高三一轮物理：第10章《交变电流》第一讲

高三一轮物理：第10章《交变电流》第一讲

‎(本栏目内容，在学生用书中以活页形式分册装订！)‎ 一、选择题 ‎ ‎1.处在匀强磁场中的矩形线圈abcd，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平行于纸面并与ab垂直．在t＝0时刻，线圈平面与纸面重合(如右图所示)，线圈的cd边离开纸面向外运动．若规定由a→b→c→d→a方向的感应电流为正，则下列图中能反映线圈中感应电流I随时间t变化的图线是(　　)‎ 解析：　线框在图示位置磁通量为零，但感应电流为最大值；再由楞次定律可判断线框在转过90°的过程中，感应电流为正，故选项C正确．‎ 答案：　C ‎2.如右图所示，三个灯泡是相同的，而且耐压足够，电源内阻忽略．当单刀双掷开关S接A时，三个灯亮度相同，那S接B时(　　)‎ A．三个灯亮度相同 B．甲灯最亮，丙灯不亮[来源:学科网][来源:学科网ZXXK]‎ C．甲灯和乙灯亮度相同，丙灯不亮 D．只有丙灯不亮，乙灯最亮 解析：　开关S接A时，甲、乙、丙三个支路均有交流电通过，开关S接B时，电路处于直流工作状态，电容C“隔直、通交”；电感L“阻交、通直”；R对交、直流有相同的阻抗．可判断此时电路中I丙＝0，I甲不变，I乙增大；又因为灯泡亮度与热功率(P＝I2R)成正比，所以只有丙灯不亮，乙灯最亮，故选D项．‎ 答案：　D ‎3．三个相同的电阻分别接入电压为U的恒压电路，电压峰值为U、频率为f的交流电路，电压峰值为U、频率为‎2f的交流电路中，在相同时间内三个电阻上产生的热量之比为(　　)‎ A．1∶1∶1　　　　　　　　　 B．1∶1∶2‎ C．2∶1∶1 D．4∶2∶1‎ 答案：　C ‎4．如下图甲所示，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ω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(　　)‎ A．线圈中的电流最大 B．穿过线圈的磁通量为零 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C项．‎ 答案：　C ‎5.实验室里的交流发电机可简化为如右图所示的模型，正方形线圈在水平匀强磁场中，绕垂直于磁感线的OO′轴匀速转动．今在发电机的输出端接一个电阻R和理想电压表，并让线圈每秒转25圈，读出电压表的示数为10 V．已知R＝10 Ω，线圈电阻忽略不计，下列说法正确的是(　　)‎ A．线圈位于图中位置时，线圈中的瞬时电流为零 B．从中性面开始计时，线圈中电流瞬时值表达式为 i＝sin 50πt(A)[来源:学,科,网Z,X,X,K]‎ C．流过电阻R的电流每秒钟方向改变100次 D．电阻R上的热功率等于20 W 解析：　本题考查了交流电的相关知识．从图中可以看出线圈从垂直中性面位置开始转动，所以此时刻线圈中电流最大，选项A错误；由Im＝及ω＝2πn可以求得线圈从中性面位置开始计时时瞬时表达式，选项B正确；每个周期内电流方向改变两次，所以每秒交流电的方向改变50次，选项C错误；电阻消耗的功率应该用到交流电的有效值，故选项D错误．题目难度较低．‎ 答案：　B ‎6．电阻R1、R2和交流电源按照图甲所示方式连接，R1＝10 Ω，R2＝20 Ω.合上开关S后，通过电阻R2的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图乙所示．则(　　)‎ A．通过R1的电流的有效值是‎1.2 A B．R1两端的电压有效值是6 V C．通过R2的电流的有效值是‎1.2 A D．R2两端的电压有效值是6 V 解析：　由题图知流过R2交流电电流的最大值I‎2m＝‎0.6 A，故选项C错误；由U‎2m＝I2mR2＝12 V知，选项D错误；因串联电路电流处处相同，则I‎1m＝‎0.6 A，电流的有效值I1＝＝‎0.6 A，故A错误；由U1＝I1R1＝6 V，故选项B正确．‎ 答案：　B ‎7．一个边长为‎6 cm的正方形金属线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，电阻为0.36 Ω.磁感应强度B随时间t的变化关系如图所示，则线框中感应电流的有效值为(　　)‎ A.×10－‎5 A B.×10－‎‎5 A C.×10－‎5 A D.