高三物理专题 交变电流类题目强化提能练原卷版.docx

1、高三物理专题 交变电流类题目强化提能练原卷版(一)专题提能正弦交变电流产生的五种方式正弦式交变电流是正弦交变电动势通过闭合回路形成的，正弦式交变电动势分为两类：一类是动生电势，计算公式是eBLvsin (是磁感应强度B和导体棒运动速度v的夹角)；另一类是感生电动势，由通过闭合电路的磁场随时间变化产生，线圈本身并不运动。现举例说明产生正弦式交变电流的五种方式 ：(一)线圈在匀强磁场中匀速转动当闭合线圈绕垂直于匀强磁场的转轴做匀速转动时，线圈中会产生正弦式交变电流。 例1小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈匝数n100，穿过每匝线圈的磁通量随时间按正弦

2、规律变化，如图所示。发电机内阻r5.0 ，外电阻R95 。求串联在外电路中的交流电流表(内阻不计)的读数。(二)导体棒在匀强磁场中平动导体棒在匀强磁场中匀速平动，但导体棒切割磁感线的有效长度按正弦规律变化，则导体棒组成的闭合电路中就会产生正弦式交变电流。 例2如图所示，匀强磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度B0.2 T，OCA导轨与OA直导轨分别在O点和A点接一阻值R18 和R28 ，且几何尺寸可忽略的定值电阻，导轨OCA的曲线方程为ysin m。金属棒ab长1.5 m，以速度v5.0 m/s水平向右匀速运动，b点始终在x轴上，设金属棒与导轨的接触良好，摩擦不计，电路中除了电阻R1和R2外，其余

3、电阻均不计。求金属棒在导轨上从x0运动到x3 m的过程中，外力必须做多少功？ (三)导体棒在匀强磁场中振动导体棒在匀强磁场中沿平行导轨平动切割磁感线时，棒的速度按正弦规律变化，则棒中会产生正弦交变电流。 例3在竖直方向上、磁感应强度大小B5 T的匀强磁场中，水平放置两平行光滑金属导轨MN和PQ，导轨宽度L1 m，导轨一端接有定值电阻R10 ，一导体棒垂直于导轨放置，导体棒在周期性驱动力的作用下，在ab和ab范围内做简谐运动，其速度随时间的变化规律为v2sin 3.14t(m/s)，求在10 s内电阻R上产生的热量。(导体棒和导轨的电阻均不计) (四)导体棒在不均匀磁场中平动导体棒在磁场中匀速平

4、动切割磁感线，在棒的平动方向上，磁场按照正弦规律变化，则棒中会产生正弦交变电流。 例4如图所示，矩形裸导线框长边的长度为2L，短边的长度为L，在两个短边上均接有电阻R，其余部分电阻不计，导线框一长边与x轴重合，左端的坐标x0，线框处在一垂直于线框平面的磁场中，磁感应强度满足关系式BB0sin 。一光滑导体棒AB与短边平行且与长边接触良好，电阻也是R。开始时导体棒处于x0处，之后在沿x轴方向的力F作用下做速度为v的匀速运动。求导体棒AB从x0到x2L的过程中力F随时间t的变化规律。 (五)线圈处于周期性变化的磁场中闭合线圈垂直于匀强磁场，线圈静止不动，磁场按正弦规律做周期性变化，则线圈中会产生正

5、弦交变电流。 例5边长为a、匝数为n的正方形导线框置于均匀分布的磁场区域内，磁感应强度的方向与线框平面垂直，如图甲所示，磁感应强度B随时间按图乙所示的正弦规律变化。设导线框横截面的面积为S，电阻率为，图像中所标物理量为已知量，求在时间t内(tT)线框中产生的热量。提能增分集训 1多选图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，为交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴OO沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。以下判断正确的是()A电流表的示数为10 AB线圈转动的角速度为50 rad/sC0.01 s时线圈平面与磁场方向

6、平行D0.02 s时电阻R中电流的方向自右向左2多选面积都为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BB0cos ，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(tT)，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3.(2020乌鲁木齐模拟)如图所示，闭合金属线框曲线部分恰好是半个周期的正弦曲线，直线部分长度为0.4 m，线框的电阻为1 ，若线框从虚线位置开始以2 m/s的速度匀速

7、进入足够大的匀强磁场(线框直线部分始终与磁场右边界垂直)，这个过程中线框释放出的焦耳热为 0.4 J，线框中电流随时间变化的关系式为() Ai2sin 10t(A) Bisin 10t(A)Ci2sin 5t(A) Disin 5t(A)4(2020临沂模拟)如图甲所示是一种振动发电装置的示意图，一个半径r0.10 m、匝数n20匝的线圈套在永久磁铁槽中，槽中磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右侧视图如图乙所示)，线圈所在位置磁感应强度B的大小均为B T，线圈的电阻R10.50 ，它的引出线接有R29.50 的小灯泡L，为理想交流电流表。当线圈框架的P端在外力作用下沿轴线做往复运动，便有电流

8、通过灯泡。若线圈往复运动的规律如图丙所示(取向右为正)，则下列判断正确的是()A电流表的示数为0.24 AB0.01 s时回路中的电流最大C回路中交流电的频率为50 Hz D0.015 s时灯泡L中电流的方向为从DLC5多选(2020西安质检)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数分别为n110匝、n2100匝，副线圈接有R1 000 的电阻，原线圈与电阻不计的导线圈构成闭合回路，其中圆形区域的面积为S m2。在该圆形区域内有按如图乙所示的正弦规律变化的磁场垂直穿过，不计电流表内阻，下列说法正确的是提示：BB0sin t，则当t0时，B0cos t()A导线圈的电动势为20 V B导线圈的电动

