2018届高考物理第一轮总复习全程训练课练32交流电的产生和描述

2018届高考物理第一轮总复习全程训练课练32交流电的产生和描述

课练32　交流电的产生和描述 ‎1.‎ 如图所示为一交变电流随时间变化的图象，则此交变电流的有效值为(　　)‎ A. A B．2 A C. A D．3 A ‎2．(多选)已知交流电源的电动势瞬时值表达式为e＝10sin4πt(V)，则此交流电源(　　)‎ A．频率是4π Hz B．电动势的有效值是10 V C．当t＝0.5 s时，电动势有最大值 D．当t＝0时，线圈平面与中性面重合 ‎3．在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势随时间变化规律的图象如图乙所示，已知发电机线圈内阻为1 Ω，外接一只电阻为9 Ω的灯泡，则(　　)‎ A．电压表V的示数为20 V B．电路中的电流方向每秒改变5次 C．灯泡实际消耗的功率为36 W D．电动势随时间变化的瞬时表达式为e＝20cos5πt(V)‎ ‎4．(多选)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象如图乙中曲线a、b所示，则(　　)‎ A．两次t＝0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2∶3 ‎ C．曲线a表示的交变电动势频率为25 Hz D．曲线b表示的交变电动势有效值为10 V ‎5.‎ ‎(多选)小型交流发电机中，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成正弦函数关系，如图所示．此线圈与一个R＝9 Ω的电阻构成闭合电路，线圈自身的电阻r＝1 Ω，下列说法正确的是(　　)‎ A．交变电流的周期为0.2 s B．交变电流的频率为2.5 Hz C．发电机输出电压的有效值为10 V D．发电机输出的电功率为18 W ‎6.‎ 如图所示，电阻为r的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以某一角速度ω匀速转动．t＝0时，线圈平面与磁场垂直，各电表均为理想交流电表，则(　　)‎ A．t＝0时，线圈中的感应电动势最大 B．1 s内电路中的电流方向改变了次 C．滑片P向下滑动时，电压表的读数不变 D．线圈匀速转动的角速度ω变大时，电流表的读数也变大 ‎7.‎ ‎(多选)如图所示，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成正弦变化，其e—t图象如图乙所示．发电机线圈电阻为1 Ω，外接灯泡的电阻为9 Ω，则(　　)‎ A．电压表的示数为6 V B．发电机的输出功率为4 W C．在1.0×10－2 s时刻，穿过线圈的磁通量最大 D．在0.5×10－2 s时刻，穿过线圈的磁通量变化率最大 ‎8.‎ 如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生的正弦交流电的图象如图线b所示．以下关于这两个正弦交流电的说法中正确的是(　　)‎ A．线圈先后两次转速之比为1∶2‎ B．交流电a的电压瞬时值u＝10sin0.4πt(V)‎ C．交流电b的电压最大值为 V D．在图中t＝0时刻穿过线圈的磁通量为零 ‎9．(多选)电路如图甲所示，电阻R的阻值为484 Ω，C为电容器，L为直流电阻不计的电感线圈，开关S断开，当接上如图乙所示的电压u，下列说法正确的是(　　)‎ A．R上的电压应等于155.5 V B．电压表的示数为220 V C．电阻R消耗的功率小于50 W D．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 V ‎10.‎ 如图所示，面积为S的矩形线圈共N匝，线圈总电阻为R，在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中以竖直线OO′为轴，以角速度ω匀速旋转，图示位置C与纸面共面，位置A与位置C成45°角．线圈从位置A转过90°到达位置B的过程中，下列说法正确的是(　　)‎ A．平均电动势为NBSω B．通过线圈某一截面的电荷量q＝ C．在此转动过程中，外界对线圈做的总功为 D．在此转动过程中，电流方向会发生改变 ‎11.‎ 如图所示，虚线两侧有垂直线框平面磁感应强度均为B的匀强磁场，直角扇形导线框半径为L、总电阻为R，绕垂直于线框平面的轴O以角速度ω匀速转动．线框从图中所示位置开始转动一周的过程中，线框内感应电流的有效值是(　　)‎ A. B. C. D. ‎12．