三維設(shè)計(jì)物理一輪復(fù)習(xí)教師備選課時(shí)跟蹤檢測(cè)(三十四) 交變電流的產(chǎn)生及描述

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1、課時(shí)跟蹤檢測(cè)(三十四)　交變電流的產(chǎn)生及描述 一、單項(xiàng)選擇題 1．(2014·青島測(cè)試)一交流電壓為u＝100sin 100πtV，由此表達(dá)式可知(　　) A．用電壓表測(cè)該電壓其示數(shù)為50 V B．該交流電壓的周期為0.02 s C．將該電壓加在“100 V　100 W”的燈泡兩端，燈泡的實(shí)際功率小于100 W D．t＝1/400 s時(shí)，該交流電壓的瞬時(shí)值為50 V 2. (2014·北京海淀期末)將定值電阻R1＝10 Ω、R2＝20 Ω串聯(lián)接在正弦交流電路中，通過(guò)電阻R2的電流i隨時(shí)間t變化的情況如圖1所示。則(　　) 圖1 A．通過(guò)R1的電流有效值是1.2 A

2、 B．R1兩端的電壓有效值是6 V C．通過(guò)R2的電流有效值是1.2 A D．R2兩端的電壓有效值是6 V 3．(2014·濟(jì)寧模擬)電吉他是利用電磁感應(yīng)原理工作的一種樂(lè)器。如圖2甲所示為電吉他的拾音器的原理圖，在金屬弦的下方放置有一個(gè)連接到放大器的螺線(xiàn)管。一條形磁鐵固定在管內(nèi)，當(dāng)撥動(dòng)金屬弦后，螺線(xiàn)管內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，經(jīng)一系列轉(zhuǎn)化后可將電信號(hào)轉(zhuǎn)為聲音信號(hào)。若由于金屬弦的振動(dòng)，螺線(xiàn)管內(nèi)的磁通量Φ隨時(shí)間t的變化如圖乙所示，則螺線(xiàn)管內(nèi)感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化圖像為(　　) 圖2 圖3 4.將硬導(dǎo)線(xiàn)中間一段折成不封閉的正方形，每邊長(zhǎng)為l，它在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向如圖4所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)

3、中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為n，導(dǎo)線(xiàn)在a、b兩處通過(guò)電刷與外電路連接，外電路接有額定功率為P的小燈泡并正常發(fā)光，電路中除燈泡外，其余部分的電阻不計(jì)，燈泡的電阻應(yīng)為(　　) 圖4 A.　　　　　　　 B. C. D. 5．(2014·寧波聯(lián)考)如圖5所示電路，電阻R1與電阻R2阻值相同，都為R，和R1并聯(lián)的D為理想二極管(正向電阻可看作零，反向電阻可看作無(wú)窮大)，在A、B間加一正弦交流電u＝20sin(100πt) V，則加在R2上的電壓有效值為(　　) 圖5 A．10 V B．20 V C．15 V D．5 V 6．(2014·合肥模

4、擬)傳統(tǒng)的自行車(chē)發(fā)電機(jī)內(nèi)部電路如圖6甲所示，驅(qū)動(dòng)軸一端與自行車(chē)車(chē)輪相連，另一端連接條形永磁鐵，車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，驅(qū)動(dòng)軸帶動(dòng)磁鐵在鐵芯之間勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)電機(jī)線(xiàn)圈兩端產(chǎn)生的交變電壓波形如圖乙所示。已知波形圖中正負(fù)尖峰電壓分別為Um和－Um。兩個(gè)相鄰正負(fù)尖峰電壓所對(duì)應(yīng)的時(shí)間差為Δt，發(fā)電機(jī)線(xiàn)圈匝數(shù)為n。以下判斷正確的是(　　) 圖6 A．驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω＝2π/Δt B．線(xiàn)圈電壓的有效值U＝Um/2 C．穿過(guò)線(xiàn)圈磁通量變化率的最大值km＝Um/n D．相鄰兩個(gè)向上尖峰時(shí)間內(nèi)，線(xiàn)圈電壓的平均值U＝Um/2 二、多項(xiàng)選擇題 7．(2014·茂名期末)交流發(fā)電機(jī)電樞中產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)

5、為e＝Emsin ωt，如果要將交變電動(dòng)勢(shì)的有效值提高一倍，而交流電的周期不變，可采取的方法是(　　) A．將電樞轉(zhuǎn)速提高一倍，其他條件不變 B．將磁感應(yīng)強(qiáng)度增加一倍，其他條件不變 C．將線(xiàn)圈的面積增加一倍，其他條件不變 D．將磁感應(yīng)強(qiáng)度增加一倍，線(xiàn)圈的面積縮小一半，其它條件不變 8.(2014·青島測(cè)試)一交變電流的圖像如圖7所示，由圖可知(　　) 圖7 A．用電流表測(cè)該電流其示數(shù)為14.1 A B．該交變電流的頻率為50 Hz C．該交變電流通過(guò)10 Ω電阻時(shí)，電阻消耗的電功率為1 000 W D．該交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式為i＝14.1sin 628t A 9．一矩

