2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 分層規(guī)范快練35 交變電流的產(chǎn)生和描述 新人教版.doc

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分層規(guī)范快練(三十五)　交變電流的產(chǎn)生和描述 [雙基過(guò)關(guān)練] 1. (多選)如圖所示為交流發(fā)電機(jī)示意圖，線圈的AB邊連在金屬滑環(huán)K上，CD邊連在滑環(huán)L上，導(dǎo)體制作的兩個(gè)電刷E、F分別壓在兩個(gè)滑環(huán)上，線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以通過(guò)滑環(huán)和電刷保持與外電路的連接．關(guān)于其工作原理，下列分析正確的是(　　) A．當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到中性面的瞬間，穿過(guò)線圈的磁通量最大 B．當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到中性面的瞬間，線圈中的感應(yīng)電流最大 C．當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到跟中性面垂直的瞬間，穿過(guò)線圈的磁通量最小 D．當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到跟中性面垂直的瞬間，線圈中的感應(yīng)電流最小 答案：AC 2．[2019惠州市高三調(diào)研考試]某交流發(fā)電機(jī)給燈泡供電，產(chǎn)生交變電流的圖象如圖所示．下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．交變電流的頻率為100 Hz B．交變電流的瞬時(shí)表達(dá)式為i＝5cos50πt (A) C．該交流電的電壓有效值為5 V D．在t＝510－3 s時(shí)，穿過(guò)交流發(fā)電機(jī)線圈的磁通量最大 解析：根據(jù)圖象知交流電的周期為0.02 s，因此交流電的頻率為50 Hz，A錯(cuò)誤；由ω＝＝100π rad/s，交變電流的最大值為5 A可得，交變電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為i＝5cos 100πt (A)，B錯(cuò)誤；因?yàn)殡娮栉粗?，故電壓不能確定，C錯(cuò)誤；t＝510－3 s時(shí)，交變電流的瞬時(shí)值為零，磁通量最大，D正確． 答案：D 3. 如圖所示，直線MN右側(cè)有垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，有一個(gè)單匝、電阻為R、邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的導(dǎo)線框一半處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，t＝0時(shí)刻，框面與磁場(chǎng)垂直，現(xiàn)讓線框以MN為軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為n，則通過(guò)線框的感應(yīng)電流的有效值為(　　) A.　　B. C. D. 解析： 線框總有一半在磁場(chǎng)中，若規(guī)定逆時(shí)針的電流方向?yàn)檎€框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流如圖所示，峰值為：Im＝，根據(jù)有效值與峰值間的關(guān)系可得：I＝Im＝. 答案：D 4．一個(gè)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過(guò)線圈的磁通量隨時(shí)間變化的圖象如圖甲所示，則下列說(shuō)法正確的是(　　) A．t＝0時(shí)刻，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，在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. 交變電流電壓的有效值為6 V，它和電阻R1、R2及電容器C、電壓表一起連接成如圖所示的電路，圖中電壓表的讀數(shù)為U1，為了保證電容器C不被擊穿，電容器的耐壓值為U2，電容器在電路中正常工作，則(　　) A．U1＝6 V　U2＝6 V B．U1＝6 V　U2＝3 V C．U1＝6 V　U≥6 V D．U1＝6V　U2≥6 V 解析：交流電源的有效電壓是6 V，而電壓表測(cè)量的是交流電的有效值，則電壓表的示數(shù)為U1＝6 V；因正弦式交流電的最大值是有效值的倍，則知電壓的最大值為6 V，所以電容器要能正常工作，其耐壓值必須不低于6 V，即U2≥6 V．故D項(xiàng)正確，A、B、C項(xiàng)錯(cuò)誤． 答案：D 6．