(多选)(2017·内蒙古包头测评)有一种家用电器，图甲是其电路工作原理图，当电阻丝接在u＝311 sin100πt(V)的交流电源上后，电阻丝开始加热，当其温度达到某一数值时，自动控温装置P启动，使电阻丝所接电压变为图乙所示波形(部分仍为正弦波)，从而进入保温状态．不计电阻丝阻值的变化，则下列说法正确的是(　　)‎ A．P启动后，电阻丝的功率变为原来的一半 B．P启动后，电阻丝所接电压的频率变为原来的一半 C．P启动后，电压表的读数大约是原来的0.5倍 D．P启动后，电压表的读数大约是原来的0.7倍 ‎　 　 　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎1．(多选)(2016·课标Ⅲ)‎ 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t＝0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T C．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 ‎2.‎ ‎(2015·四川理综)小型手摇发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO′，线圈绕OO′匀速转动，如图所示．矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压(　　)‎ A．峰值是e0 B．峰值是2e0‎ C．有效值是Ne0 D．有效值是Ne0‎ ‎3．(多选)(2017·湖南衡阳联考)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，产生的交变电动势如图乙中曲线a、b所示，则下列说法正确的是(　　)‎ A．曲线a表示的交变电动势瞬时值ea＝36 sin25πt V B．曲线b表示的交变电动势最大值为28.8 V C．t＝5×10－2 s时，曲线a、b对应的感应电动势大小之比为3∶2‎ D．t＝6×10－2 s时，曲线a对应线框的磁通量最大，曲线b对应线框的磁通量为0‎ ‎4．(2017·福建福州质检)‎ 某交流电源电动势随时间变化的规律如图所示，现用该电源对标称为“5 V　10 W”的电动机供电；电源内阻不计，下列说法正确的是(　　)‎ A．电动机的内阻为2.5 Ω B．电动机的发热功率为10 W C．通过电动机的电流为2 A D．通过电动机的电流为2 A ‎5.‎ ‎(2017·江西八校联考)将硬导线中间一段折成半圆形，使其半径为R，让它在磁感应强度为B，方向如图所示的匀强磁场中绕轴MN匀速转动．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、电阻为r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，则下列说法中正确的是(　　)‎ A．半圆形硬导线的转速为 B．半圆形硬导线的转速为 C．线圈从图示位置转90°过程中通过小灯泡的电荷量为 D．线圈从图示位置转90°过程中通过小灯泡的电荷量为零 ‎6．(多选)(2017·河北衡水中学二模)如图所示，有一矩形线圈的面积为S，匝数为N，内阻不计，绕OO′轴在水平方向的磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω做匀速转动，从图示位置开始计时．矩形线圈通过滑环接一理想变压器，滑动触头P上下移动时可改变输出电压，副线圈接有可调电阻R，下列判断正确的是(　　)‎ A．矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e＝NBSωcosωt B．矩形线圈从图示位置经过时间内，通过电流表的电荷量为零 C．当P位置不动，R增大时，电压表读数也增大 D．当P位置向上移动，R不变时，电流表读数变大 ‎7.‎ ‎(2017·湖南六校联考)如图所示，匀强磁场的磁感应强度B＝ T，单匝矩形线圈的面积S＝1 m2，电阻不计，绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动．线圈通过电刷与理想变压器原线圈相接，A为交流电流表．调整副线圈的触头P，当变压器原、副线圈的匝数比为2∶1时，副线圈电路中标有“6 V　6 W”的灯泡正常发光，以下判断正确的是(　　)‎ A．电流表的示数为1 A B．矩形线圈产生电动势的有效值为18 V C．从矩形线圈转到中性面开始计时，矩形线圈产生的电动势随时间的变化规律为e＝12 sin30πt V D ‎．