2019年高考物理 双基突破（二）专题34 交变电流、描述交变电流的物理量精练.doc

专题34 交变电流、描述交变电流的物理量1如图甲所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴OO匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与R10 的电阻连接，与电阻R并联的交流电压表为理想电压表，示数是10 V。图乙是矩形线圈中磁通量随时间t变化的图象，则A电阻R上的电功率为20 WBt0.02 s时，R两端的电压瞬时值为零CR两端的电压u随时间t变化的规律是u14.1cos 100t VD通过R的电流i随时间t变化的规律是i14.1cos 50t A【答案】C2（多选）如图，甲、乙为两种电压的波形，其中图甲所示的电压按正弦规律变化，图乙所示的电压波形是正弦函数图象的一部分。下列说法正确的是A图甲、图乙均表示交变电流B图甲所示电压的瞬时值表达式为u20sin 100t（V）C图乙所示电压的有效值为20 VD图乙所示电压的有效值为10 V【答案】ABD【解析】根据交变电流的定义，题图甲、题图乙均表示交变电流，选项A正确；题图甲中电压的最大值为Um20 V，周期为0.02 s，则电压的瞬时值表达式为uUmsin t20sin 100t（V），选项B正确；根据有效值的定义有T，解得题图乙中电压的有效值为U10 V，选项C错误，D正确。3一交流电压为u100sin 100tV，由此表达式可知A用电压表测该电压其示数为50 V B该交流电压的周期为0.02 sC将该电压加在“100 V100 W”的灯泡两端，灯泡的实际功率小于100 WDt s时，该交流电压的瞬时值为50 V【答案】B4一个小型电热器若接在输出电压为10 V的直流电源上，消耗电功率为P；若把它接在某个正弦式交流电源上，其消耗的电功率为.如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为A5 V B5 V C10 V D10 V【答案】C【解析】根据P，对直流电有P，对正弦式交流电有，所以正弦式交流电的有效值为U V，故交流电源输出电压的最大值UmU10 V，故选项C正确，选项A、B、D错误。 7一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场方向的轴匀速转动，当线圈通过中性面时，以下说法错误的是A线圈中的感应电动势为零 B线圈平面与磁感线方向垂直C通过线圈的磁通量达到最大值D通过线圈的磁通量变化率达到最大值【答案】D【解析】在中性面时，线圈与磁场垂直，磁通量最大通过线圈的磁通量变化率为零，感应电动势为零，故A、B、C正确，D错误。8（多选）交变电动势瞬时值表达式e10sin 4t V，下列说法正确的是A此交变电流的频率是4 Hz B该交变电流的周期是0.5 sC当t0时，产生此交变电流的线圈与中性面重合D当t0.5 s时，此交变电动势有最大值【答案】BC9标有“220 V100 W”的一灯泡接在u311sin 314t V的正弦交变电流上，则A产生该交变电流的发电机转速为每分钟50转B与该灯泡串联的理想电流表读数为0.64 AC与该灯泡并联的理想电压表读数为311 V D通过该灯泡的电流i0.64sin 314t A【答案】D【解析】灯泡接在u311sin 314t V的正弦交变电流上，314 rad/s，由2n知产生该交变电流的发电机转速为每秒50转，故A错误；由交变电流u311sin 314t V可知，电压的最大值Um311 V，有效值UUm220 V，可以使“220 V100 W”的灯泡正常发光，电流表的示数I0.45 A，故B错误；与灯泡并联的理想电压表读数为220 V，故C错误；通过灯泡的最大电流为ImI0.64 A，因此通过该灯泡的电流i0.64sin 314t A，故D正确。 10一交流电压为u100sin （100t）V，由此表达式可知A用电压表测该电压，其示数为50 V B该交流电压的周期为0.02 sC将该电压加在“100 V100 W”的灯泡两端，灯泡的实际功率小于100 WDt s时，该交流电压的瞬时值为50 V【答案】B11（多选）一只闭合的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间的变化图象如图，则下列说法正确的是At0时刻线圈平面与中性面重合Bt0.1 s时刻，穿过线圈平面的磁通量的变化率最大Ct0.2 s时刻，线圈中有最大感应电动势D若转动周期减小一半，则最大感应电动势也减小一半【答案】AB【解析】矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，若以线圈通过中性面时为计时起点，感应电动势瞬时值表达式为eEmsin t，由题图可知mcos t，当最大时，0，即e0，线圈平面与中性面重合；当0时，为最大，即eEm，所以A、B正确，C错误；由EmNBS可知，周期减半时角速度增大一倍，则最大感应电动势就增大一倍，故D错误。12（多选）如图甲所示，一台线圈内阻为2 的小型发电机外接一只电阻为10 的灯泡，发电机内匀强磁场的磁感应强度为 T，线圈的面积为0.01 m2，发电机正常工作时灯泡的电流i随时间t变化的正弦规律图象如图乙所示。