高考物理二轮复习 100考点千题精练 第十一章 交变电流 专题111 交变电流的产生和四值.docx
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高考物理二轮复习100考点千题精练第十一章交变电流专题111交变电流的产生和四值
2019年高考物理二轮复习100考点千题精练第十一章交变电流专题11.1交变电流的产生和四值
一.选择题
1.(多选)(2017·吉林模拟)如图所示,闭合的矩形导体线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动,沿着OO′方向观察,线圈沿顺时针方向转动。
已知匀强磁场的磁感应强度为B,线圈匝数为n,ab边的边长为L1,ad边的边长为L2,线圈电阻为R,转动的角速度为ω,则当线圈转至图示位置时( )
A
.线圈中感应电流的方向为abcda
B.线圈中的感应电动势为2nBL2ω
C.穿过线圈的磁通量随时间的变化率最大
D.线圈ad边所受安培力的大小为,方向垂直纸面向里
【参考答案】AC
2.先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电,第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化(如图甲所示);第二次灯泡两端的电压变化规律如图乙所示。
若甲、乙图中的U0、T所表示的电压、周期值是相同的,则以下说法正确的
是( )
A.第一次,灯泡两端的电压有效值是
B.第二次,灯泡两端的电压有效值是
C.第一、第二次,灯泡的电功
率之比是2∶9
D.第一、第二次,灯泡的电功率之比是1∶5
【参考答案】D
3.(多选)如图甲所示为一交变电压随时间变化的图像,每个周期内,前二分之一周期电压恒定,后二分之一周期电压按正弦规律变化。
若将此交流电连接成如图乙所示的电路,电阻R阻值为100Ω,则( )
A.理想电压表读数为100V
B.理想电流表读数为0.75A
C.电阻R消耗的电功率为56W
D.电阻R在100秒内产生的热量为5625J
【参考答案】BD
【名师解析】根据电流的热效应,一个周期内产生的热量:
Q=T=+,解得U=75V,A错误;电流表读数I==0.75A,B正确;电阻R消耗的电功率P=I2R=56.25W,C错误;在100秒内产生的热量Q=Pt=5625J,D正确。
4.(多选)(2017·安徽“江南十校”
联考)如图所示,处在垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场中的矩形线框MNPQ,以恒定的角速度ω绕对角线NQ转动。
已知MN长为l1,NP长为l2,线框电阻为R。
在t=0时刻线框平面与纸面重合,下列说法正确的是( )
A.矩形线框产生的感应电动势有效值为Bl1l2ω
B.矩形线框转过半周时,通过线框的瞬时电流为零
C.矩形线框转动一周时,通过线框的电荷量为
D.矩形线框在转动半周过程中产生的热量为
【参考答案】ABD
5.(多选)(2017·忻州模拟)如图所示,在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T,转轴O1O2垂直于磁场方向,线圈电阻为2Ω。
从线圈平面与磁场方向平行时开始计时,线圈转过60°时的感应电流为1A。
那么( )
A.线圈消耗的电功率为4W
B.线圈中感应电流的有效值为
2A
C.任意时刻线圈中的感应电动势为e=4cost
D.任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ=sint
【参考答案】AC
【名师解析】线圈转动的角速度ω=,线圈平面从与磁场方向平行开始计时,当转过60°时,电流的瞬时值表达式为i=Imcos60°=1A,解得Im=2
A,则正弦交变电流的有效值为I==A,B项错;线圈消耗的电功率P=I2R=4W,
A项正确;由欧姆定律可知,感应电动势最大值为Em=ImR=4V,所以其瞬时值表达式为e=4cost,C项正确;通过线圈的磁通量Φ=Φmsinωt=Φmsint,感应电动势的最大值Em=BSω=Φm×,Φm=,联立解得Φ=sint,D项错。
6.(2016·山东济南高三月考)某小型旋转电枢式发电机所产生的交变电动势为110V、频率为60Hz,要使它产生的电动势变为220V、频率变为50Hz,需要调整线圈的转速n、匝数N或磁感应强度的大小B。
下列调整合适的是( )
A.使n变为原来的1.2倍,B变为原来的2倍,N变为原来的1.2倍
B.使n变为原来的,B变为原来的,N变为原来的2倍
C.使n变为原来的,N变为原来的2倍,B不变
D.使n变为原来的,N变为原来的2.4倍,B不变
【参考答案】D
7.(2016·福建厦门高三期末)在匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转动轴匀速转动,如图甲所示。
产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示。
则下列说法正确的是( )
甲 乙
A.t=0.01s时穿过线框的磁通量最小
B.该交变电动势的有效值为11V
C.该交变电动势的瞬时值表达式为e=22cos100πt(V)
D.电动势瞬时值为22V时,线框平面与中性面的夹角为45°
【参考答案】D
8.(2016·山东师大附中模拟)如图所示,一交流发电机的矩形线圈匝数为n=10,其电阻r=2Ω,面积S=0.2m2,在磁感应强度B=T的匀强磁场中,若线圈从中性面位置开始绕垂直于磁场方向的对称轴OO′以ω=10πrad/s的角速度匀速转动,向R=18Ω的电阻
供电。
则以下说法中正确的是( )
A.该线圈产生的是余弦式交变电流
B.线圈在转动过程中产生的最大感应电动势为40V
C.
