2020屆高三物理練習(xí) 交變電流的產(chǎn)生及描述 新人教版

必考部分 選修3-2 第十章第1單元 交變電流的產(chǎn)生及描述課時作業(yè)命 題 設(shè) 計難度題號目標 較易中等稍難單一目標交變電流的產(chǎn)生2、4、79、10描述交變電流的物理量1、3、56、8綜合目標交變電流的產(chǎn)生和描述1112一、選擇題(本大題共10個小題，共70分，每小題至少有一個選項正確，全部選對的得7分，選對但不全的得4分，有選錯的得0分)1一正弦式電流的電壓隨時間變化的規(guī)律如圖1所示由圖可知 ()圖1A該交變電流的電壓瞬時值的表達式為u100sin(25t)VB該交變電流的頻率為25 HzC該交變電流的電壓的有效值為100 VD若將該交流電壓加在阻值為R100 的電阻兩端，則電阻消耗的功率是50 W解析：從圖中可知，交變電流周期T4×102 s，峰值電壓Um100 V，故交變電流的頻率f25 Hz，有效值U50 V加在R100 的電阻上時的熱功率P50 W，瞬時值表達式uUmsint100sin(50t) V，故正確選項為B、D.答案：BD2矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交流電動勢的最大值為Em.設(shè)t0時線圈平面與磁場平行，當線圈的匝數(shù)增加一倍，轉(zhuǎn)速也增大一倍，其他條件不變時，交變電流的電動勢表達式為()Ae2Emsin2tBe4Emsin2tCeEmcos2t De4Emcos2t解析：產(chǎn)生電動勢的最大值EmNBS2n；n為轉(zhuǎn)速當N2N，n2n時，2，Em4Em，所以交變電流的電動勢的表達式為e4Emcos2t.D項正確答案：D3(2020·山東高考)圖2甲、乙分別表示兩種電壓的波形，其中圖甲所示電壓按正弦規(guī)律變化下列說法正確的是 ()圖2A圖甲表示交變電流，圖乙表示直流電B兩種電壓的有效值相等C圖甲所示電壓的瞬時值表達式為U311sin100t VD圖甲所示電壓經(jīng)匝數(shù)比為101的變壓器變壓后，頻率變?yōu)樵瓉淼慕馕觯河蓤D象的縱坐標知，電壓的正、負分別表示電壓的方向，因此兩圖均為交變電流，A錯；對于正弦式電流才有U有效，雖然兩圖的最大值相同，但圖乙所示的非正弦(余弦)式電流不適用上式，故B錯；正弦式電流瞬時值表達式為uUmsint，由圖象可知Um311 V，T2×102 s，可得100，代入上式得u311sin100t V，故C對；由變壓器原理可知變壓器只能根據(jù)匝數(shù)比改變電壓和電流，它不會改變交變電流的周期和頻率，故D錯答案：C4如圖3所示，單匝矩形線圈的一半放在具有理想邊界的勻強磁場中，線圈軸線OO與磁場邊界重合，線圈按圖示方向勻速轉(zhuǎn)動，t0時刻線圈平面與磁場方向垂直，規(guī)定電流方向沿abcda為正方向，則線圈內(nèi)感應(yīng)電流隨時間變化的圖象是圖4中的()圖4解析：由楞次定律可知前半個周期感應(yīng)電流沿adcba方向，后半個周期沿abcda的方向，因線圈繞垂直磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，所以產(chǎn)生正弦式電流，A正確答案：A5(2020·皖南模擬)如圖5所示，圖甲和圖乙分別表示正弦脈沖波和方波的交變電流與時間的變化關(guān)系若使這兩種電流分別通過兩個完全相同的電阻，則經(jīng)過1 min的時間，兩電阻消耗的電功之比W甲W乙為()圖5A1 B12C13 D16解析：電功的計算，I要用有效值計算，圖甲中，由有效值的定義得()2R×2×1020()2R×2×102I12R×6×102，得I1 A；圖乙中，I的值不變I21 A，由WUItI2Rt可以得到W甲W乙13.C正確答案：C6在兩塊金屬板上加上交變電壓uUmsint，當t0時，板間有一個電子正好處于靜止狀態(tài)，下面關(guān)于電子以后的運動情況的判斷正確的是 ()AtT時，電子回到原出發(fā)點B電子始終向一個方向運動Ct時，電子將有最大速度Dt時，電子的位移最大解析：t0時，電子不受力，此時兩極板間電壓為零，此后電壓開始增大，t時達到最大，此過程中電子沿電場方向做加速度增大的加速運動，速度增大，這段時間內(nèi)，兩極板間電壓減小，但電場方向不變，所以電子在這段時間內(nèi)仍沿原方向做加速度減小的加速運動，速度繼續(xù)增大.后電場變向，電子開始減速，但運動方向不變，直至T時刻速度減為零故在時電子有最大速度因電子的速度方向不變，即隨時間的增長，位移增大綜上所述，B、C正確，A、D錯誤答案：BC7如圖6甲所示，一矩形閉合線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸OO以恒定的角速度轉(zhuǎn)動，從線圈平面與磁場方向平行時開始計時，線圈中產(chǎn)生的交變電流按照圖乙所示的余弦規(guī)律變化，在t時刻()圖6A線圈中的電流最大B穿過線圈的磁通量最大C線圈所受的安培力為零D穿過線圈磁通量的變化率最大解析：注意線圈轉(zhuǎn)動過程中通過兩個特殊位置(平行于磁感線和垂直于磁感線)時的特點；磁通量、磁通量的變化、磁通量的變化率不同；t，線圈轉(zhuǎn)過90°，本題應(yīng)選B、C.