若矩形线圈的转速增大，为使灯泡仍能正常发光，应将P适当上移 ‎8．(2017·河北石家庄调研)某小型发电机线圈内阻为r＝1.0 Ω，产生的电动势为e＝10 sin10πt V，用其对阻值R＝9.0 Ω的灯泡供电，设灯泡电阻丝的电阻不随温度变化，则(　　)‎ A．灯泡上的电压为10 V B．灯泡上的电压为10 V C．灯泡获得的功率为10 W D．灯泡获得的功率为9 W ‎9．(2017·广东惠州模拟)如图甲所示，在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，有一矩形单匝线圈，其面积为S，总电阻为r，线圈两端外接一电阻R和一个理想交流电流表．若线圈绕对称轴OO′以角速度ω做匀速转动，图乙是线圈转动过程中产生的感应电动势e随时间t变化的图象，下列说法正确的是(　　)‎ A．在t1～t3时间内，穿过线圈平面的磁通量的变化量为BS B．在t3～t4时间内，通过电阻R的电荷量为 C．在t3时刻穿过线圈平面的磁通量的变化率为2BSω D．在t3时刻电流表的示数为 ‎10．(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，通过线框的电流为零 C．矩形线框转动一周时，通过线框的电流为 D．矩形线框在转动半周过程中产生的热量为 ‎11．(多选)(2017·江苏四市一模)‎ 如图甲所示为风力发电的简易模型图，在风力的作用下，风叶带动与其固定在一起的永磁铁转动，转速与风速成正比．某一风速时，线圈中产生的正弦式电流如图乙所示，则(　　)‎ A．电流的表达式i＝0.6sin10πt(A)‎ B．磁铁的转速为10 r/s C．风速加倍时电流的表达式i′＝1.2sin10πt(A)‎ D．风速加倍时线圈中电流的有效值为 A ‎12．(2017·东北三省四市模拟)‎ 某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如图所示，则下列说法正确的是(　　)‎ A．t＝0时刻发电机的转动线圈位于中性面 B．在1 s内发电机的线圈绕轴转动50圈 C．将此交流电接到匝数比是1∶10的升压变压器上，副线圈的电压为2 200 V D．将此交流电与耐压值是220 V的电容器相连，电容器不会被击穿 ‎课练32　交流电的产生和描述 ‎1．C　由图象可知此交变电流的周期为2 s．设交变电流的有效值为I，周期为T，则I2RT＝2R·＋2R·，解得I＝ A，故选C.‎ ‎2．BD　根据交流电表达式通式为e＝emsinωt，可得ω＝4π rad/s，根据公式ω＝2πf可得交流电的频率为2 Hz，故A错误．该交流电的最大值为em＝10 V，所以有效值为E＝＝10 V，B正确．当t＝0.5 s时，e＝0，电动势最小，C错误．当t＝0时，e＝0，线圈平面处于中性面位置，D正确．‎ ‎3．C　观察图乙可知，交流电Em＝20 V，可知电动势有效值为E＝＝20 V，周期T＝0.2 s，交流电的方向一个周期改变2次，每秒钟为5个周期，方向改变10次，选项B错误．线圈和灯泡构成闭合回路，总电阻R＝1 Ω＋9 Ω＝10 Ω，电流I＝＝2 A，电压表测量路端电压，读数为U＝2 A×9 Ω＝18 V，选项A错误．灯泡实际消耗的功率为P＝UI＝18 V×2 A＝36 W，选项C正确．电动势随时间变化的瞬时变化式为 e＝20cos10πt(V)，选项D错误．‎ ‎4．AC　从电动势的图象看到，t＝0时刻，感应电动势为0，所以此时线圈平面与中性面重合，A正确．从电动势的图象知a、b对应的周期之比Ta∶Tb＝2∶3，因线圈转动的角速度ω＝，则a、b对应的转速之比na∶nb＝3∶2，B错误．a的周期为0.04 s，故a的频率为25 Hz，C正确．由最大值Um＝nBSω可知，二者最大值之比为3∶2，则b表示的交变电动势的最大值约10 V，其有效值为5 V，D错误．‎ ‎5．BD　由图可知，交流电的最大电压E＝20 V，周期T＝0.4 s，所以频率f＝＝2.5 Hz，故A错误、B正确；根据最大值与有效值关系可知有效值为U＝＝10 V，所以输出电压U′＝U＝9 V，故C错误；输出功率为P＝I2R＝2R＝2×9 W＝18 W，故D正确．‎ ‎6．D　由题意可知，线圈在t＝0时处于中性面位置，感应电动势最小，为0，A错误；1 s内线圈转过圈，每转一圈电流方向改变两次，所以1 s内电流方向改变次数为，B错误；电压表测量的是路端电压，P向下滑时，外电阻R阻值增大，电压表示数增大，C错误；线圈转动角速度ω增大时，由E＝nBSω得，感应电动势有效值增大，电流有效值也增大，即电流表示数变大，D正确．‎ ‎7．