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2022届高考物理全国各地省市最新联考模拟汇编专题三十六:交变电流的产生及描述 WORD版含解析.doc

上传人:高**** 文档编号:426642 上传时间:2024-05-27 格式:DOC 页数:9 大小:328.50KB
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资源描述

1、专题(三十六) 交变电流的产生及描述A级基础小题练熟练快1(2021金华调研)一只电阻分别通过四种不同形式的电流,电流随时间变化的情况如下列各图所示,在相同时间内电阻产生热量最大的是()解析:选D选项A、B中交变电流的有效值都为 A,选项C中恒定电流的大小为1.5 A,选项D中交变电流的有效值为2 A,根据热量的表达式QI2Rt得出选项D正确。2(2021汉中模拟)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 VB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

2、时值为50 V解析:选B由交流电压瞬时值表达式可知电压的有效值为100 V,故用电压表测该电压其示数为100 V,选项A错误;100 rad/s,则周期T0.02 s,选项B正确;该电压加在“100 V100 W”的灯泡两端,灯泡恰好正常工作,选项C错误;把t s代入瞬时值表达式得电压的瞬时值为100 V,选项D错误。3.(多选)电阻为1 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,线圈的电动势随时间变化的图像如图所示。现把线圈与电阻为9 的电热丝相连,则下列说法正确的是()A线圈转动的角速度为31.4 rad/sB如果线圈转速提高一倍,则电流发生改变C电热丝两端的电压U100 VD电

3、热丝的发热功率P1 800 W解析:选BD从题图可知T0.02 s,314 rad/s,故选项A错误;其他条件不变,如果线圈转速提高一倍,角速度变为原来的两倍,则电动势最大值EmNBS 变为原来的两倍,电压的有效值变为原来的两倍,根据欧姆定律可知电流发生改变,故选项B正确;该交流电压的最大值为200 V,所以有效值为100 V,电热丝两端电压U100 V90 V,故选项C错误;根据P得P W1 800 W,选项D正确。4图甲所示电压按正弦规律变化,图乙所示电压是正弦交流电的一部分。下列说法正确的是()A图乙所示的电压也是正弦交流电压B图甲所示电压的瞬时值表达式为u10sin 50t(V)C图乙

4、所示电压的周期与图甲所示电压周期相同D图甲所示电压的有效值比图乙所示电压的有效值小解析:选D题图乙所示电压只有一部分按正弦交流电压变化,整个不能称为正弦交流电压,选项A错误;题图甲所示电压的瞬时值表达式为u10sin 100t(V),选项B错误;题图乙所示电压的周期为题图甲所示电压周期的2倍,选项C错误;题图甲所示电压的有效值为5 V,对题图乙由T,得电压的有效值为U10 V,因此选项D正确。5.某研究小组成员设计了一个如图所示的电路,已知纯电阻R的阻值不随温度变化。与R并联的是一个理想的交流电压表,D是理想二极管(它的导电特点是正向电阻为零,反向电阻为无穷大)。在A、B间加一交流电压,其瞬时

5、值的表达式为u20sin 100t(V),则交流电压表的示数为()A10 VB20 VC15 VD14.1 V解析:选D二极管具有单向导电性,使得半个周期内R通路,另半个周期内R断路。电压表的示数为加在R两端电压的有效值,设为U,在正半周内,交流电压的有效值为20 V,由电流的热效应,在一个周期内有T,解得U10 V14.1 V,选项D正确。6(2021惠州五校联考)如图甲所示,为一种调光台灯电路示意图,它通过双向可控硅电子器件实现了无级调节亮度。给该台灯接220 V的正弦交流电后加在灯管两端的电压如图乙所示,则此时交流电压表的示数为()A220 V B110 VC. V D. V解析:选B设