×10－‎‎5 A 解析：　由法拉第电磁感应定律和欧姆定律 E＝＝S·，I＝＝· 可得0～3 s内，I1＝× A＝2×10－‎‎5 A ‎3～5 s内，I2＝× A＝－3×10－‎5 A.‎ 于是可作出i随时间变化的图象如右图所示．‎ 由有效值的定义 Q直＝Q交，‎ IRt1＋IRt2＝I2Rt ‎12×10－10R＋18×10－10R＝5RI2‎ I＝×10－‎5 A，故B选项正确．‎ 答案：　B ‎8．某同学学了电学以后，为了了解调光灯的调光原理，将调光灯拆卸开，发现并没有电阻的串并联现象．实际调光灯是用可控硅电子元件来实现的．一般调光灯有四个挡，调光灯上的旋钮可以控制截去多少，每个挡截去电流的四分之一周期．在第三挡时，即在正弦交流电的每一个二分之一周期中，前面四分之一周期被截去，从而改变电灯的功率．如果调光灯最亮时功率为Pm，那么现在电灯的功率为(　　)‎ A．Pm B. C. D. 解析：　根据每个二分之一周期中，前四分之一周期被截去，则在一个周期中有二分之一周期被截去，由有效值的定义可知，PmT＝T＝·2T＝P·2T，即P＝，故C正确．‎ 答案：　C ‎9.如右图所示，在两平行金属板中央有一个静止的电子(不计重力)，当两板间加上交变电压后，能使电子不做往返运动的电压是(　　)‎ 解析：　对A图象可知，电子先做加速度减小的加速运动，T时刻速度最大，由T到T做加速度增加的减速运动，T时刻速度为零．从T到T电子反向做加速度减小的加速运动，T时刻速度最大，由T到T做加速度增大的减速运动，T时刻速度为零，回到原位置，即电子能做往复运动．同样的方法可得B、C也能使电子往复运动．D图中电子朝一个方向运动．‎ 答案：　D ‎10.如右图所示的正方形线框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ω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(　　)‎ A．S断开时，电压表读数为BωL2[来源:Zxxk.Com]‎ B．S断开时，电压表读数为BωL2‎ C．S闭合时，电流表读数为BωL2‎ D．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 解析：　电路中产生的感应电动势的最大值为Emax＝BL2ω，有效值为E＝＝BL2ω.当S断开时，电压表读数为Ucd＝×r＝BωL2，A选项错误，B选项正确．S闭合时，电压表的读数为Ucd＝I×＝×＝＝BL2ω，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Q＝IΔt＝Δt＝Δt＝＝，D选项错误．[来源:学科网ZXXK]‎ 答案：　B 二、非选择题 ‎11.如右图所示，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R.线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度ω匀速转动，线框中感应电流的有效值I＝______.线框从中性面开始转过的过程中，通过导线横截面的电荷量q＝________.‎ 解析：　由题意可知Emax＝BSω，则回路中电流的有效值为I＝；当线圈从中性面转过时，由E＝＝、I＝及q＝IΔt可求得q＝.‎ 答案：　　 ‎12.如右图所示，一个小型旋转电枢式交流发电机，其矩形线圈的长度为a，宽度为b，共有n匝，总电阻为r，与线圈两端相接触的集流环上接有一个阻值为R的定值电阻，线圈以角速度ω在磁感应强度为B的匀强磁场中绕与磁场方向垂直的对称轴OO′匀速运动，沿转轴OO′方向看去，线圈转动沿逆时针方向，t＝0时刻线圈平面与磁感线垂直．‎ ‎(1)表示出线圈经过图示位置时，通过电阻R的感应电流的方向．‎ ‎(2)写出线圈转动过程中感应电动势的瞬时值表达式．‎ ‎(3)求线圈从t＝0位置开始到转过90°的过程中的平均电动势．‎ ‎(4)求线圈从t＝0位置开始到转过60°时的瞬时电流．‎ 解析：　(1)根据右手定则或楞次定律判断可知，线圈中电流方向是badcb.故流过R的电流是自下而上．‎ ‎(2)从中性面开始计时，感应电动势随时间按正弦规律变化，且最大感应电动势Em＝nBabω，所以感应电动势的瞬时值表达式为e＝nBabωsin ωt.‎ ‎(3)＝n＝n＝.‎ ‎(4)i＝＝＝.‎ 答案：　(1)自下而上　(2)e＝nBabωsin ωt　(3)　(4)