(多選)勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一長(zhǎng)方形導(dǎo)線框，分別以相同的角速度繞圖所示的固定轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，用Ia、Ib、Ic、Id表示四種情況下線框中電流的有效值，則(　　) A．Ia＝Id　 B．Ia>Ib C．Ib>Ic D．Ic＝Id 解析：對(duì)正弦交流電而言，最大值Em＝NBSω，而有效值E＝，I＝E/R. 得線框中電流的有效值：I＝. 線框中電流的有效值只與N、B、S、ω、R有關(guān)，與固定轉(zhuǎn)軸所處的具體位置無(wú)關(guān)．選A、D. 答案：AD 7．[2019孝感模擬]一正弦交流電的電壓隨時(shí)間變化規(guī)律如圖所示，則(　　) A．交流電的頻率為50 Hz B．交流電壓的有效值為100 V C．交流電壓瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝100sin50πt (V) D．此交流電壓可以直接接耐壓值為80 V的電容器 解析：由題圖可知，T＝410－2 s，故f＝＝25 Hz，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；由圖象可知交流電的最大值為100 V，因此其有效值為U＝ V＝50 V，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；交流電的角速度ω＝2πf＝50π rad/s，所以其表達(dá)式為u＝100sin(50πt) V，故C項(xiàng)正確；電容器的耐壓值為交流電的最大值，最大值100 V大于80 V，故不能直接接在此交流電上，故D項(xiàng)錯(cuò)誤． 答案：C 8．[2019遼寧沈陽(yáng)二中月考](多選)如圖甲所示，將阻值為R＝5 Ω的電阻接到內(nèi)阻不計(jì)的正弦式交流電源上，電流隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示，電流表串聯(lián)在電路中測(cè)量電流的大?。畬?duì)此，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．電阻R兩端電壓變化的表達(dá)式為u＝2.5sin(200πt) V B．電阻R消耗的電功率為1.25 W C．如圖丙所示，若此交變電流由一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生，當(dāng)線圈的轉(zhuǎn)速提升一倍時(shí)，電流表的示數(shù)為1 A D．這一交變電流與圖丁所示電流比較，其有效值之比為 解析：圖乙所示電流的最大值為Im＝0.5 A，周期為T＝0.01 s，則ω＝＝200π rad/s，由歐姆定律得Um＝ImR＝2.5 V，所以R兩端電壓瞬時(shí)值的表達(dá)式為u＝2.5sin(200πt) V，選項(xiàng)A正確；該電流的有效值為I＝，電阻R消耗的電功率為P＝I2R，解得P＝0.625 W，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電流表的示數(shù)為有效值，若該交變電流由圖丙所示矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生，當(dāng)轉(zhuǎn)速提升一倍時(shí)，電動(dòng)勢(shì)的最大值Em＝nBSω為原來(lái)的2倍，電路中電流的有效值也是原來(lái)的2倍，為2 A≠1 A，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；圖乙中的正弦交變電流的有效值為 A，圖丁所示的交變電流雖然方向發(fā)生變化，但大小恒為0.5 A，故有效值之比為，選項(xiàng)D正確． 答案：AD 9．[2019綿陽(yáng)模擬]一只低壓教學(xué)電源輸出的交變電壓為U＝10sin314t(V)，以下說(shuō)法正確的是(　　) A．這只電源可以使“10 V　2 W”的燈泡正常發(fā)光 B．這只電源的交變電壓的周期是314 s C．這只電源在t＝0.01 s時(shí)電壓達(dá)到最大值 D．“10 V　2 μF”電容器可以接在這只電源上 解析：交流電的峰值Um＝10 V，則有效值U＝ V＝10 V所以電源可以使“10 V、2 W”的燈泡正常發(fā)光，故A項(xiàng)正確；ω＝100π，則T＝＝0.02 s，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；t＝0.01 s時(shí)，經(jīng)過(guò)半個(gè)周期，電壓為零，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)電容器的耐壓值小于峰值，電容器被擊穿，10 V小于10 V，則“10 V　2 μF”電容器不能接在這只電源上，故D項(xiàng)錯(cuò)誤． 答案：A [技能提升練] 10．