线圈开始转动s时流过电阻R的瞬时电流大小为A
D.电阻R上消耗的电功率为9W
【参考答案】D
【名师解析】若线圈从中性面开始运动,则穿过线圈的磁通量按照余弦规律变化,由法拉第电磁感应定律可知,其产生的感应电动势(感应电流)将按照正弦规律变化,选项A错误;由于OO′为线
圈的对称轴,所以线圈产生的感应电动势的最大值应为Em=nBSω=20V,选项B错误;线圈在转动过程中产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=20sin10πt(V),所以其感应电流的瞬时值表达式为i=sin10πt(A),故当t=s时,流经电阻R的瞬时电流大小为i=sin10π×A=A,选项C错误;流经R的电流的有效值
为I=A,所以电阻R上消耗的电功率为P=I2R=9W,选项D正确。
9.小型交流发电机的矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动,产生的感应电动势与时间的关系是正弦函数.将发电机与一个标有“6V、6W”的小灯泡连接形成闭合回路,不计电路的其他电阻.当线圈的转速为n=5r/s时,小灯泡恰好正常发光,则电路中电流的瞬时值表达式为( )
A.i=sin5t(A)B.i=sin10πt(A)
C.i=1.41sin5t(A)D.i=1.41sin10πt(A)
【参考答案】D
10.电阻为1Ω的矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动,产生的交变电动势随时间变化
的图象如图所示.现把交流电加在电阻为9Ω的电热丝上,下列判断正确的是( )
A.线圈转动的角速度ω=100rad/s
B.在t=0.01s时刻,穿过线圈的磁通量最大
C.电热丝两端的电压U=100V
D.电热丝此时的发热功率P=1800W
【参考答案】D
【名师解析】由题图可以看出该交变电流的周期T=0.02s,则角速度ω==rad/s=100πrad/s,A项错.t=0.01s时刻,电压达到最大,则此时磁通量变化率最大,磁通量为零,B项错;电热丝两端电压为路端电压UR=U=×=90V,故C项错;根据电功率公式P==W=1800W,故D项正确.
11.面积都为S且电阻相同的正方形线圈和圆形线圈,分别放在如图7所示的磁场中,图甲中是磁感应强度为B0的匀强磁场,线圈在磁场中以周期T绕OO′轴匀速转动,图乙中磁场变化规律为B=B0cos,从图示位置开始计时,则( )
A.两线圈的磁通量变化规律相同
B.两线圈中感应电动势达到最大值的时刻不同
C.经相同的时间t(t>T),两线圈产生的热量相同
D.从图示位置时刻起,经时间,流过两线圈横截面的电荷量相同
【参考答案】ACD
12.如图所示,电路中完全相同的三个灯泡L1、L2、L3分别与电阻R、电感L、电容C串联,然后再并联到“220V 50Hz”的交流电源上,三只灯泡的亮度相同.若保持交变电压不变,将交变电流的
频率增大到60Hz,则发生的现象为( )
A.三灯亮度不变
B.三灯均变亮
C.L1不变、L2变亮、L3变暗
D.L1不变、L2变暗、L3变亮
【参
考答案】D
13.如图所示,图甲和图乙
分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系.若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻,则经过1min的时间,两电阻消耗的电功之比W甲∶W乙为( )
A.1∶B.1∶2
C.1∶3D.1∶6
【参考答案】C
【名师解析】电功的计算中,I要用有效值计算.图甲中,由有效值的定义得
2R×2×10-2+0+2R×2×10-2=IR×6×10-2
得I1=A
图乙中,I的值不变,I2=1A
由W=UIt=I2Rt可以得到W甲∶W乙=1∶3.
14.(2016河南开封一模)如右图所示,甲为一台小型发电机构造示意图,线圈逆时针转动,产生的电动势随时间变化的正弦规律如图乙所示。
发电机线圈内阻为1Ω,外接灯泡的电阻为9Ω恒定不变,则下列说法中正确的为()
A.电压表的示数为6V
B.发电机的输出功率为4W
C.在l.0×10-2s时刻,穿过线圈的磁通量最大
D.在1.0×10-2s时刻,穿过线圈的磁通量变化率最大
【参考答案】C
【考点】本题考查了交变电流的产生,交变电流图象及其相关的知识
点。
【易错点拨】解答此题易错点主要有三:
一是混淆最大值和有效值,混淆电动势和路端电压,错选A。
二是混淆磁通量与磁通量变化率,错选D。
三是不能从交变电流图象中提取想、有效信息,无从下手,胡乱选择。
15..(2016湖北七市(州)联考)一交流发电机和理想变压器按如图电路连接。
已知该发电机线圈匝数为N,电阻为r,当线圈以转速n匀速转动时,电压表示数为U,灯泡(额定电压为U0,电阻恒为R)恰能正常发光,则(电表均为理想电表)
A.变压器的匝数比为U∶U0
B.电流表的示数为
C.在图示位置时,发电机线圈的磁通量为
D.从图示位置开始计时,变压器输入电压的瞬时值表达式为u=Usin(2nπt)
【参考答案】AB
【命题意图】本题考查了交变电流的产生、交变电流的瞬时值表达式、变压器及其相关的知识点。
16.(2016安徽江南十校联考)如图,处在垂直纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场中的矩形线框MNPQ,以恒定的角速度
绕对角线NQ转动。
已知MN长为
,NP长为
,线框电阻为R。
t=0时刻线框平面与纸面重合,下列说法正确的是
A.矩形线框产生的感应电动势有效值为
B.矩形线框转过
时的电流强度为零
C.矩形线框转动一周,通过线框任意横截面电荷量为
D.矩形线框转过
过程中产生的热量为
【参考答案】ABD
【考点】交流电流的产生,描述交流电流的值