2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練35 交變電流的產(chǎn)生和描述

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1、2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練35 交變電流的產(chǎn)生和描述 一、選擇題 1．(多選)如圖中各圖面積均為S的線圈均繞其對(duì)稱軸或中心軸在勻強(qiáng)磁場B中以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，能產(chǎn)生正弦交變電動(dòng)勢(shì)e＝BSωsinωt的圖是(　　) 解析：線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的軸(軸在線圈所在平面內(nèi))勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的正弦交變電動(dòng)勢(shì)為e＝BSωsinωt，由這一原則判斷，A圖和C圖符合要求；B圖中的轉(zhuǎn)軸不在線圈所在平面內(nèi)；D圖轉(zhuǎn)軸與磁場方向平行，而不是垂直．故A、C正確． 答案：AC 2．(xx·陜西省渭南市高三教學(xué)質(zhì)量檢測(cè))一正弦交變電流的電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示．由圖可知該交變電流(

2、　　) A．周期為0.125 s B．電壓的有效值為10 V C．電壓的最大值為20 V D．電壓瞬時(shí)值的表達(dá)式為u＝10sin8πt (V) 解析：由電壓隨時(shí)間的變化規(guī)律可知，周期為0.250 s，故A不對(duì)；電壓的最大值為20 V，故電壓的有效值為＝10 V ，B是正確的；C是不對(duì)的；電壓瞬時(shí)值表達(dá)式中，最大值是10 V是不對(duì)的，應(yīng)該是20 V，故D也不正確． 答案：B 3．(xx·北京市房山區(qū)高三一模)在勻強(qiáng)磁場中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖1所示．產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)如圖2所示，則(　　) A．t＝0.015 s時(shí)線框的磁通量變化率為零 B．t＝

3、0.01 s時(shí)線框平面與中性面重合 C．線框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)有效值為311 V D．線框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)頻率為100 Hz 解析：t＝0.015 s時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，根據(jù)E＝n即磁通量變化率最大，選項(xiàng)A錯(cuò)．t＝0.01 s時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0，磁通量變化率為0，但磁通量最大，即線框平面與中性面重合，選項(xiàng)B對(duì)．正弦交流電的有效值即E＝≈220 V，選項(xiàng)C錯(cuò)．根據(jù)圖2知交流電周期T＝0.02 s，所以頻率f＝＝50 Hz，選項(xiàng)D錯(cuò)． 答案：B 4．一只矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過線圈的磁通量隨時(shí)間變化的圖象如圖甲所示，則下列說法正確的是(　　) A．t＝0時(shí)刻，

4、線圈平面與中性面垂直 B．t＝0.01 s時(shí)刻，Φ的變化率最大 C．t＝0.02 s時(shí)刻，交流電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大 D．該線圈產(chǎn)生的交流電動(dòng)勢(shì)的圖象如圖乙所示 解析：由Φ－t圖知，t＝0時(shí)，Φ最大，即線圈處于中性面位置，此時(shí)e＝0，故A、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤；由圖知T＝0.04 s，在t＝0.01 s時(shí)，Φ＝0，最大，e最大，則B項(xiàng)正確；在t＝0.02 s時(shí)，Φ最大，＝0，e＝0，則C項(xiàng)錯(cuò)誤． 答案：B 5．(多選)面積為S的兩個(gè)電阻相同的線圈，分別放在如圖所示的磁場中，圖甲中是磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場，線圈在磁場中以周期T繞OO′軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，圖乙中磁場變化規(guī)律為B＝B0cos，從圖示位置開始計(jì)

5、時(shí)，則(　　) A．兩線圈的磁通量變化規(guī)律相同 B．兩線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大值的時(shí)刻不同 C．經(jīng)相同的時(shí)間t(t>T)，兩線圈產(chǎn)生的熱量相同 D．從此時(shí)刻起，經(jīng)T/4時(shí)間，流過兩線圈橫截面的電荷量相同 解析：甲：Φ甲＝B0Scosωt，乙：Φ乙＝BScosωt＝B0Scosωt，故磁通量變化率相同，又E＝，所以電動(dòng)勢(shì)變化規(guī)律也相同，故甲、乙兩種情況電動(dòng)勢(shì)最大值出現(xiàn)時(shí)刻及有效值、平均值均相同． 答案：ACD 6．(多選)(xx·江西省紅色六校高三第二次聯(lián)考)如圖所示，電阻為r的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸以角速度ω＝100π rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．t＝0時(shí)刻線圈平面與磁

