2019年高考物理總復(fù)習(xí) 第十章 第1講 交變電流的產(chǎn)生和描述 新人教版.doc

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2019年高考物理總復(fù)習(xí) 第十章 第1講 交變電流的產(chǎn)生和描述 新人教版1風(fēng)力發(fā)電機(jī)為一種新能源產(chǎn)品，功率為200 W到15 kW，廣泛應(yīng)用于分散住戶若風(fēng)力發(fā)電機(jī)的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線圈通過(guò)中性面時(shí)，下列說(shuō)法正確的是()A穿過(guò)線圈的磁通量最大，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大B穿過(guò)線圈的磁通量等于零，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大C穿過(guò)線圈的磁通量最大，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于零D穿過(guò)線圈的磁通量等于零，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于零解析當(dāng)線圈通過(guò)中性面時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，但此時(shí)穿過(guò)線圈的磁通量最大；當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到與磁感線平行時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量為零，但此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大答案C2如圖1所示，面積均為S的單匝線圈繞其對(duì)稱(chēng)軸或中心軸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，能產(chǎn)生正弦交變電動(dòng)勢(shì)eBSsin t的圖是()圖1解析線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)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eBSsin t，由這一原理可判斷，A圖中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為eBSsin t；B圖中的轉(zhuǎn)動(dòng)軸不在線圈所在平面內(nèi)；C、D圖轉(zhuǎn)動(dòng)軸與磁場(chǎng)方向平行，而不是垂直答案A3矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的交流電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em.設(shè)t0時(shí)線圈平面與磁場(chǎng)平行，當(dāng)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(shí)，交流電的電動(dòng)勢(shì)為()Ae2Emsin 2tBe4Emsin 2tCeEmsin 2t De4Emcos 2t解析 EmnBS所以當(dāng)S和都增大一倍時(shí)，電動(dòng)勢(shì)的最大值增大到原來(lái)的4倍，再考慮到，相位與的關(guān)系所以選項(xiàng)D正確答案 D4一小型交流發(fā)電機(jī)中，矩形金屬線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖2所示矩形線圈與阻值為10 的電阻構(gòu)成閉合電路，若不計(jì)線圈電阻，下列說(shuō)法中正確的是()圖2At1時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量為零Bt2時(shí)刻感應(yīng)電流方向發(fā)生變化Ct3時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量變化率的絕對(duì)值最大D交變電流的有效值為 A解析在t1時(shí)刻電動(dòng)勢(shì)為零，通過(guò)線圈的磁通量最大，A錯(cuò)誤；t2時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，線圈與中性面垂直，電流方向不變，B錯(cuò)誤；電動(dòng)勢(shì)與磁通量的變化率成正比；t3時(shí)刻電動(dòng)勢(shì)為零，因而通過(guò)線圈的磁通量變化率也為零，C錯(cuò)誤；電動(dòng)勢(shì)的有效值是10 V，由全電路歐姆定律可得電流的有效值是 A，D正確答案D5如圖3所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)矩形單匝線圈abcd，ab邊與磁場(chǎng)垂直，MN邊始終與金屬滑環(huán)K相連，PQ邊始終與金屬滑環(huán)L相連金屬滑環(huán)L、電流表A、定值電阻R、金屬滑環(huán)K通過(guò)導(dǎo)線串聯(lián)使矩形線圈以恒定角速度繞過(guò)bc、ad中點(diǎn)的軸旋轉(zhuǎn)下列說(shuō)法中不正確的是 ()圖3A線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度越大，電流表A的示數(shù)越大B線圈平面與磁場(chǎng)平行時(shí)，流經(jīng)定值電阻R的電流最大C線圈平面與磁場(chǎng)垂直時(shí)，流經(jīng)定值電阻R的電流最大D電流表A的示數(shù)隨時(shí)間按余弦規(guī)律變化解析令矩形單匝線圈abcd的電阻為r，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律和交變電流的有效值定義得，交變電流的最大值為Im，電流表顯示的是有效值I，所以，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度越大，電流表A的示數(shù)越大，A對(duì)，D錯(cuò)；線圈平面與磁場(chǎng)平行時(shí)，此時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，故流經(jīng)定值電阻R的電流最大，B對(duì)，C錯(cuò)答案CD6小型交流發(fā)電機(jī)中，矩形金屬線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與時(shí)間呈正弦函數(shù)關(guān)系，如圖5所示此線圈與一個(gè)R10 的電阻構(gòu)成閉合電路，不計(jì)電路的其他電阻下列說(shuō)法中正確的是()A交變電流的周期為0.125 sB交變電流的頻率為8 HzC交變電流的有效值為 AD交變電流的最大值為4 A解析由et圖象可知，交變電流的周期為0.25 s，故頻率為4 Hz，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤根據(jù)歐姆定律可知交變電流的最大值為2 A，故有效值為 A，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤答案C7一只矩形線圈在勻強(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4甲所示，則下列說(shuō)法中正確的是()圖4At0時(shí)刻線圈平面與中性面垂直Bt0.01 s時(shí)刻的變化率達(dá)到最大C0.02 s時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大D該線圈相應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)圖象如圖乙所示解析 由t圖知，在t0時(shí)，最大，即線圈處于中性面位置，此時(shí)e0，故A、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤；由圖知T0.04 s，在t0.01 s時(shí)，0，最大，e最大，則B項(xiàng)正確；在t0.02 s時(shí)，最大，0，e0，則C項(xiàng)錯(cuò)答案 B8電阻R1、R2和交流電源按照?qǐng)D甲所示方式連接，R110 ，R220 .