高考物理一輪復習 專題44 交變電流的產(chǎn)生及描述練含解析1

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1、 專題44 交變電流的產(chǎn)生及描述(練) 1.(多選)如圖所示的正方形線框abcd邊長為L,每邊電阻均為r,在垂直于紙面向里,磁感應強度為B的勻強磁場中繞cd軸以角速度ω勻速轉動,c、d兩點與一阻值為r的電阻相連,各表均可視為理想表,導線電阻不計,則下列說法中正確的是: ( ) A.線框abcd產(chǎn)生的電流為交變電流 B.當S斷開時,電壓表的示數(shù)為零 C.當S斷開時,電壓表的示數(shù)為 D.當S閉合時,電流表的示數(shù)為 【答案】ACD 【名師點睛】本題考查了交流電的產(chǎn)生過程,最好能畫出等效電路圖,只有切割的邊相當于電源,結合串并聯(lián)電路分析電壓電流的大小關系

2、,注意交流電表示數(shù)為有效值。 2.兩個相同的電阻,分別通以如圖所示的正弦交流電和方波電流,兩種交變電流的最大值、周期如圖所示,則在一個周期內,正弦交流電在電阻上產(chǎn)生的熱量Q1與方波電流在電阻上產(chǎn)生的熱量Q2之比等于:() A.3:1 B.1:2 C.2:1 D.1:1 【答案】D 【名師點睛】對于交變電流,求解熱量、電功和電功率等與熱效應有關的量,都必須用有效值。 3.交流發(fā)電機線圈電阻r=1 Ω,用電器電阻R=9 Ω,電壓表示數(shù)為9 V,如圖所示,那么該交流發(fā)電機: ( ) A.電動勢的峰值為1

3、0 V B.電動勢的有效值為9 V C.交流發(fā)電機線圈通過中性面時電動勢的瞬時值為 D.交流發(fā)電機線圈自中性面轉過90的過程中的平均感應電動勢為 【答案】D 【解析】用電器電阻R=9Ω,電壓表示數(shù)為9V,則電路中的電流:所以,電路中的電動勢:E=I(R+r)=1(1+9)V=10V.電壓表的讀數(shù)是交流電的有效值,所以10V是電路中電動勢的有效值,其最大值:,故A、B錯誤;由交流電的產(chǎn)生與變化的規(guī)律可知,交流發(fā)電機線圈通過中性面時電動勢的瞬時值最小為零,故C錯誤;線圈自中性面轉過90的過程中的平均感應電動勢為:,故D正確。 【名師點睛】本題考查交變電流最大值、有效值的理解和應用的能力

4、,對于交流電表的測量值、計算交流電功率、電功等都用到有效值,求電量時,I需要用平均值。 4.(多選)一矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動產(chǎn)生的交變電流電動勢如圖所示,下面說法正確的是:( ) A.交流電動勢的最大值為20 V B.交流電動勢的有效值為10V C.交流電動勢的頻率為50 Hz D.交流電動勢的周期為0.04s 【答案】ABD 【名師點睛】矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動時產(chǎn)生正弦交變電流.磁通量為零,感應電動勢最大;磁通量最大時,感應電動勢為零,線圈恰好通過中性面.經(jīng)過中性一次,電流方向改變一次.根據(jù)法拉第定律,感應電動勢與磁通量變化率成正比. 5.某臺交流發(fā)

5、電機的結構可以簡化為,多匝線框在勻強磁場中旋轉產(chǎn)生正弦式交流電。當線框勻速轉動時,電動勢瞬時值表達式,其他條件不變,現(xiàn)只將線框轉速變?yōu)樵瓉淼?倍,發(fā)電機輸出端接入如圖所示電路。已知發(fā)電機內阻r=1Ω,,,求: (1)理想交流電壓的示數(shù); (2)通過電阻的電流的最大值; (3)電阻在1分鐘內產(chǎn)生的焦耳熱。 【答案】(1)18V(2)(3)600J 【解析】(1)根據(jù)可得其他條件不變,現(xiàn)只將線框轉速變?yōu)樵瓉淼?倍后, 線圈相當于電源,電源的電動勢為,內阻r=1Ω, 電壓表測量的是路端電壓,所以根據(jù)閉合回路歐姆定律可得 【名師點睛】本題的突破口是根據(jù)公式判斷變化后交流電的最大

6、值,然后根據(jù)閉合回路歐姆定律分析解題。 1.(多選)如圖所示,有矩形線圈,面積為S,匝數(shù)為N,整個線圈內阻為,在勻強磁場B 中繞軸以角速度勻速轉動,外電路電阻為R.當線圈由圖示位置轉過的過程中,下列說法正確的是:( ) A.磁通量的變化量為 B.平均感應電動勢為 C.電阻R所產(chǎn)生的熱量為 D.通過電阻R的電荷量為 【答案】BD 【解析】圖示位置磁通量為,轉過時磁通量為,則磁通量的變化量,故A錯誤;根據(jù)法拉第電磁感應定律得,平均感應電動勢為,故B正確;感應電動勢的最大值為,有效值為,電流的有效值為,電阻R產(chǎn)生的熱量,時間,聯(lián)立解得,故C錯誤;通過電阻R的電量,故D