6、場垂直，各電表均為理想交流電表，則(　　) A．t＝0時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 B．1 s內(nèi)電路中的電流方向改變100次 C．滑片P下滑時(shí)，電壓表的讀數(shù)變大 D．開關(guān)K處于斷開狀態(tài)和閉合狀態(tài)時(shí)，電流表的讀數(shù)相同 解析：t＝0時(shí)刻，線圈與磁場垂直，位于中性面，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；由ω＝2πf，得交變電流的頻率為50 Hz，電流方向每秒改變100次，B選項(xiàng)正確；當(dāng)滑片P下滑時(shí)，滑動(dòng)變阻器電阻增大，則電壓表示數(shù)增大，C選項(xiàng)正確；開關(guān)K閉合時(shí)，交變電流流過電容器，則電流表示數(shù)改變，D選項(xiàng)錯(cuò)誤． 答案：BC 7．(xx·安徽省安慶市高三第二次模擬)一個(gè)匝數(shù)為100匝，電阻為0

7、.5 Ω的閉合線圈處于某一磁場中，磁場方向垂直于線圈平面，從某時(shí)刻起穿過線圈的磁通量按圖示規(guī)律變化．則線圈中產(chǎn)生交變電流的有效值為(　　) A．5　　　B．2 A　　　C．6 A　　　D．5 A 解析：0～1 s時(shí)間內(nèi)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E1＝nΔΦ/Δt＝1 V，電流為2 A,1～1.2 s內(nèi)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E2＝nΔΦ/Δt＝5 V，感應(yīng)電流為10 A，一個(gè)周期內(nèi)發(fā)熱量為IRt1＋I(xiàn)Rt2＝I2R(t1＋t2)，得I＝2 A，B正確． 答案：B 8．(xx·如東高級(jí)中學(xué)高三期末)如圖所示電路中，電源電壓u＝311sin100πt(V)，A、B間接有“220 V　440 W”的電暖寶、“2

8、20 V　220 W”的抽油煙機(jī)、交流電壓表及保險(xiǎn)絲．下列說法正確的是(　　) A．交流電壓表的示數(shù)為311 V B．電路要正常工作，保險(xiǎn)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：電壓表在交流電路中對(duì)應(yīng)交流有效值，由于電源電壓u＝311sin100πt(V)，故有效值為220 V，所以A錯(cuò)誤；因保險(xiǎn)絲融化電流指有效值，電暖寶的電流I1＝＝2 A，油煙機(jī)的電流I2＝＝1 A，故保險(xiǎn)絲的額定電流不能小于3 A，所以B錯(cuò)誤；電暖寶是純電阻電路，故電功率等于發(fā)熱功率440 W，抽油煙機(jī)發(fā)熱功率等于

9、電功率減機(jī)械功率，即P熱＝P－P出，所以C錯(cuò)誤；工作1 min抽油煙機(jī)消耗的電能為W＝Pt＝1.32×104 J，所以D正確． 答案：D 9．(xx·成都樹德中學(xué)高三考試)如圖甲為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)，電阻為r＝2 Ω矩形線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，繞垂直于磁場方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)和電刷與右側(cè)電路連接，右側(cè)電路中滑動(dòng)變阻器R的最大阻值為R0＝ Ω，滑動(dòng)片P位于滑動(dòng)變阻器中央，定值電阻R1＝R0、R2＝， 其他電阻不計(jì)．從線圈平面與磁場方向平行時(shí)開始計(jì)時(shí)，閉合開關(guān)S，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中理想交流電壓表示數(shù)是10 V，圖乙是矩形線圈磁通量Φ隨時(shí)間t變化的圖象．則下

10、列正確的是(　　) A．電阻R2上的熱功率為1 W B．0.02 s時(shí)滑動(dòng)變阻器R兩端的電壓瞬時(shí)值為零 C．線圈產(chǎn)生的e隨時(shí)間t變化的規(guī)律是e＝10cos100πt(V) D．線圈開始轉(zhuǎn)動(dòng)到t＝ s的過程中，通過R1的電荷量為 C 解析：根據(jù)電路連接的特點(diǎn)可以看出，外接電路部分的總電阻為R＝R1＋R0＋R0＝10 Ω，由歐姆定律可知，外電路電流為I＝＝1 A，故可知R2的電流為0.5 A，電壓為U2＝U＝ V，所以可知其熱功率為 W，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由圖象可知，在0.02 s時(shí)磁通量的變化率最大，即感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，變阻器兩端的電壓瞬時(shí)值最大，所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤；線圈內(nèi)阻分壓Ur＝Ir＝

