2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 10.1交變電流的產(chǎn)生和描述課時(shí)提升作業(yè) 滬科版選修3-2.doc

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2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 10.1交變電流的產(chǎn)生和描述課時(shí)提升作業(yè) 滬科版選修3-2 選擇題(本題共8小題,1～6題每小題6分,7、8題每小題7分,共50分。多選題已在題號(hào)后標(biāo)出) 1.一單匝閉合線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中,線框中的最大磁通量為Φm,最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為Em,下列說法中正確的是 (　　) A.當(dāng)磁通量為零時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也為零 B.當(dāng)磁通量減小時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也減小 C.當(dāng)磁通量等于0.5Φm時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于0.5Em D.角速度ω等于 2.(xx福建高考)如圖,實(shí)驗(yàn)室一臺(tái)手搖交流發(fā)電機(jī),內(nèi)阻r=1.0Ω,外接R= 9.0Ω的電阻。閉合開關(guān)S,當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子以某一轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)e=10sin10πt(V),則(　　) A.該交變電流的頻率為10 Hz B.該電動(dòng)勢(shì)的有效值為10V C.外接電阻R所消耗的電功率為10W D.電路中理想交流電流表的示數(shù)為1.0A 3.一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的正弦規(guī)律圖像如圖甲所示。已知發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻為5.0Ω,現(xiàn)外接一只電阻為95.0Ω的燈泡,如圖乙所示。則下列說法正確的是(　　) A.電壓表V的示數(shù)為220 V B.電路中的電流方向每秒鐘改變50次 C.燈泡實(shí)際消耗的功率為484 W D.發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為24.2 J 4.(xx大綱版全國(guó)卷)一臺(tái)電風(fēng)扇的額定電壓為交流220V,在其正常工作過程中,用交流電流表測(cè)得某一段時(shí)間內(nèi)的工作電流I隨時(shí)間t的變化如圖所示。這段時(shí)間內(nèi)電風(fēng)扇的用電量為(　　) A.3.910-2度　　　　　　 B.5.510-2度 C.7.810-2度 D.11.010-2度 5.(xx衡水模擬)如圖甲為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)的原理圖,其矩形線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,繞垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng),線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)和電刷與電阻R=10Ω連接,與電阻R并聯(lián)的交流電壓表為理想電壓表,示數(shù)是10V。圖乙是矩形線圈中磁通量Φ隨時(shí)間t變化的圖像。則(　　) A.電阻R上的電功率為20W B.0.02s時(shí)R兩端的電壓瞬時(shí)值為零 C.R兩端的電壓u隨時(shí)間t變化的規(guī)律是u=14.1cos100πt(V) D.通過R的電流i隨時(shí)間t變化的規(guī)律是i=1.41cos50πt(A) 6.(多選)如圖甲、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(　　) A.圖甲表示交流電,圖乙表示直流電 B.兩種電壓的周期相等 C.兩種電壓的有效值相等 D.圖甲所示電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u=311sin100πtV 7.(xx海南高考)通過一阻值R=100Ω的電阻的交變電流如圖所示,其周期為1s。電阻兩端電壓的有效值為(　　) A.12 V　　 B.4V　　 C.15 V　 　D.8V 8.一個(gè)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的交變電流e=220sin100πt(V),那么 (　　) A.該交變電流的頻率是100Hz B.當(dāng)t =0時(shí),線圈平面恰好與中性面垂直 C.當(dāng)t =s時(shí),e有最大值 D.該交變電流電動(dòng)勢(shì)的有效值為220V 強(qiáng)化專練(建議：25分鐘) 強(qiáng)化點(diǎn)1：交流電的產(chǎn)生及圖像 1.(多選)一正弦交流電的電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示。