7、正確。 【名師點睛】對于交變電流,求解熱量、電功和電功率時要用有效值,而求解電荷量時要用平均值.要注意磁通量與線圈的匝數(shù)無關。 2.電阻為1 Ω的單匝矩形線圈繞垂直于磁場方向的軸在勻強磁場中勻速轉動,產(chǎn)生的交變電動勢隨時間變化的圖象如圖所示,現(xiàn)把此交變電動勢加在電阻為9 Ω的電熱絲上,下列判斷正確的是: ( ) A.線圈轉動的角速度為100 rad/s B.在0~0.005 s時間內,通過電阻的電荷量為 C C.電熱絲兩端的電壓為180 V D.電熱絲的發(fā)熱功率為3600 W 【答案】B 【名師點睛】矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動產(chǎn)生的電動勢最大值為,由圖

8、讀出電動勢的最大值.讀出周期,求出有效值,根據(jù)功率的公式求出電熱絲的發(fā)熱功率。 3.如圖甲所示,豎直放置的長直導線MN通有圖示方向的恒定電流I,有一閉合矩形金屬框abcd與導線在同一平面內,在金屬框內部通有如圖乙所示的變化磁場(規(guī)定垂直于紙面向里為磁場的正方向),下列說法正確的是: ( ) A.O~t1時間內,MN與ab相斥 B.t2~t3時間內,MN與ab相吸 C.t1時刻MN與ab作用力最小 D.t2時刻MN與ab作用力最小 【答案】C 【名師點睛】考查右手螺旋定則、楞次定則、左手定則,及法拉第電磁感應定律,得出電流方向同向的相互吸引,電流方向反向

9、的相互排斥.且磁場與時間的圖象斜率表示磁場的變化。 4.如圖表示兩種電壓的波形,其中圖甲表示電壓按正弦規(guī)律變化,下列說法正確的是: ( ) A.圖甲表示交流電,圖乙表示直流電 B.兩種電壓的有效值都是311 V C.圖甲所示電壓的瞬時值表達式為u=220sin 100πt V D.以上說法都不對 【答案】D 【解析】A、由于兩圖中表示的電流方向都隨時間變化,因此都為交流電,故A錯誤; B、兩種電壓的最大值都是311V,圖甲表示正弦交流電,有效值U==220V,故B錯誤; C、從圖1可知,Em=311V,ω==100πrad/s,所以圖1電壓的瞬時值表達

10、式為u=311sin100πtV,故C錯誤,D正確. 【名師點睛】解本題時應該掌握:交流電和直流電的定義,直流電是指電流方向不發(fā)生變化的電流; 理解并會求交流電的有效值,U=只適用于正余弦交流電;根據(jù)圖象書寫交流電的表達式. 5.如圖所示,一個小型旋轉電樞式交流發(fā)電機,其矩形線圈的長度為a,寬度為b,共有n匝,總電阻為r,與線圈兩端相接觸的集流環(huán)上接有一個阻值為R的定值電阻,線圈以角速度ω在磁感應強度為B的勻強磁場中繞與磁場方向垂直的對稱軸OO′勻速轉動,沿轉軸OO′方向看去,線圈轉動沿逆時針方向,t=0時刻線圈平面如圖所示。 (1)寫出線圈轉動過程中感應電動勢的瞬時值表達式;

11、(2)求線圈從t=0位置開始到轉過60時的瞬時電流; (3)求線圈從t=0位置開始到轉過90的過程中的流過電阻R的電量; (4)求圖中電壓表的讀數(shù)。 【答案】(1)e=nBabωcosωt(2)(3) (4) 【解析】 (3) (4)感應電動勢的有效值 圖中電壓表的讀數(shù) 【名師點睛】本題考查了有關交流電描述的基礎知識,要能根據(jù)題意寫出瞬時值的表達式,知道有效值跟峰值的關系,難度不大,屬于基礎題.線框在勻強磁場中勻速轉動,產(chǎn)生正弦式交變電流.而對于電表讀數(shù)由交變電的有效值來確定。 1.【2015四川4】小型手搖發(fā)電機線圈共N匝,每匝可簡化為矩形線圈abcd,磁

12、極間的磁場視為勻強磁場,方向垂直于線圈中心軸OO′,線圈繞OO′勻速轉動,如圖所示。矩形線圈ab邊和cd邊產(chǎn)生的感應電動勢的最大值都為e0,不計線圈電阻,則發(fā)電機輸出電壓: ( ) A.峰值是e0 B.峰值是2e0 C.有效值是 D.有效值是 【答案】D 【名師點睛】熟知并理解教材中正弦式交變電流的產(chǎn)生原理,能自己熟練推導該交變電流的瞬時值表達式。 【方法技巧】(1)高三復習要能不忘回歸教材,千萬不能“舍本求源”,一味做、復習課本以外的內容。 (2)根據(jù)題圖分析對ab邊、cd邊而言,它們產(chǎn)生的感應電動勢方向雖然相反,但對

13、單匝線圈,ab邊和cd邊產(chǎn)生的感應電動勢方向相同,又因為有N匝線圈,因此總感應電動勢峰值應累加,另外要能熟記有效值的計算方法。 【規(guī)律總結】對正弦式交變電流,峰值為其有效值的倍,另在進行四值運算時,要注意量與量之間、四值之間的對應。 2.(多選)【2014天津7】如圖1所示,在勻強磁場中,一矩形金屬線圈兩次分別以不同的轉速,繞與磁感線垂直的軸勻速轉動,產(chǎn)生的交變電動勢圖象如圖2中曲線a、b所示,則: ( ) A.兩次t=0是時刻線圈平面均與中性面重合 B.曲線a、b對應的線圈轉速之比為2:3 C.曲線a表示的交變電動勢頻率為25Hz D.曲線b表示的交變電動勢有效值為10V 【答案】AC 【方法技巧】由電動勢隨時間變化的圖像可知線圈在不同時刻的位置,以及轉動的周期,結合有效值與最大值的關系。 - 10 -

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