(多選) 如圖所示，N匝矩形導(dǎo)線框以角速度ω在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線框面積為S，線框的電阻、電感均不計(jì)，外電路接有電阻R、理想交流電流表和二極管D.二極管D具有單向?qū)щ娦裕凑螂娮铻榱?，反向電阻無(wú)窮大．下列說(shuō)法正確的是(　　) A．交流電流表的示數(shù)I＝NBS B．一個(gè)周期內(nèi)通過(guò)R的電荷量q＝ C．R兩端電壓的有效值U＝NBS D．圖示位置電流表的示數(shù)為0 解析：二極管具有單向?qū)щ娦裕虼穗娐分兄挥姓螂娏?，圖象如圖所示． 設(shè)回路中電流的有效值為I，由電流的熱效應(yīng)可知，2RT＝I2RT，I＝，A正確，D錯(cuò)誤．電阻R兩端電壓U＝IR＝，C錯(cuò)．一個(gè)周期內(nèi)通過(guò)R的電荷量q＝＝，B正確． 答案：AB 11．(多選)如圖甲所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線圈兩次分別以不同的轉(zhuǎn)速，繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)圖象如圖乙中曲線a、b所示，則(　　) A．兩次t＝0時(shí)刻線圈平面均與中性面重合 B．曲線a、b對(duì)應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為2：3 C．曲線a表示的交變電動(dòng)勢(shì)頻率為25 Hz D．曲線b表示的交變電動(dòng)勢(shì)有效值為10 V 解析：線圈位于中性面時(shí)，磁通量最大，電動(dòng)勢(shì)為零，A項(xiàng)正確；轉(zhuǎn)速之比等于周期的反比，故該比值為3：2，B項(xiàng)錯(cuò)誤；頻率為周期的倒數(shù)，a的周期為0.04 s，頻率為25 Hz，C項(xiàng)正確；正弦交變電流的電動(dòng)勢(shì)的有效值為E＝＝，已知Ea＝ V，且ωb＝ωa，故可知Eb＝ V＝ V，D項(xiàng)錯(cuò)誤． 答案：AC 12．[2019福建漳州模擬](多選)海洋中蘊(yùn)藏著巨大的能量，利用海洋的波浪可以發(fā)電．在我國(guó)南海上有一浮桶式波浪發(fā)電燈塔，其原理示意圖如圖甲所示．浮桶內(nèi)的磁體通過(guò)支柱固定在暗礁上，浮桶內(nèi)置線圈隨波浪相對(duì)磁體沿豎直方向運(yùn)動(dòng)，且始終處于磁場(chǎng)中，該線圈與阻值R＝15 Ω的燈泡相連，浮桶下部由內(nèi)、外兩密封圓筒構(gòu)成(圖中斜線陰影部分)，如圖乙所示，其內(nèi)為產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁體，與浮桶內(nèi)側(cè)面的縫隙忽略不計(jì)；匝數(shù)N＝200的線圈所在處輻射磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.2 T，線圈直徑D＝0.4 m，電阻r＝1 Ω.取重力加速度g＝10 m/s2，π2≈10.若浮桶隨波浪上下運(yùn)動(dòng)的速度可表示為v＝0.4πsin(πt)m/s，則下列說(shuō)法正確的是(　　) A．波浪發(fā)電產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)e的瞬時(shí)表達(dá)式e＝16sin(πt)V B．燈泡中電流i的瞬時(shí)表達(dá)式i＝4sin(πt) A C．燈泡的電功率為120 W D．燈泡兩端電壓的有效值為 V 解析：線圈在浮桶里隨波浪上下運(yùn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，e＝NBLv＝NBπDv＝64sin(πt) V，A錯(cuò)誤．R總＝R＋r＝16 Ω，則燈泡中電流i的瞬時(shí)表達(dá)式i＝＝4sin(πt)A，B正確，燈泡中電流的有效值I＝＝2 A，燈泡的電功率P＝I2R＝120 W，C正確．燈泡兩端電壓的有效值U＝IR＝215 V＝30 V，D錯(cuò)誤． 答案：BC 13．(多選)圖甲為風(fēng)力發(fā)電的簡(jiǎn)易模型．在風(fēng)力作用下，風(fēng)葉帶動(dòng)與桿固連的永磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)，磁鐵下方的線圈與電壓傳感器相連．某一風(fēng)速時(shí)，傳感器顯示如圖乙所示，則(　　) A．磁鐵的轉(zhuǎn)速為10 r/s B．線圈兩端電壓的有效值為6 V C．交流電壓的表達(dá)式為U＝12sin 5πt(V) D．該交變電流可以直接加在擊穿電壓為9 V的電容器上 解析：該交變電流的周期為T＝0.4 s，故磁鐵的轉(zhuǎn)速為n＝＝ r/s＝2.5 r/s，故A錯(cuò)誤；由題圖乙可知電壓的最大值為12 V，有效值U＝＝ V＝6 V，故B正確；周期T＝0.4 s，故ω＝＝ rad/s＝5π rad/s，故交流電壓的表達(dá)式為U＝12sin5πt(V)，故C正確；該交變電流電壓的最大值大于電容器的擊穿電壓，故該交變電流不能直接加在擊穿電壓為9 V的電容器上，故D錯(cuò)誤． 答案：BC