由圖可知(　　) A.該交流電的電壓瞬時(shí)值的表達(dá)式為u=100sin(25t)V B.該交流電的頻率為25Hz C.該交流電的電壓的有效值為100V D.若將該交流電壓加在阻值為R=100Ω的電阻兩端,則電阻消耗的功率是50W 2.將阻值為5Ω的電阻接到內(nèi)阻不計(jì)的交流電源上,電源電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示。下列說法正確的是(　　) A.電路中交變電流的頻率為0.25 Hz B.通過電阻的電流為A C.電阻消耗的電功率為2.5 W D.用交流電壓表測(cè)得電阻兩端的電壓是5 V 3.(xx杭州模擬)為了研究交流電的產(chǎn)生過程,小張同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)構(gòu)思方案：第一次將單匝矩形線圈放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,線圈繞轉(zhuǎn)軸OO1按圖示方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(ab向紙外,cd向紙內(nèi))。并從圖甲所示位置開始計(jì)時(shí)。此時(shí)產(chǎn)生的交流電如圖乙所示。第二次他僅將轉(zhuǎn)軸移至ab邊上,第三次他僅將轉(zhuǎn)軸右側(cè)的磁場(chǎng)去掉,關(guān)于后二次的電流圖像,下列說法正確的是(　　) A.第二次是A圖　　　　　 B.第二次是C圖 C.第三次是B圖 D.第三次是D圖 4.(xx南通模擬)如圖所示電路中,電源電壓U=311sin100πt(V),A、B間接有“220V　440 W”的電暖寶、“220V　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311V B.電路要正常工作,保險(xiǎn)絲的額定電流不能小于3A C.電暖寶發(fā)熱功率是抽油煙機(jī)發(fā)熱功率的2倍 D.1min抽油煙機(jī)消耗的電能為1.32104J 5.(多選)(xx撫州模擬)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?即正向電阻為零,反向電阻無窮大。下列說法正確的是(　　) 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 6.(xx南平模擬)如圖甲是阻值為5Ω的線圈與阻值為15Ω的電阻R構(gòu)成的回路。線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示。則(　　) A.電壓表的示數(shù)為14.14V B.通過電阻R的電流為0.707A C.電阻R上消耗的功率為3.75W D.通過電阻的電流方向每秒變化100次 強(qiáng)化點(diǎn)2：交流電“四值”的計(jì)算 7.(2011安徽高考)如圖所示的區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。電阻為R、半徑為L(zhǎng)、圓心角為45的扇形閉合導(dǎo)線框繞垂直于紙面的O軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(O軸位于磁場(chǎng)邊界)。則線框內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的有效值為(　　) A.　　 B.　 　C.　 　D. 8.通過某電流表的電流按如圖所示的規(guī)律變化,則該電流表的讀數(shù)為(　　) A.4A　　　B.4A　　　C.5A　　　D.5A 答案解析 素能全練 1.【解析】選D。根據(jù)正弦式交變電流的產(chǎn)生及其變化規(guī)律：當(dāng)磁通量最大時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零;當(dāng)磁通量減小時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在增大;磁通量減為零時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大。由此可知A、B項(xiàng)錯(cuò)誤;設(shè)從線框位于中性面開始計(jì)時(shí),則有e= Emsinωt,式中Em=BSω。因Φm=BS,故角速度ω=,D項(xiàng)正確;設(shè)e=0.5Em,則解出ωt=。此時(shí)Φ=BScos=BS=Φm,所以C項(xiàng)錯(cuò)誤。 2.【解析】選D。據(jù)ω=2πf知該交流電的頻率為5Hz,A錯(cuò);該交流電電動(dòng)勢(shì)的最大值為10V,有效值E=10V,B錯(cuò);I==1.0A,P=I2R=9W,C錯(cuò),D對(duì)。 3.【解析】選D。電壓表示數(shù)為燈泡兩端電壓的有效值,由圖像知電動(dòng)勢(shì)的最大值Em=220V,有效值E=220V,燈泡兩端電壓U==209V,A錯(cuò);由圖像知T=0.02s,一個(gè)周期內(nèi)電流方向改變兩次,可知1s內(nèi)電流方向改變100次,B錯(cuò);燈泡消耗的實(shí)際功率P==W=459.8 W,C錯(cuò);電流的有效值I==2.2A,發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為Q=I2rt=2.225.01J=24.2 J,D對(duì)。 4.【解題指南】根據(jù)電流的變化情況分段計(jì)算電功。