11、2 V，故可知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值為Em＝(U＋Ur)＝12 V，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；從線圈開始轉(zhuǎn)動(dòng)到 s時(shí)間內(nèi)線圈轉(zhuǎn)過了，而最大磁通量為Φm＝＝T＝，故通過R1的電荷量為Q＝＝＝＝ C，所以選項(xiàng)D正確． 答案：D 10．(xx·安徽省“江南十?！备呷?lián)考)如圖所示區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場，磁場的邊界由x軸和y＝2sinx曲線圍成(x≤2m)，現(xiàn)把一邊長為2m的正方形單匝線框以水平速度v＝10 m/s水平勻速地拉過該磁場區(qū)，磁場區(qū)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.4 T，線框電阻R＝0.5 Ω，不計(jì)一切摩擦阻力，則(　　) A．水平拉力F的最大值為8 N B．拉力F的最大功率為12.8 W C．拉力F要做25.

12、6 J的功才能讓線框通過此磁場區(qū) D．拉力F要做12.8 J的功才能讓線框通過此磁場區(qū) 解析：線框通過磁場區(qū)域，感應(yīng)電流先增大然后減小，形成正弦交流電，周期為2l/v＝0.4 s，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值為Em＝Blv＝8 V，有效值為4 V，感應(yīng)電流最大值為16 A，有效值為8 A，則水平拉力最大值為Fm＝BIml＝12.8 N，A錯(cuò)誤；拉力的最大功率為Pm＝Fmv＝128 W，B錯(cuò)誤；線框勻速通過，拉力做功等于焦耳熱，Q＝I2Rt＝25.6 J，C正確，D錯(cuò)誤． 答案：C 二、非選擇題 11．(xx·成都市五校聯(lián)考)如圖所示，一個(gè)面積s＝0.2 m2的單匝圓形線圈，M、N兩端間距很小可以

13、忽略，線圈處于變化的磁場中，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度按B＝sin(100πt) T的規(guī)律變化．線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝BmSωcos(ωt)，其中Bm為磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值，ω為磁場變化的角速度，線圈的電阻r＝2 Ω，外接電阻R＝18 Ω.(電壓表為理想交流電壓表)求： (1)當(dāng)t＝ s時(shí)電壓表的示數(shù)． (2)變化的電流一個(gè)周期在電阻R上產(chǎn)生的熱量Q. (3)從t＝0開始到t＝ s這段時(shí)間通過圓形線圈的電量q. 解析：(1)由圖象知，線圈中產(chǎn)生的交變電流 Em＝BmSω＝100 V. 有效值U有＝＝50 V 電壓表的示數(shù)U＝R＝45 V (2) 交變電流的周期T＝＝

14、0.02 s 一個(gè)周期在電阻R上產(chǎn)生的熱量Q＝T＝4.5 J (3)在0～ s時(shí)間內(nèi)，電動(dòng)勢(shì)的平均值＝①， 平均電流＝② 流過燈泡的電荷量q＝Δt.③ 得q＝ C. 答案：(1)45 V　(2)4.5 J　(3) C 12．如下圖甲所示是某同學(xué)設(shè)計(jì)的一種振動(dòng)發(fā)電裝置的示意圖，它的結(jié)構(gòu)是一個(gè)套在輻向形永久磁鐵槽中的半徑為r＝0.10 m、匝數(shù)n＝20匝的線圈，磁場的磁感線均沿半徑方向均勻分布(其右視圖如下圖乙所示)．在線圈所在位置磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小均為B＝ 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)，

15、便有電流通過小電珠．當(dāng)線圈運(yùn)動(dòng)速度v隨時(shí)間t變化的規(guī)律如下圖丙所示時(shí)(摩擦等損耗不計(jì))．求： (1)小電珠中電流的最大值； (2)電壓表的示數(shù)； (3)t＝0.1 s時(shí)外力F的大??； (4)在不改變發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)的條件下，要使小電珠的功率提高雙倍，可采取什么辦法(至少說出兩種方法)? 解析：(1)由題意及法拉第電磁感應(yīng)定律知道，由于線圈在磁場中做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小符合正弦曲線變化規(guī)律，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為：Em＝nBlv＝nB2πrvm，電路總電阻為：R1＋R2，那么小電珠中電流的最大值為 Im＝＝ A＝0.16 A. (2)電壓表示數(shù)為有效值 U＝＝ImR2＝×0.16×9.5 V＝0.76 V≈1.07 V. (3)當(dāng)t＝0.1 s也就是時(shí)，外力F的大小為F＝nB2πrIm＝vm＝0.128 N. (4)提高vm　用變壓器 答案：(1)0.16 A　(2)1.07 V　(3)0.128 N (4)提高vm　用變壓器