下列说法正确的是At0.05 s时，穿过线圈的磁通量为零Bt0.05 s时，理想交流电压表的示数为30 VC发电机内线圈的匝数为240D发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为9 J【答案】AB13如图，N匝矩形导线框以角速度绕对称轴OO匀速转动，线框面积为S，线框电阻、电感均不计，在OO左侧有磁感应强度为B的匀强磁场，外电路接有电阻A从图示时刻起，线框产生的瞬时电动势为eNBSsin tB电流表的示数INBS CR两端电压的有效值UNBSD一个周期内R上产生的热量Q【答案】B14（多选）如图，M为半圆形导线框，圆心为OM；N是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为ON；两导线框在同一竖直面（纸面）内；两圆弧半径相等；过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面现使线框M、N在t0时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面且过OM和ON的轴，以相同的周期T逆时针匀速转动，则A两导线框中均会产生正弦交流电B两导线框中感应电流的周期都等于TC在t时，两导线框中产生的感应电动势相等D两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等【答案】BC【解析】两导线框进入磁场过程中，匀速转动切割磁感线产生感应电动势的大小不变，选项A错误；导线框的转动周期为T，则感应电流的周期也为T，选项B正确；在t时，切割磁感线的有效长度相同，两导线框中产生的感应电动势相等，选项C正确；在一个周期内，M导线框中一直有感应电流，N导线框中只有一半时间内有感应电流，所以两导线框的电阻相等时，感应电流的有效值不相等，选项D错误。15（多选）一单匝矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时产生正弦式交变电流，其电动势的变化规律如图a所示，当调整线圈转速后，电动势的变化规律如图b所示。以下关于这两个正弦式交变电流的说法正确的是A从图线可算出穿过线圈磁通量的最大值B线圈先后两次转速之比为23 C在图线a和b中，t0时刻穿过线圈的磁通量均为零【答案】ADD图线b电动势的瞬时值表达式为e100sinV16（多选）如图的正方形线框abcd边长为L，每边电阻均为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕cd轴以角速度转动，c、d两点与外电路相连，外电路电阻也为r，则下列说法中正确的是AS断开时，电压表读数为BL2BS断开时，电压表读数为BL2CS闭合时，电流表读数为BL2DS闭合时，线框从图示位置转过过程中流过电流表的电荷量为【答案】BD【解析】电路中产生的感应电动势的最大值为EmaxBL2，有效值为EBL2；当S断开时，电压表读数为UcdrBL2，A选项错误，B选项正确；S闭合时，电压表的读数为UcdIBL2，电流表读数为，C选项错误；S闭合时，线框从图示位置转过过程中流过电流表的电荷量为qttt，D选项正确。17（多选）如图所示，某电路上接有保险丝、交流电压表、“220 V900 W”的电饭锅及“220 V200 W”的抽油烟机。现接入u311sin 100t V的交流电，下列说法正确的是A交流电压表的示数为311 V B1 s内流过保险丝的电流方向改变100次C电饭锅的热功率是抽油烟机的热功率的4.5倍D为保证电路正常工作，保险丝的额定电流不能小于5 A【答案】BD18某研究性学习小组进行地磁发电实验，匝数为n、面积为S的矩形金属线框可绕东西方向的水平轴转动，金属线框与微电流传感器组成一个回路，回路的总电阻为R。使线框绕轴以角速度匀速转动，数字实验系统实时显示回路中的电流i随时间t变化的关系，如图所示。当线圈平面和竖直方向的夹角为时，电流达到最大值Im。求：（1）该处地磁场的磁感应强度大小B及地磁场方向与水平面间的夹角；（2）线框转动一周时间内回路中产生的焦耳热Q；（3）线框转动时穿过线框的磁能量变化率的最大值（）m；线框从磁通量变化率最大位置开始转过60的过程中，通过导线的电荷量q。【答案】（1）（2）（3）（2）感应电流的有效值IIm由焦耳定律有QI2RT，解得Q。（3）由法拉第电磁感应定律有Emn（）m解得（）m在此过程线框产生感应电动势的平均值n其中BSsin 60通过导线的电荷量qt解得q。19如图甲所示，一固定的矩形导线圈水平放置，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 ，磁场的磁感应强度随时间按如图乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为enBmScostV，其中Bm为磁感应强度的最大值，T为磁场变化的周期。忽略灯丝电阻随温度的变化，求： （1）线圈中产生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时间内，通过小灯泡的电荷量。【答案】（1）8.0 V（2）2.88 W（3）4.0103 C（3）在磁感应强度变化的0时间内，线圈中感应电动势的平均值EnS通过灯泡的平均电流I通过灯泡的电荷量QIt4.0103 C