2020届高三物理练习 交变电流的产生及描述 新人教版

必考部分 选修3-2 第十章第1单元 交变电流的产生及描述课时作业命 题 设 计难度题号目标 较易中等稍难单一目标交变电流的产生2、4、79、10描述交变电流的物理量1、3、56、8综合目标交变电流的产生和描述1112一、选择题(本大题共10个小题，共70分，每小题至少有一个选项正确，全部选对的得7分，选对但不全的得4分，有选错的得0分)1一正弦式电流的电压随时间变化的规律如图1所示由图可知 ()图1A该交变电流的电压瞬时值的表达式为u100sin(25t)VB该交变电流的频率为25 HzC该交变电流的电压的有效值为100 VD若将该交流电压加在阻值为R100 的电阻两端，则电阻消耗的功率是50 W解析：从图中可知，交变电流周期T4102 s，峰值电压Um100 V，故交变电流的频率f25 Hz，有效值U50 V加在R100 的电阻上时的热功率P50 W，瞬时值表达式uUmsint100sin(50t) V，故正确选项为B、D.答案：BD2矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的转轴匀速转动，产生的交流电动势的最大值为Em.设t0时线圈平面与磁场平行，当线圈的匝数增加一倍，转速也增大一倍，其他条件不变时，交变电流的电动势表达式为()Ae2Emsin2tBe4Emsin2tCeEmcos2t De4Emcos2t解析：产生电动势的最大值EmNBS2n；n为转速当N2N，n2n时，2，Em4Em，所以交变电流的电动势的表达式为e4Emcos2t.D项正确答案：D3(2020山东高考)图2甲、乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示电压按正弦规律变化下列说法正确的是 ()图2A图甲表示交变电流，图乙表示直流电B两种电压的有效值相等C图甲所示电压的瞬时值表达式为U311sin100t VD图甲所示电压经匝数比为101的变压器变压后，频率变为原来的解析：由图象的纵坐标知，电压的正、负分别表示电压的方向，因此两图均为交变电流，A错；对于正弦式电流才有U有效，虽然两图的最大值相同，但图乙所示的非正弦(余弦)式电流不适用上式，故B错；正弦式电流瞬时值表达式为uUmsint，由图象可知Um311 V，T2102 s，可得100，代入上式得u311sin100t V，故C对；由变压器原理可知变压器只能根据匝数比改变电压和电流，它不会改变交变电流的周期和频率，故D错答案：C4如图3所示，单匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中，线圈轴线OO与磁场边界重合，线圈按图示方向匀速转动，t0时刻线圈平面与磁场方向垂直，规定电流方向沿abcda为正方向，则线圈内感应电流随时间变化的图象是图4中的()图4解析：由楞次定律可知前半个周期感应电流沿adcba方向，后半个周期沿abcda的方向，因线圈绕垂直磁场的轴匀速转动，所以产生正弦式电流，A正确答案：A5(2020皖南模拟)如图5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1 min的时间，两电阻消耗的电功之比W甲W乙为()图5A1 B12C13 D16解析：电功的计算，I要用有效值计算，图甲中，由有效值的定义得()2R21020()2R2102I12R6102，得I1 A；图乙中，I的值不变I21 A，由WUItI2Rt可以得到W甲W乙13.C正确答案：C6在两块金属板上加上交变电压uUmsint，当t0时，板间有一个电子正好处于静止状态，下面关于电子以后的运动情况的判断正确的是 ()AtT时，电子回到原出发点B电子始终向一个方向运动Ct时，电子将有最大速度Dt时，电子的位移最大解析：t0时，电子不受力，此时两极板间电压为零，此后电压开始增大，t时达到最大，此过程中电子沿电场方向做加速度增大的加速运动，速度增大，这段时间内，两极板间电压减小，但电场方向不变，所以电子在这段时间内仍沿原方向做加速度减小的加速运动，速度继续增大.