（新課改省份專用）2022年高考物理一輪復習 課時跟蹤檢測（三十六）交變電流的產生及描述（含解析）

（新課改省份專用）2022年高考物理一輪復習 課時跟蹤檢測（三十六）交變電流的產生及描述（含解析）1(2019·金華調研)一只電阻分別通過四種不同形式的電流，電流隨時間變化的情況如下列各圖所示，在相同時間內電阻產生熱量最大的是()解析：選D選項A、B中交變電流的有效值都為 A，選項C中恒定電流的大小為1.5 A，選項D中交變電流的有效值為2 A，根據(jù)熱量的表達式QI2Rt得出選項D正確。2(2018·漢中模擬)一交流電壓為u100sin (100t)V，由此表達式可知()A用電壓表測該電壓其示數(shù)為50 VB該交流電壓的周期為0.02 sC將該電壓加在“100 V100 W”的燈泡兩端，燈泡的實際功率小于100 WDt s時，該交流電壓的瞬時值為50 V解析：選B由交流電壓瞬時值表達式可知電壓的有效值為100 V，故用電壓表測該電壓其示數(shù)為100 V，選項A錯誤；100 rad/s，則周期T0.02 s，選項B正確；該電壓加在“100 V100 W”的燈泡兩端，燈泡恰好正常工作，選項C錯誤；把t s代入瞬時值表達式得電壓的瞬時值為100 V，選項D錯誤。3.(多選)電阻為1 的矩形線圈繞垂直于磁場方向的軸在勻強磁場中勻速轉動，線圈的電動勢隨時間變化的圖像如圖所示?，F(xiàn)把線圈與電阻為9 的電熱絲相連，則下列說法正確的是()A線圈轉動的角速度為31.4 rad/sB如果線圈轉速提高一倍，則電流發(fā)生改變C電熱絲兩端的電壓U100 VD電熱絲的發(fā)熱功率P1 800 W解析：選BD從題圖可知T0.02 s，314 rad/s，故選項A錯誤；其他條件不變，如果線圈轉速提高一倍，角速度變?yōu)樵瓉淼膬杀?，則電動勢最大值EmNBS 變?yōu)樵瓉淼膬杀?，電壓的有效值變?yōu)樵瓉淼膬杀?，根?jù)歐姆定律可知電流發(fā)生改變，故選項B正確；該交流電壓的最大值為200 V，所以有效值為100 V，電熱絲兩端電壓U×100 V90 V，故選項C錯誤；根據(jù)P得P W1 800 W，選項D正確。4圖甲所示電壓按正弦規(guī)律變化，圖乙所示電壓是正弦交流電的一部分。下列說法正確的是()A圖乙所示的電壓也是正弦交流電壓B圖甲所示電壓的瞬時值表達式為u10sin 50t(V)C圖乙所示電壓的周期與圖甲所示電壓周期相同D圖甲所示電壓的有效值比圖乙所示電壓的有效值小解析：選D題圖乙所示電壓只有一部分按正弦交流電壓變化，整個不能稱為正弦交流電壓，選項A錯誤；題圖甲所示電壓的瞬時值表達式為u10sin 100t(V)，選項B錯誤；題圖乙所示電壓的周期為題圖甲所示電壓周期的2倍，選項C錯誤；題圖甲所示電壓的有效值為5 V，對題圖乙由·T，得電壓的有效值為U10 V，因此選項D正確。5.某研究小組成員設計了一個如圖所示的電路，已知純電阻R的阻值不隨溫度變化。與R并聯(lián)的是一個理想的交流電壓表，D是理想二極管(它的導電特點是正向電阻為零，反向電阻為無窮大)。在A、B間加一交流電壓，其瞬時值的表達式為u20sin 100t(V)，則交流電壓表的示數(shù)為()A10 VB20 VC15 VD14.1 V解析：選D二極管具有單向導電性，使得半個周期內R通路，另半個周期內R斷路。電壓表的示數(shù)為加在R兩端電壓的有效值，設為U，在正半周內，交流電壓的有效值為20 V，由電流的熱效應，在一個周期內有T·，解得U10 V14.1 V，選項D正確。6(2019·惠州五校聯(lián)考)如圖甲所示，為一種調光臺燈電路示意圖，它通過雙向可控硅電子器件實現(xiàn)了無級調節(jié)亮度。給該臺燈接220 V的正弦交流電后加在燈管兩端的電壓如圖乙所示，則此時交流電壓表的示數(shù)為()A220 V B110 VC. V D. V解析：選B設電壓的有效值為U，根據(jù)有效值定義有·T，解得U110 V，則B正確。7(多選)如圖甲為小型交流發(fā)電機的原理圖，其矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的固定軸OO勻速轉動，線圈的匝數(shù)n100、總電阻r5 ，線圈的兩端與阻值為95 的電阻R連接，交流電壓表為理想電表。t0時刻，線圈平面與磁場方向平行，穿過每匝線圈的磁通量隨時間t按圖乙所示正弦規(guī)律變化。若交流發(fā)電機產生的電動勢的最大值為Em，電壓表的示數(shù)為U，則()AEm200 V，U134 VBEm134 V，U95 VC通過電阻R的電流每秒內方向改變約50次D電阻R實際消耗的功率為190 W解析：選AD交流發(fā)電機產生的電動勢的最大值EmnBS，而mBS，由題圖乙可知m2.0×102 Wb，T2×102 s，所以100 rad/s，Em200 V，電動勢的有效值E100 V，由閉合電路歐姆定律，可知電路中電流的有效值I A，電壓表的示數(shù)為UIR134 V，故選項A正確，B錯誤；頻率f16 Hz，故通過電阻R的電流每秒內方向改變約32次，選項C錯誤；電阻R消耗的功率為PI2R190 W，故選項D正確。