6、形線(xiàn)圈，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直磁感線(xiàn)的對(duì)稱(chēng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，形成如圖8所示的交變電動(dòng)勢(shì)圖像，根據(jù)圖像提供的信息，以下說(shuō)法正確的是(　　) 圖8 A．線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為 rad/s B．電動(dòng)勢(shì)的有效值為14.1 V C．t ＝1.0×10－2s時(shí)，線(xiàn)圈平面和磁場(chǎng)方向的夾角為30° D．t＝1.5×10－2s時(shí)，穿過(guò)線(xiàn)圈平面的磁通量最大 10．(2014·貴州六校聯(lián)考)如圖9所示，一個(gè)單匝矩形導(dǎo)線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線(xiàn)的軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)周期為T(mén)0 。線(xiàn)圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em，則(　　) 圖9 A．線(xiàn)圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的有效值為Em B．線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量的最大

7、值為 C．線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中磁通量變化率的最大值為Em D．經(jīng)過(guò)2T0的時(shí)間，通過(guò)線(xiàn)圈電流的方向改變2次 三、非選擇題 11．(2014·鄭州模擬)如圖10甲所示，一固定的矩形導(dǎo)體線(xiàn)圈水平放置，線(xiàn)圈的兩端接一只小燈泡，在線(xiàn)圈所在空間內(nèi)存在著與線(xiàn)圈平面垂直的均勻分布的磁場(chǎng)。已知線(xiàn)圈的匝數(shù)n＝100 匝，總電阻r＝1.0 Ω，所圍成矩形的面積S＝0.040 m2，小燈泡的電阻R＝9.0 Ω，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間按如圖乙所示的規(guī)律變化，線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的表達(dá)式為e＝nBmScos t，其中Bm為磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值，T為磁場(chǎng)變化的周期，不計(jì)燈絲電阻隨溫度的變化，求： 圖10 (1

8、)線(xiàn)圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值； (2)小燈泡消耗的電功率； (3)在磁感應(yīng)強(qiáng)度變化的0～時(shí)間內(nèi)，通過(guò)小燈泡的電荷量。 12.(2014·北京海淀期末)如圖11甲所示，長(zhǎng)、寬分別為L(zhǎng)1、L2的矩形金屬線(xiàn)框位于豎直平面內(nèi)，其匝數(shù)為n，總電阻為r，可繞其豎直中心軸O1O2轉(zhuǎn)動(dòng)。線(xiàn)框的兩個(gè)末端分別與兩個(gè)彼此絕緣的銅環(huán)C、D(集流環(huán))焊接在一起，并通過(guò)電刷和定值電阻R相連。線(xiàn)框所在空間有水平向右均勻分布的磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖11乙所示，其中B0、B1和t1均為已知。在0～t1的時(shí)間內(nèi)，線(xiàn)框保持靜止，且線(xiàn)框平面和磁場(chǎng)垂直；t1時(shí)刻后線(xiàn)框在外力的驅(qū)動(dòng)下開(kāi)始繞其豎直中心軸以角

9、速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。求： 圖11 (1)0～t1時(shí)間內(nèi)通過(guò)電阻R的電流大小； (2)線(xiàn)框勻速轉(zhuǎn)動(dòng)后，在轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程中電流通過(guò)電阻R產(chǎn)生的熱量； (3)線(xiàn)框勻速轉(zhuǎn)動(dòng)后，從圖甲所示位置轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中，通過(guò)電阻R的電荷量。 答 案 1．選B　電壓有效值為100 V，故用電壓表測(cè)該電壓其示數(shù)為100 V，A項(xiàng)錯(cuò)誤；ω＝100π rad/s，則周期T＝＝0.02 s，B項(xiàng)正確；該電壓加在“100 V　100 W”的燈泡兩端，燈泡恰好正常工作，C項(xiàng)錯(cuò)；t＝1/400 s代入瞬時(shí)值表達(dá)式得電壓的瞬時(shí)值為100 V，D項(xiàng)錯(cuò)。 2．選B　通過(guò)R1的電流有效值是0.6 A，R1兩端