“度”是常用單位,1度= 1 kWh。 【解析】選B。測(cè)出的電流和電壓均為交流電的有效值,在這段時(shí)間內(nèi)用電量W=U(I1t1+I2t2+I3t3)=220(0.3600+0.4600+0.22400)J=1.98105J=5.510-2度,選項(xiàng)B正確。 5.【解題指南】Φ-t圖像與-t(E -t)圖像在數(shù)學(xué)上是互余關(guān)系,由Φ-t圖像可以得到E -t圖像。 【解析】選C。R上電功率P==10W,A錯(cuò)。0.02s時(shí)Φ=0,最大,此時(shí)R兩端的電壓瞬時(shí)值最大,B錯(cuò)。R兩端電壓的最大值為10V,ω==100πrad/s,因此R兩端電壓u=14.1cos100πt(V),C正確。i=1.41cos100πt(A),D錯(cuò)。故選C。 6.【解析】選B、D。因圖像的縱坐標(biāo)上電壓的正負(fù)表示電壓的方向,因此兩圖均為交流電,A錯(cuò);兩圖像的周期都是210-2s,故B對(duì);對(duì)于正弦交流電才有U有效=,雖然兩圖的峰值相同,但圖乙非正弦(余弦)交流電,不適用上式有效值的求法,故C錯(cuò);正弦交流電電壓瞬時(shí)值的表達(dá)式為u=Umsinωt,由圖甲可知Um=311V,T=210-2s,可得ω==100π,代入上式得u=311sin100πtV,故D對(duì)。 7.【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)注意理解以下兩點(diǎn)： (1)根據(jù)電流的熱效應(yīng)在一個(gè)周期內(nèi)分段計(jì)算交變電流的有效值。 (2)根據(jù)圖像確定一個(gè)周期的時(shí)間。 【解析】選B。根據(jù)圖像,一個(gè)周期T=1s,設(shè)該交變電流的有效值為U,0～0.4s的時(shí)間間隔為t1=0.4s,0.4～0.5 s的時(shí)間間隔t2=0.1s,根據(jù)電流的熱效應(yīng),由2(Rt1+Rt2)=,解得U=4V,B正確。 【加固訓(xùn)練】 電阻R1、R2和交流電源按照?qǐng)D甲所示方式連接,R1=10Ω,R2=20Ω。合上開關(guān)S后,通過電阻R2的正弦交變電流i隨時(shí)間t的變化情況如圖乙所示。則(　　) A.通過R1的電流的有效值是1.2A B.R1兩端的電壓有效值是6V C.通過R2的電流的有效值是1.2A D.R2兩端的電壓有效值是6V 【解析】選B。通過R1和R2的電流的有效值都是0.6A,故A、C錯(cuò),R2兩端的電壓有效值是12V,故D錯(cuò),R1兩端的電壓有效值是6V,故B正確。 8.【解析】選C。根據(jù)e=220sin100πt(V)可知,交變電流的頻率是50Hz,A錯(cuò)。當(dāng)t=0時(shí),e=0,線圈位于中性面,B錯(cuò)。將t=s代入e=220sin100πt(V),可得e=220V,e有最大值,C對(duì)。交變電流電動(dòng)勢(shì)的有效值應(yīng)為=220V,D錯(cuò)。 【加固訓(xùn)練】 (多選)如圖甲所示,將阻值為R=5Ω的電阻接到內(nèi)阻不計(jì)的正弦交變電源上,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)量電流的大小。對(duì)此,下列說法正確的是(　　) A.電阻R兩端電壓變化規(guī)律的函數(shù)表達(dá)式為u=2.5sin200πt(V) B.電阻R消耗的電功率為1.25W C.若此交變電流由一矩形線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生,如圖丙所示,當(dāng)線圈的轉(zhuǎn)速提升一倍時(shí),電流表的示數(shù)為1A 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】選A、D。圖乙所示電流的最大值為Im=0.5A,由歐姆定律得Um=ImR=2.5V。周期為T=0.01s,ω==200πrad/s,所以R兩端電壓的表達(dá)式為u= 2.5sin200πt(V),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=0.625W,B錯(cuò)誤;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為原來的2倍。電路中電流的有效值也是原來的2倍,為2A≠1 A。電流表的示數(shù)為有效值,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0.5A,可知D正確。 【總結(jié)提升】交流電“四值”的三個(gè)注意點(diǎn) (1)準(zhǔn)確理解和把握交流電“四值”的物理意義和計(jì)算方法。 (2)最大值和有效值之間的倍關(guān)系,只適用于正(余)弦交流電,對(duì)于非正(余)弦交流電的有效值需根據(jù)等效原則具體求解,切不可亂套公式。 (3)交流電的圖像是高考重點(diǎn),要注意與公式、發(fā)電機(jī)模型的對(duì)應(yīng)聯(lián)系。 強(qiáng)化專練 1.【解析】選B、D。從題圖中可知,交流電周期T=410-2s,峰值電壓Um=100V,故交流電的頻率f==25Hz,有效值U==50V。加在R=100Ω的電阻上時(shí)的熱功率P==50W,瞬時(shí)值表達(dá)式u=Umsint=100sin(50πt)V,故正確選項(xiàng)為B、D。 2.【解析】選C。