6、电压的有效值为U,根据有效值定义有T,解得U110 V,则B正确。7(多选)如图甲为小型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、总电阻r5 ,线圈的两端与阻值为95 的电阻R连接,交流电压表为理想电表。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按图乙所示正弦规律变化。若交流发电机产生的电动势的最大值为Em,电压表的示数为U,则()AEm200 V,U134 VBEm134 V,U95 VC通过电阻R的电流每秒内方向改变约50次D电阻R实际消耗的功率为190 W解析:选AD交流发电机产生的电动势的最大值EmnBS,而

7、mBS,由题图乙可知m2.0102 Wb,T2102 s,所以100 rad/s,Em200 V,电动势的有效值E100 V,由闭合电路欧姆定律,可知电路中电流的有效值I A,电压表的示数为UIR134 V,故选项A正确,B错误;频率f16 Hz,故通过电阻R的电流每秒内方向改变约32次,选项C错误;电阻R消耗的功率为PI2R190 W,故选项D正确。8(多选)一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示。由图可知()A该交流电的电压瞬时值的表达式为u100sin(25t)VB该交流电的频率为25 HzC该交流电的电压的有效值为100 VD若将该交流电压加在阻值R100 的电阻两端,则电阻消耗的

8、功率为50 W解析:选BD从题给图像中可得该交流电压最大值为Um100 V,交流电的周期为T4102 s,所以频率为f25 Hz,选项B正确;角速度为2f50 rad/s,所以该交流电的电压瞬时值的表达式为u100sin(50t)V,该交流电的电压有效值为U50 V,选项A、C错误;若将该交流电压加在阻值R100 的电阻两端,则电阻消耗的功率为P W50 W,选项D正确。9.(多选)如图所示,空间中有范围足够大的匀强磁场,磁场方向竖直向下,在其间竖直放置两彼此正对的相同金属圆环,两环相距L,用导线将环与外电阻相连。现用外力使金属杆沿两环做匀速圆周运动。若已知磁感应强度大小为B,圆环半径为R,杆

9、转动角速度为,金属杆和电阻的阻值均为r,其他电阻不计,则()A当金属杆从圆环最高点向最低点转动过程中,流过外电阻的电流先变大后变小B当金属杆从圆环最高点向最低点转动过程中,流过外电阻的电流先变小后变大C流过外电阻电流的有效值为D流过外电阻电流的有效值为解析:选BC金属杆从圆环最高点向最低点转动的过程中,垂直磁场方向的分速度先减小再增大,因而流过外电阻的电流先减小再增大,选项A错误,B正确;金属杆沿圆环的匀速率运动等效为以两环圆心连线为转动轴、长为L、宽为R的矩形线框的匀速转动,因此产生正弦交流电,遵守I的关系,电动势的最大值为EmBLR,Im,I,故选项C正确,D错误。10(2021广元检测)

10、如图所示,一半径为L的导体圆环位于纸面内,O为圆心。环内两个圆心角为90且关于O中心对称的扇形区域内分布有匀强磁场,两磁场的磁感应强度大小均为B、方向相反且均与纸面垂直。导体杆OM可绕O转动,M端通过滑动触点与圆环良好接触,在圆心和圆环间连有电阻R,不计圆环和导体杆的电阻,当杆OM以恒定角速度逆时针转动时,理想电流表A的示数为()A. B.C. D.解析:选A当导体杆OM在无磁场区域转动时,没有感应电动势,故没有电流,当导体杆OM在其中一个有磁场的区域转动时,OM切割磁感线产生的电动势为EBL2,感应电流为I1,当导体杆OM在另一个有磁场的区域转动时,电流也为I2,但方向相反,故导体杆OM旋转

11、一周过程中,电流情况如图所示。设电流的有效值为I有效,则I有效2RT22RT,解得I有效,选项A正确。11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。下列说法正确的是()At0.01 s时穿过线框的磁通量最小B该交变电动势的有效值为11 VC该交变电动势的瞬时值表达式为e22 cos(100t)VD当电动势的瞬时值为22 V时,线框平面与中性面的夹角为45解析:选Dt0.01 s时,感应电动势为零,线框位于中性面位置,穿过线框的磁通量最大,A项错误;由题给图像知,正弦交变电动势的最大值为Um22 V,故有效值U22 V,B