10、的電壓有效值是6 V，選項(xiàng)A錯(cuò)誤B正確；通過(guò)R2的電流有效值是0.6 A ，R2兩端的電壓有效值是12 V，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。 3．選B　由法拉第電磁感應(yīng)定律，則螺線(xiàn)管內(nèi)感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化圖像為B。 4．選B　導(dǎo)線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生正弦交流電，其最大值Em＝2πnBl2，小燈泡正常發(fā)光，則P＝2，解得R＝，B項(xiàng)正確。 5．選D　由二極管的單項(xiàng)導(dǎo)電性可知，若二極管導(dǎo)通，加在R2上的電壓波形為半個(gè)周期最大值為20 V，若二極管截止，R1、R2串聯(lián)，則R2上的電壓半個(gè)周期最大值為10 V。由有效值的定義可得加在R2上的電壓有效值為5 V，選項(xiàng)D正確。 6．選C　根據(jù)題述兩個(gè)相鄰正負(fù)尖峰電壓所對(duì)

11、應(yīng)的時(shí)間差為Δt，可得交變電流周期T＝2Δt，驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω＝2π/2Δt＝π/Δt，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。由于產(chǎn)生的交變電流不是按照正弦規(guī)律變化，線(xiàn)圈電壓的有效值不是U＝Um/2，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與磁通量變化率成正比，Um＝nkm，穿過(guò)線(xiàn)圈磁通量變化率的最大值km＝Um/n，選項(xiàng)C正確。相鄰兩個(gè)向上尖峰時(shí)間內(nèi)，線(xiàn)圈電壓的平均值U＝n，因?yàn)榫€(xiàn)圈轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)完整的周期，磁通量變化量ΔΦ＝0，所以電壓平均值等于零，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 7．選BC　將磁感應(yīng)強(qiáng)度增加一倍，其他條件不變，或?qū)⒕€(xiàn)圈的面積增加一倍，其他條件不變，選項(xiàng)B、C正確。 8．選CD　根據(jù)圖像知交流電的有效值為10

12、 A，則電流表示數(shù)為有效值10 A，A項(xiàng)錯(cuò)；周期T＝0.01 s，頻率為100 Hz，B項(xiàng)錯(cuò)；通過(guò)10 Ω的電阻，電功率P＝I2R＝1 000 W，C項(xiàng)正確；瞬時(shí)值表達(dá)式為i＝Imsin ωt＝14.1sin 200πt A＝14.1sin 628t A，D項(xiàng)正確。 9．選ABC　角速度ω＝＝ rad/s，A項(xiàng)正確；電動(dòng)勢(shì)的有效值E＝＝14.1 V，B項(xiàng)正確；電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值e＝20sint(V)，將t＝1.0×10－2s代入該式，解得θ＝，這是線(xiàn)圈從中性面開(kāi)始轉(zhuǎn)過(guò)的夾角，故線(xiàn)圈平面和磁場(chǎng)方向的夾角30°，C項(xiàng)正確；t＝1.5×10－2s時(shí)，線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)平行，磁通量最小，D項(xiàng)錯(cuò)。 10．選

13、BC　由交變電流有效值和最大值的關(guān)系可知線(xiàn)圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的有效值為Em，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由題意知線(xiàn)圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em＝BSω＝BS，故線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量的最大值BS＝，選項(xiàng)B正確；線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中磁通量變化率的大小等于產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，選項(xiàng)C正確；正弦式交變電流一個(gè)周期內(nèi)電流方向變化兩次，經(jīng)過(guò)2T0的時(shí)間，通過(guò)線(xiàn)圈電流的方向改變4次，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 11．解析：(1)由圖像知，線(xiàn)圈中產(chǎn)生的交變電流的周期T＝3.14×10－2 s，所以Em＝nBmSω＝＝8.0 V。 (2)電流的最大值Im＝＝0.80 A，有效值I＝＝ A，小燈泡消耗的電功率P＝I2R＝2.88 W。

14、 (3)在0～時(shí)間內(nèi)，電動(dòng)勢(shì)的平均值＝， 平均電流＝＝， 流過(guò)燈泡的電荷量Q＝Δt＝＝4.0×10－3 C。 答案：(1)8.0 V　(2)2.88 W　(3)4.0×10－3 C 12．解析：(1)0～t1時(shí)間內(nèi)，線(xiàn)框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E＝n＝ 根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，通過(guò)電阻R的電流 I＝＝ (2)線(xiàn)框產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值 Em＝nB1L1L2ω 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值E＝nB1L1L2ω 通過(guò)電阻R的電流的有效值I＝ 線(xiàn)框轉(zhuǎn)動(dòng)一周所需的時(shí)間t＝ 此過(guò)程中，電阻R產(chǎn)生的熱量 Q＝I2Rt＝πRω2 (3)線(xiàn)框從圖甲所示位置轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中， 平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)＝n＝ 平均感應(yīng)電流＝ 通過(guò)電阻R的電荷量q＝Δt＝ 答案：(1) (2)πRω2　(3)