電路中交變電流的頻率f==25Hz,A錯(cuò);通過電阻的電流應(yīng)為有效值I==A=A,用交流電壓表測(cè)得電阻兩端的電壓是V,B、D錯(cuò);電阻消耗的電功率P=I2R=2.5W,C對(duì)。 3.【解析】選D。第二次將轉(zhuǎn)軸移到ab邊上產(chǎn)生感應(yīng)電流,同第一次相同,第三次將OO1右側(cè)磁場(chǎng)去掉,線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中只有一邊切割,產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值為原來的,因此選D。 【加固訓(xùn)練】 (多選)(xx南京模擬)如圖所示的正方形線框abcd邊長(zhǎng)為L(zhǎng),每邊電阻均為r,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞cd軸以角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng),c、d兩點(diǎn)與外電路相連,外電路電阻也為r,則下列說法中正確的是(　　) A.S斷開時(shí),電壓表讀數(shù)為BL2ω B.S斷開時(shí),電壓表讀數(shù)為BL2ω C.S閉合時(shí),電流表讀數(shù)為BL2ω D.S閉合時(shí),線框從圖示位置轉(zhuǎn)過過程中流過電流表的電荷量為 【解析】選B、D。電路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為Emax=BL2ω,有效值為E==BL2ω。 當(dāng)S斷開時(shí),電壓表讀數(shù)為Ucd=r=BL2ω,A選項(xiàng)錯(cuò)誤,B選項(xiàng)正確;S閉合時(shí),電壓表的讀數(shù)為Ucd=I===BL2ω,電流表讀數(shù)為,C選項(xiàng)錯(cuò)誤;S閉合時(shí),線框從圖示位置轉(zhuǎn)過過程中流過電流表的電荷量為Q=Δt=Δt =Δt==,D選項(xiàng)正確。 4.【解析】選D。由U=311sin100πt(V)可知Em=311V,有效值E=220V,故交流電壓表的示數(shù)為220V,A錯(cuò)誤;流過電暖寶的電流為I1==2A,流過抽油煙機(jī)的電流為I2=1A,而流過保險(xiǎn)絲的額定電流為交變電流的有效值,應(yīng)為3A,B錯(cuò)誤;電暖寶是純電阻用電器,而抽油煙機(jī)是非純電阻用電器,發(fā)熱功率不是2倍關(guān)系,C錯(cuò)誤;1min抽油煙機(jī)消耗的電能為W=Pt=1.32104J,D正確。 5.【解題指南】二極管具有單向?qū)щ娦?因此電路中只有正向電流,圖像如圖所示。 【解析】選A、B。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R的電荷量q==,B正確。 【加固訓(xùn)練】 如圖所示,圖線a是線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的正弦交流電的圖像,當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后,所產(chǎn)生的正弦交流電的圖像如圖線b所示,以下關(guān)于這兩個(gè)正弦交流電的說法錯(cuò)誤的是(　　) A.在圖中t=0時(shí)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(shí)值為u=10sin5πt(V) D.交流電b的最大值為V 【解析】選A。由題圖可知t=0時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零,穿過線圈的磁通量最大,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由題圖可知Ta=0.4s,Tb=0.6s,線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比na∶nb=Tb∶Ta=3∶2,選項(xiàng)B正確;交流電a的瞬時(shí)值為u=Umsin(t),得u=10sin5πt(V),選項(xiàng)C正確;感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值Um=NBSω=NBS(),所以Uma∶Umb=Tb∶Ta,交流電b的最大值為V,選項(xiàng)D正確。 6.【解析】選B。由圖像可得Em=20V,E=10V,電壓表讀數(shù)U=R=7.5V,A錯(cuò);通過電阻R的電流I==A,B正確;R上消耗的功率P=I2R=7.5W,C錯(cuò)誤。T=0.04s,f=25Hz,電流方向每秒變化50次,D錯(cuò)誤。 7.【解題指南】扇形線框在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的電流并不是正弦交流電,在線框進(jìn)入和離開磁場(chǎng)的過程中產(chǎn)生大小不變、方向不同的交流電,應(yīng)根據(jù)電流熱效應(yīng)計(jì)算其等效電流值。 【解析】選D。線框進(jìn)入磁場(chǎng)和穿出磁場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)均為E=BωL2,產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的時(shí)間均為,由一個(gè)周期產(chǎn)生的電熱Q=()2R2=I2RT,解得I=,選D。 8.【解析】選C。由電流的熱效應(yīng)可得()2R+(3)2R=I2RT,解得I=5A,選C。