9、势为10 VC负载电阻R的电流为 A D电流表的示数为 A (二)综合深化“交变电流”类题目强化提能练1.通过一阻值R100 的电阻的交变电流如图所示，其周期为1 s。电阻两端电压的有效值为() A12 V B4 VC15 V D8 V2如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图像如图乙曲线a、b所示，则()A两次t0时刻线圈平面均与中性面重合B曲线a、b对应的线圈转速之比为23C曲线a表示的交变电动势频率为100 HzD曲线b表示的交变电动势有效值为10 V3(2015安徽高考)如图所示电路中，变压器为理想变压器，a、b接在电

10、压有效值不变的交流电源两端，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置，观察到电流表A1的示数增大了0.2 A，电流表A2的示数增大了0.8 A，则下列说法正确的是()A电压表V1示数增大B电压表V2、V3示数均增大C该变压器起升压作用D变阻器滑片是沿cd的方向滑动4.多选(2020保定检测)如图所示，边长为L的正方形单匝线圈abcd，电阻为r，外电路的电阻为R，ab的中点和cd的中点的连线OO恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度为B，若线圈从图示位置开始，以角速度绕OO轴匀速转动，则以下判断正确的是() A图示位置线圈中的感应电动势最大为EmBL2B闭合

11、电路中感应电动势的瞬时值表达式为eBL2sin tC线圈从图示位置转过180的过程中，流过电阻R的电荷量为qD线圈转过一周的过程中，电阻R上产生的热量为Q5如图所示为远距离交流输电的简化电路图。发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1。在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为I2。则()A用户端的电压为B输电线上的电压降为UC理想变压器的输入功率为I12rD输电线路上损失的电功率为I1U6(2020安阳模拟)自耦调压变压器(可看成理想变压器)的电路如图甲所示，移动滑动触头P可改变副线圈匝数。已知变压器线圈总匝数为1 900

12、匝，原线圈为1 100匝，接在如图乙所示的交流电源上，电压表为理想电表。则()AP向下移动时，变压器的输入功率变大BP向上移动时，电压表的最大示数为220 VCP向下移动时，原、副线圈的电流之比减小D交流电源电压瞬时值的表达式为u220sin 100t(V)7多选某发电厂原来用电压为U1的交流电输电，后改用变压比为150的升压变压器将电压升高后输电，输送的电功率保持不变。若输电线路的电阻为R，则提高电压后()A输电线上的电流减小为原来的B输电线上的电流增大为原来的50倍C输电线上的功率损耗减小为原来的D输电线上的功率损耗增大为原来的2 500倍8.多选(2020哈尔滨六中期末)如图所示，矩形线

13、圈面积为S，匝数为N，线圈总电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO轴以角速度匀速转动，外电路电阻为R。在线圈由图示位置转过90的过程中() A磁通量的变化量NBSB平均感应电动势C通过电阻R的电荷量qD电阻R上产生的焦耳热QR9(2020辽宁五校联考)图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1n251，电阻R20 ，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关。原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示。现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光。下列说法正确的是()A输入电压u的表达式u20sin(50t) VB只断开S2后，L1、L2均正常发光C只断开S2后，原

14、线圈的输入功率增大D若将S1换接到2，R消耗的电功率为0.8 W10多选(2020济南调研)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为101，b是原线圈的中心抽头，图中电表均为理想的交流电表，定值电阻R10 ，其余电阻均不计。从某时刻开始在原线圈c、d两端加上如图乙所示的交变电压，则下列说法正确的是()A当单刀双掷开关与a连接时，电流表的示数为2.2 AB当单刀双掷开关与a连接且t0.01 s时，电流表示数为零C当单刀双掷开关由a拨到b时，原线圈的输入功率变为原来的4倍D当单刀双掷开关由a拨到b时，副线圈输出电压的频率变为25 Hz11.如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比为51，原线圈输

15、入交变电压u220sin 100t(V)，在副线圈中接有理想电流表和阻值为10 的定值电阻R，电容器C并联在电阻R两端，下列说法中正确的是() A副线圈输出电压有效值为44 VB电流表示数为4.4 AC电容器的耐压值至少为44 VD电阻R消耗的电功率为193.6 W12如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为51，V、R和L分别是电压表、定值电阻和电感线圈，D1、D2均为灯泡。已知原线圈两端电压u按图乙所示正弦规律变化，下列说法正确的是()A电压表示数为62.2 VB电压u的表达式u311sin 100t(V)C仅增大电压u的频率，电压表示数增大D仅增大电压u的频率，D1亮度不变，D2变亮1

16、3多选(2020福州质检)如图甲所示电路中，电阻R的阻值为484 ，C为电容器，L为直流电阻不计的自感线圈，开关S断开，现通以如图乙所示的电压u，下列说法正确的是()A电阻R两端的电压为155.5 VB电压表的示数为220 VC电阻R消耗的功率小于50 WD为保证闭合开关S后电容器不被击穿，该电容器的耐压值不得小于311 V14.多选(2020安徽“十校”联考)如图所示是一个判定电源性质的仪器，电感L自感系数很大，下列说法正确的是() A若接通电源后只有绿灯亮，则A、B之间可能是直流电源B若接通电源后只有绿灯亮，则A、B之间一定是交流电源C若接通电源后只有红灯亮，则A、B之间一定是直流电源，且A端接电源负极D若接通电源后只有黄灯亮，则A、B之间一定是直流电源，且A端接电源负极