合上開(kāi)關(guān)S后，通過(guò)電阻R2的正弦交變電流i隨時(shí)間t變化的情況如圖乙所示，則()圖5A通過(guò)R1的電流的有效值是1.2 ABR1兩端的電壓有效值是6 VC通過(guò)R2的電流的有效值是1.2 ADR2兩端的電壓有效值是6 V解析 由題圖知流過(guò)R2交流電電流的最大值I2m0.6 A，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由U2mI2mR212 V，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；因串聯(lián)電路電流處處相同，則I1m0.6 A，電流的有效值I10.6 A，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；由U1I1R16 V，故選項(xiàng)B正確答案 B9一臺(tái)發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖6所示，其中N、S是永久磁鐵的兩個(gè)磁極，它們的表面呈半圓柱面形狀M是圓柱形鐵芯，鐵芯外套有一矩形線圈，線圈繞鐵芯M中心的固定轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)磁極與鐵芯之間的縫隙中形成方向沿半徑的輻向磁場(chǎng)若從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)電動(dòng)勢(shì)為正值，下列圖象中能正確反映線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t變化規(guī)律的是()圖6解析由于發(fā)電機(jī)內(nèi)部相對(duì)兩磁極為表面呈半圓柱面形狀，磁極與鐵芯之間的縫隙中形成方向沿半徑的輻向磁場(chǎng)，所以距轉(zhuǎn)軸距離相等的各點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知回路中產(chǎn)生大小恒定的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到豎直位置時(shí)，回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向相反，所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤、D正確答案D9如圖7所示，電阻為r的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸以某一角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)t0時(shí)，線圈平面與磁場(chǎng)垂直，各電表均為理想交流電表，則()圖7At0時(shí)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大B1 s內(nèi)電路中的電流方向改變了次C滑片P向下滑動(dòng)時(shí)，電壓表的讀數(shù)不變D線圈勻速運(yùn)動(dòng)的角速度變大時(shí)，電流表的讀數(shù)也變大解析 由題意可知：線圈在t0時(shí)處于中性面位置，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小為0，A錯(cuò)；1 s內(nèi)線圈轉(zhuǎn)過(guò)圈，每一圈電流方向改變兩次，所以電流方向改變次數(shù)為，B錯(cuò)；電壓表測(cè)量的是路端電壓，P向下滑時(shí)，外電阻R阻值增加，電壓表示數(shù)增大，C錯(cuò)；線圈轉(zhuǎn)動(dòng)速度增大時(shí)，由EBS得，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值增加，電流有效值也增加，即電流表示數(shù)增加，D對(duì)答案 D11一只電飯煲和一臺(tái)洗衣機(jī)并聯(lián)接在輸出電壓u311sin 314t V的交流電源上(其內(nèi)電阻可忽略不計(jì))，均正常工作用電流表分別測(cè)得通過(guò)電飯煲的電流是5.0 A，通過(guò)洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)的電流是0.50 A，則下列說(shuō)法中正確的是()A電飯煲的電阻為44 ，洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為440 B電飯煲消耗的電功率為1 555 W，洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)消耗的電功率為155.5 WC1 min內(nèi)電飯煲消耗的電能為6.6104 J，洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)消耗的電能為6.6103 JD電飯煲發(fā)熱功率是洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)發(fā)熱功率的10倍解析電飯煲可看做純電阻用電器，其電阻為R 44 ，洗衣機(jī)是非純電阻用電器，電動(dòng)機(jī)線圈的電阻R 440 ，A錯(cuò)誤；電飯煲消耗的電功率為PUI2205.0 W1 100 W，洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)消耗的電功率為PUI2200.5 W110 W，B錯(cuò)；1 min內(nèi)電飯煲消耗的電能為WPt1 100160 J6.6104 J，洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)消耗的電能為WPt110160 J6.6103 J，C正確；洗衣機(jī)是非純電阻用電器，其電動(dòng)機(jī)發(fā)熱功率無(wú)法計(jì)算，D錯(cuò)誤答案C12圖1是交流發(fā)電機(jī)模型示意圖在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一矩形線圈abcd可繞線圈平面內(nèi)垂直于磁感線的軸OO轉(zhuǎn)動(dòng)，由線圈引出的導(dǎo)線ae和df分別與兩個(gè)跟線圈一起繞OO轉(zhuǎn)動(dòng)的金屬圓環(huán)相連接，金屬圓環(huán)又分別與兩個(gè)固定的電刷保持滑動(dòng)接觸，這樣矩形線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)中就可以保持和外電路電阻R形成閉合電路圖2是線圈的主視圖，導(dǎo)線ab和cd分別用它們的橫截面來(lái)表示已知ab長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，bc長(zhǎng)度為L(zhǎng)2，線圈以恒定角速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)(只考慮單匝線圈)圖8(1)線圈平面處于中性面位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，試推導(dǎo)t時(shí)刻整個(gè)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e1的表達(dá)式；(2)線圈平面處于與中性面成0夾角位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，如圖3所示，試寫(xiě)出t時(shí)刻整個(gè)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e2的表達(dá)式；(3)若線圈電阻為r，求線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱(其它電阻均不計(jì))解析：(1)矩形線圈abcd轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，只有ab和cd切割磁感線，設(shè)ab和cd的轉(zhuǎn)動(dòng)速度為v，則v在t時(shí)刻，導(dǎo)線ab和cd因切割磁感線而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)均為E1BL1vy由圖可知vyvsin t則整個(gè)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e12E1BL1L2sin t(2)當(dāng)線圈由圖3位置開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)，在t時(shí)刻整個(gè)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e2BL1L2sin(t0)(3)由閉合電路歐姆定律可知IE則線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周在R上產(chǎn)生的焦耳熱為QRI2RT其中T于是QRR2答案：(1)e12E1BL1L2sin t(2)e2BL1L2sin(t0)(3)R2