12、项错误;t0时,感应电动势为零,故瞬时值表达式应为e22sin(100t)V,C项错误;当e22 V时,eEmsin 22 V,解得:45,D项正确。12.(多选)(天津高考)在匀强磁场中,一个100匝的闭合矩形金属线圈,绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动,穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。设线圈总电阻为2 ,则()At0时,线圈平面平行于磁感线Bt1 s时,线圈中的电流改变方向Ct1.5 s时,线圈中的感应电动势最大D一个周期内,线圈产生的热量为82 J解析:选ADt0时,磁通量为零,磁感线与线圈平面平行,A正确;当磁感线与线圈平面平行时,磁通量变化率最大,感应电动势最大,画出感应电动

13、势随时间变化的图像如图,由图可知,t1 s时,感应电流没有改变方向,B错误;t1.5 s时,感应电动势为0,C错误;感应电动势最大值EmNBSNm1000.04(V)4(V),有效值E4(V)2(V),QT82(J),D正确。13(多选)(2021佛山模拟)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UU0B电流表的示数为C在图示位置时,通过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(2n

14、t) V解析:选AB由变压器变压公式可知,变压器的匝数比n1n2UU0,选项A正确。灯泡恰能正常发光,说明变压器输出功率P1,根据变压器输出功率等于输入功率可得UI,解得电流表的示数:I,选项B正确。在题图图示位置时,发电机的线圈处于中性面位置,通过发电机线圈的磁通量为BS,S为线圈面积,由EmNBS2n,得BS,选项C错误。从题图图示位置开始计时,发电机产生电动势的瞬时值表达式为eEmsin(2nt) V,变压器输入电压的瞬时值表达式为uUmsin(2nt) VUsin(2nt) V,选项D错误。14(多选)如图甲所示是一种振动发电装置的示意图,半径为r0.1 m、匝数n20的线圈位于辐向分

15、布的磁场中,磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右视图如图乙所示)。线圈所在位置的磁感应强度的大小均为B T,线圈电阻为R10.5 ,它的引出线接有R29.5 的小电珠L。外力推动线圈框架的P端,使线圈沿轴线做往复运动,线圈运动速度v随时间t变化的规律如图丙所示(摩擦等损耗不计),则()A小电珠中电流的峰值为0.16 AB小电珠中电流的有效值为0.16 AC电压表的示数约为1.5 VDt0.1 s时外力的大小为0.128 N解析:选AD由题意及法拉第电磁感应定律知道,线圈在磁场中做往复运动,产生的感应电动势的大小符合正弦曲线变化规律,线圈中的感应电动势的峰值为EmnBlvnB2rv,故小电珠中

16、电流的峰值为Im A0.16 A,选项A正确,B错误;电压表示数为UR21.07 V,选项C错误;当t0.1 s 也就是时,外力的大小为FnB2rIm0.128 N,选项D正确。15发电机转子是匝数n100、边长L20 cm的正方形线圈,其置于磁感应强度B0.5 T的匀强磁场中,绕着垂直磁场方向的轴以100 rad/s的角速度转动,当转到线圈平面与磁场方向垂直时开始计时。线圈的电阻r1 ,外电路电阻R99 。试求:(1)写出交变电流瞬时值表达式;(2)外电阻上消耗的功率;(3)从计时开始,线圈转过过程中,通过外电阻的电荷量是多少?解析:(1)电动势的最大值:EmnBL2628 V根据闭合电路欧姆定律得Im6.28 A故交变电流瞬时值表达式:i6.28sin(100t)A。(2)电流的有效值I外电阻上消耗的功率:PI2R2R1.95103 W。(3)从计时开始到线圈转过过程中,平均感应电动势nn平均电流:通过外电阻的电荷量:qt0.01 C。答案:(1) i6.28sin(100t)A(2)1.95103 W(3)0.01 C

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