后电场变向，电子开始减速，但运动方向不变，直至T时刻速度减为零故在时电子有最大速度因电子的速度方向不变，即随时间的增长，位移增大综上所述，B、C正确，A、D错误答案：BC7如图6甲所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO以恒定的角速度转动，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈中产生的交变电流按照图乙所示的余弦规律变化，在t时刻()图6A线圈中的电流最大B穿过线圈的磁通量最大C线圈所受的安培力为零D穿过线圈磁通量的变化率最大解析：注意线圈转动过程中通过两个特殊位置(平行于磁感线和垂直于磁感线)时的特点；磁通量、磁通量的变化、磁通量的变化率不同；t，线圈转过90，本题应选B、C.答案：BC8通有电流iImsint的长直导线OO与断开的圆形导线圈在同一平面内，如图7所示(设电流由O至O为正)，为使A端的电势高于B端的电势且UAB减小，交变电流必须处于每个周期的 ()图7A第一个周期 B第二个周期C第三个周期 D第四个周期解析：由E可知，要E减小，即要减小，题中要求AB，由楞次定律知，只有在第一个周期才符合要求，A项正确答案：A9如图8所示，单匝矩形线圈放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向垂直于纸面向里，线圈所围面积为S，线圈导线的总电阻为R.t0时刻线圈平面与纸面重合，且cd边正在向纸面外转动则()A线圈中电流t时刻瞬时值表达式为icostB线圈中电流的有效值为IC线圈中电流的有效值为ID线圈消耗的电功率为P解析：回路中感应电动势最大值EmBS，电流最大值Im，t0时为中性面，故瞬时值表达式isint.电流有效值I，PI2R，故A、B错误，C、D正确答案：CD10将硬导线中间一段折成不封闭的正方形，每边长为l，它在磁感应强度为B、方向如图9所示的匀强磁场中匀速转动，转速为n，导线在a、b两处通过电刷与外电路连接，外电路接有额定功率为P的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，灯泡的电阻应为()A.B.C. D.解析：单匝正方形线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，将产生正弦式电流，则电动势的最大值EmBl22nBl2，其有效值E，计算小灯泡的额定功率P要用其有效值，即P.R，故只有B选项正确答案：B二、非选择题(本大题共2个小题，共30分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)11(15分)图10甲所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO匀速转动，线圈的匝数n100匝、电阻r10，线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻R90 ，与R并联的交流电压表为理想电表在t0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量随时间t按图10乙所示正弦规律变化求：图10(1)交流发电机产生的电动势的最大值；(2)电路中交流电压表的示数解析：(1)交流发电机产生的电动势的最大值EmnBS而mBS，所以Em由t图线可知：m2.0102 Wb，T6.28102 s所以Em200 V.(2)电动势的有效值EEm100 V由闭合电路的欧姆定律，电路中电流的有效值为I A交流电压表的示数为UIR90 V127 V.答案：(1)200 V(2)127 V12(15分)(2020郑州模拟)如图11甲所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场已知线圈的匝数n100匝，电阻r1.0 ，所围成矩形的面积S0.040 m2，小灯泡的电阻R9.0 ，磁场的磁感应强度按如图11乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式为enBmScos(t)，其中Bm为磁感应强度的最大值，T为磁场变化的周期不计灯丝电阻随温度的变化，求：图11(1)线圈中产生的感应电动势的最大值；(2)小灯泡消耗的电功率；(3)在磁感应强度变化的0的时间内，通过小灯泡的电荷量解析：(1)由图象知，线圈中产生的交变电流的周期T3.14102s，所以EmnBmS8.0 V.(2)电流的最大值Im0.80 A，有效值I A，小灯泡消耗的电功率PI2R2.88 W.(3)在0时间内，电动势的平均值，平均电流，流过灯泡的电荷量Qt4.0103 C.答案：(1)8.0 V(2)2.88 W(3)4.0103 C