CD　由图乙知电动势有效值为6 V，电流为I＝＝0.6 A，所以电压表示数为U＝IR＝5.4 V，所以A错误；发电机的输出功率为P＝UI＝3.24 W，故B错误；由图乙知在1.0×10－2 s时刻，线圈的电动势最小，等于零，故线圈处于中性面位置，所以穿过线圈的磁通量最大，故C正确；在0.5×10－2 s时刻，线圈的电动势最大，根据法拉第电磁感应定律知，此时穿过线圈的磁通量变化率最大，所以D正确．‎ ‎8．C　由图可知产生的正弦交流电的周期之比为2∶3，则线圈先后两次转速之比为3∶2，选项A错误；交流电a的周期为0.4 s，则交流电a的电压瞬时值u＝10sin5πt(V)，选项B错误；由最大值Um＝nBSω可知，二者最大值之比为3∶2，交流电b的电压最大值为 V，选项C正确；在图中t＝0时刻感应电动势为零，穿过线圈的磁通量最大，选项D错误．‎ ‎9．CD　设电压表的读数为U，根据电压有效值的概念应有T＝0＋·，解得U＝110 V≈155.5 V，即电压表的示数应为155.5 V，由于线圈的自感作用，电阻R两端的电压应小于155.5 V，所以A、B错误；当不考虑线圈的自感作用时，电阻R消耗的功率为P＝＝ W＝50 W，所以由于线圈的自感作用，电阻R消耗的功率一定小于50 W，所以C正确；根据电源电压图象可知，电源的电压最大值为311 V，电容器的耐压值不能小于311 V，所以D正确．‎ ‎10．A　线圈从位置A转过90°到达位置B的过程中，ΔΦ ‎＝2BScos45°＝BS，Δt＝，根据＝N，得＝NBSω，故A正确。根据＝N，q＝Δt＝N＝，故B错误．产生电动势的峰值Em＝NBSω，则有效值E＝＝，则W＝Q＝Δt＝，从A转过90°过程中，电动势有效值不等于，故C错误．线圈每经过中性面一次，电流方向改变，线圈从位置A转过90°到达位置B的过程中，电流方向不变，故D错误．‎ ‎11．B　线框从图示位置转过90°的过程中，即在0～内，穿过闭合线框的磁通量不变，线框内无感应电流；在转过90°至180°的过程中，即在～内，线框中的感应电动势为E＝BL2ω，大小恒定不变，感应电流沿逆时针方向；在转过180°至270°的过程中，即在～内，穿过闭合线框的磁通量不变，线框内无感应电流；在转过270°至360°的过程中，即在～T内，线框中的感应电动势为E＝BL2ω，大小恒定不变，感应电流沿顺时针方向．根据以上分析，画出一个周期内感应电动势E—t图象(图象略)，利用电流的热效应计算感应电动势的有效值为U有＝，所以I有＝＝，选项B正确．‎ ‎12．AD　P启动前电阻丝的功率P1＝＝，结合乙图可知电阻丝的功率P2＝，由有效值定义有·＋0＝T，得P2＝·＝·，则知P1＝2P2，A正确；P启动前所接电压的频率f＝ Hz＝50 Hz，启动后所接电压的频率f′＝＝ Hz＝50 Hz，则B错误；电压表测有效值，启动前U有＝ V，又由启动前后功率关系可知，启动后U ‎′有＝·U有≈0.7U有，则C错误，D正确．‎ 加餐练 ‎1．BC　本题中导线框的半径旋转切割磁感线时产生大小不变的感应电流，故A项错误；两导线框产生的感应电流的周期与线框转动周期相同，B项正确；在t＝时，两导线框切割磁感线的导线长度相同，且切割速度大小相等，故产生的感应电动势相等，均为E＝BR2ω，C项正确；两导线框中感应电流随时间变化的图象如图所示，故两导线框中感应电流的有效值不相等，D项错误．‎ ‎2．D　发电机输出电压峰值是2Ne0，A、B错误；有效值是·2Ne0＝Ne0，C错误、D正确．‎ ‎3．AC　由图乙可知，Ema＝36 V，ωa＝＝ rad/s＝25π rad/s，则曲线a表示的交变电动势瞬时值ea＝Emasinωat＝36sin25πt V，故A正确；由图乙知曲线a、b表示的交变电流的周期之比为Ta∶Tb＝(8×10－2)∶(12×10－2)＝2∶3，由ω＝可知ωa∶ωb＝Tb∶Ta＝3∶2，所以曲线a、b表示的交变电动势的最大值之比Ema∶Emb＝NBSωa∶NBSωb＝ωa∶ωb＝3∶2，又有Ema＝36 V，则Emb＝24 V，故B错误；曲线a表示的交变电动势瞬时值ea＝36sin25πt V，曲线b表示的交变电动势瞬时值eb＝24sint V，将t＝5×10－2 s代入，得ea＝－18 V，eb＝12 V，|ea|∶eb＝3∶2，故C正确；由图乙知t＝6×10－2 s时，a的电动势最大，对应线框的磁通量为0，b的电动势为0，对应线框的磁通量最大，故D错误．‎ ‎4．C　由图知该电源电动势最大值为Em＝5 V，则有效值E＝5 V，通过电动机的电流为I＝ A＝2‎ ‎ A，电动机是非纯电阻元件，电动机内阻r< Ω＝2.5 Ω，电动机的发热功率P热＝I2r

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