(chǎn)生如圖所示的交變電流。此交變電動(dòng)勢(shì)的最大值為 Em=BSω=B2πn=π2Bnr2。 (2)在線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過1/4轉(zhuǎn)的時(shí)間內(nèi),電動(dòng)勢(shì)的有效值為E== 電阻R上產(chǎn)生的熱量Q=R=。 (3)在線圈從題中圖示位置轉(zhuǎn)過1/4轉(zhuǎn)的時(shí)間內(nèi),電動(dòng)勢(shì)的平均值為=,通過R的電荷量q=Δt=Δt==。 (4)設(shè)此交變電動(dòng)勢(shì)在一個(gè)周期內(nèi)的有效值為E,由有效值的定義得=T, 解得E=,故電流表的示數(shù)為I==。 6.答案　(1)　(2)πRω (3) 解析　(1)0~t1時(shí)間內(nèi),線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E=n= 根據(jù)閉合電路歐姆定律可知,通過電阻R的電流 I== (2)線框產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值Em=nB1L1L2ω 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值E=nB1L1L2ω 通過電阻R的電流的有效值I= 線框轉(zhuǎn)動(dòng)一周所需的時(shí)間t= 此過程中,電阻R產(chǎn)生的熱量Q=I2Rt=πRω (3)線框從圖甲所示位置轉(zhuǎn)過90的過程中, 平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)=n= 平均感應(yīng)電流= 通過電阻R的電荷量q=Δt=