答案：BC8通有電流iImsint的長直導(dǎo)線OO與斷開的圓形導(dǎo)線圈在同一平面內(nèi)，如圖7所示(設(shè)電流由O至O為正)，為使A端的電勢高于B端的電勢且UAB減小，交變電流必須處于每個周期的 ()圖7A第一個周期 B第二個周期C第三個周期 D第四個周期解析：由E可知，要E減小，即要減小，題中要求AB，由楞次定律知，只有在第一個周期才符合要求，A項正確答案：A9如圖8所示，單匝矩形線圈放置在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，以恒定的角速度繞ab邊轉(zhuǎn)動，磁場方向垂直于紙面向里，線圈所圍面積為S，線圈導(dǎo)線的總電阻為R.t0時刻線圈平面與紙面重合，且cd邊正在向紙面外轉(zhuǎn)動則()A線圈中電流t時刻瞬時值表達式為icostB線圈中電流的有效值為IC線圈中電流的有效值為ID線圈消耗的電功率為P解析：回路中感應(yīng)電動勢最大值EmBS，電流最大值Im，t0時為中性面，故瞬時值表達式isint.電流有效值I，PI2R，故A、B錯誤，C、D正確答案：CD10將硬導(dǎo)線中間一段折成不封閉的正方形，每邊長為l，它在磁感應(yīng)強度為B、方向如圖9所示的勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速為n，導(dǎo)線在a、b兩處通過電刷與外電路連接，外電路接有額定功率為P的小燈泡并正常發(fā)光，電路中除燈泡外，其余部分的電阻不計，燈泡的電阻應(yīng)為()A.B.C. D.解析：單匝正方形線圈繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動，將產(chǎn)生正弦式電流，則電動勢的最大值EmBl22nBl2，其有效值E，計算小燈泡的額定功率P要用其有效值，即P.R，故只有B選項正確答案：B二、非選擇題(本大題共2個小題，共30分，解答時應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計算的要注明單位)11(15分)圖10甲所示為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機的原理圖，其矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的固定軸OO勻速轉(zhuǎn)動，線圈的匝數(shù)n100匝、電阻r10，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)與電阻R連接，電阻R90 ，與R并聯(lián)的交流電壓表為理想電表在t0時刻，線圈平面與磁場方向平行，穿過每匝線圈的磁通量隨時間t按圖10乙所示正弦規(guī)律變化求：圖10(1)交流發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢的最大值；(2)電路中交流電壓表的示數(shù)解析：(1)交流發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢的最大值EmnBS而mBS，所以Em由t圖線可知：m2.0×102 Wb，T6.28×102 s所以Em200 V.(2)電動勢的有效值EEm100 V由閉合電路的歐姆定律，電路中電流的有效值為I A交流電壓表的示數(shù)為UIR90 V127 V.答案：(1)200 V(2)127 V12(15分)(2020·鄭州模擬)如圖11甲所示，一固定的矩形導(dǎo)體線圈水平放置，線圈的兩端接一只小燈泡，在線圈所在空間內(nèi)存在著與線圈平面垂直的均勻分布的磁場已知線圈的匝數(shù)n100匝，電阻r1.0 ，所圍成矩形的面積S0.040 m2，小燈泡的電阻R9.0 ，磁場的磁感應(yīng)強度按如圖11乙所示的規(guī)律變化，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式為enBmScos(t)，其中Bm為磁感應(yīng)強度的最大值，T為磁場變化的周期不計燈絲電阻隨溫度的變化，求：圖11(1)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值；(2)小燈泡消耗的電功率；(3)在磁感應(yīng)強度變化的0的時間內(nèi)，通過小燈泡的電荷量解析：(1)由圖象知，線圈中產(chǎn)生的交變電流的周期T3.14×102s，所以EmnBmS8.0 V.(2)電流的最大值Im0.80 A，有效值I A，小燈泡消耗的電功率PI2R2.88 W.(3)在0時間內(nèi)，電動勢的平均值，平均電流，流過燈泡的電荷量Qt4.0×103 C.答案：(1)8.0 V(2)2.88 W(3)4.0×103 C