8(多選)一正弦交流電的電壓隨時間變化的規(guī)律如圖所示。由圖可知()A該交流電的電壓瞬時值的表達式為u100sin(25t)VB該交流電的頻率為25 HzC該交流電的電壓的有效值為100 VD若將該交流電壓加在阻值R100 的電阻兩端，則電阻消耗的功率為50 W解析：選BD從題給圖像中可得該交流電壓最大值為Um100 V，交流電的周期為T4×102 s，所以頻率為f25 Hz，選項B正確；角速度為2f50 rad/s，所以該交流電的電壓瞬時值的表達式為u100sin(50t)V，該交流電的電壓有效值為U50 V，選項A、C錯誤；若將該交流電壓加在阻值R100 的電阻兩端，則電阻消耗的功率為P W50 W，選項D正確。B級保分題目練通抓牢9.(多選)如圖所示，空間中有范圍足夠大的勻強磁場，磁場方向豎直向下，在其間豎直放置兩彼此正對的相同金屬圓環(huán)，兩環(huán)相距L，用導線將環(huán)與外電阻相連?，F(xiàn)用外力使金屬桿沿兩環(huán)做勻速圓周運動。若已知磁感應強度大小為B，圓環(huán)半徑為R，桿轉動角速度為，金屬桿和電阻的阻值均為r，其他電阻不計，則()A當金屬桿從圓環(huán)最高點向最低點轉動過程中，流過外電阻的電流先變大后變小B當金屬桿從圓環(huán)最高點向最低點轉動過程中，流過外電阻的電流先變小后變大C流過外電阻電流的有效值為D流過外電阻電流的有效值為解析：選BC金屬桿從圓環(huán)最高點向最低點轉動的過程中，垂直磁場方向的分速度先減小再增大，因而流過外電阻的電流先減小再增大，選項A錯誤，B正確；金屬桿沿圓環(huán)的勻速率運動等效為以兩環(huán)圓心連線為轉動軸、長為L、寬為R的矩形線框的勻速轉動，因此產生正弦交流電，遵守I的關系，電動勢的最大值為EmBLR，Im，I，故選項C正確，D錯誤。10(2019·廣元檢測)如圖所示，一半徑為L的導體圓環(huán)位于紙面內，O為圓心。環(huán)內兩個圓心角為90°且關于O中心對稱的扇形區(qū)域內分布有勻強磁場，兩磁場的磁感應強度大小均為B、方向相反且均與紙面垂直。導體桿OM可繞O轉動，M端通過滑動觸點與圓環(huán)良好接觸，在圓心和圓環(huán)間連有電阻R，不計圓環(huán)和導體桿的電阻，當桿OM以恒定角速度逆時針轉動時，理想電流表A的示數(shù)為()A. B.C. D.解析：選A當導體桿OM在無磁場區(qū)域轉動時，沒有感應電動勢，故沒有電流，當導體桿OM在其中一個有磁場的區(qū)域轉動時，OM切割磁感線產生的電動勢為EBL2，感應電流為I1，當導體桿OM在另一個有磁場的區(qū)域轉動時，電流也為I2，但方向相反，故導體桿OM旋轉一周過程中，電流情況如圖所示。設電流的有效值為I有效，則I有效2RT22R·T，解得I有效，選項A正確。11在勻強磁場中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉動軸勻速轉動，如圖甲所示。產生的交變電動勢隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示。下列說法正確的是()At0.01 s時穿過線框的磁通量最小B該交變電動勢的有效值為11 VC該交變電動勢的瞬時值表達式為e22 cos(100t)VD當電動勢的瞬時值為22 V時，線框平面與中性面的夾角為45°解析：選Dt0.01 s時，感應電動勢為零，線框位于中性面位置，穿過線框的磁通量最大，A項錯誤；由題給圖像知，正弦交變電動勢的最大值為Um22 V，故有效值U22 V，B項錯誤；t0時，感應電動勢為零，故瞬時值表達式應為e22sin(100t)V，C項錯誤；當e22 V時，eEmsin 22 V，解得：45°，D項正確。12.(多選)(2017·天津高考)在勻強磁場中，一個100匝的閉合矩形金屬線圈，繞與磁感線垂直的固定軸勻速轉動，穿過該線圈的磁通量隨時間按圖示正弦規(guī)律變化。設線圈總電阻為2 ，則()At0時，線圈平面平行于磁感線Bt1 s時，線圈中的電流改變方向Ct1.5 s時，線圈中的感應電動勢最大D一個周期內，線圈產生的熱量為82 J解析：選ADt0時，磁通量為零，磁感線與線圈平面平行，A正確；當磁感線與線圈平面平行時，磁通量變化率最大，感應電動勢最大，畫出感應電動勢隨時間變化的圖像如圖，由圖可知，t1 s時，感應電流沒有改變方向，B錯誤；t1.5 s時，感應電動勢為0，C錯誤；感應電動勢最大值EmNBSNm100×0.04×(V)4(V)，有效值E×4(V)2(V)，QT82(J)，D正確。C級難度題目適情選做13(多選)(2018·佛山模擬)一交流發(fā)電機和理想變壓器按如圖電路連接。已知該發(fā)電機線圈匝數(shù)為N，電阻為r。當線圈以轉速n勻速轉動時，電壓表示數(shù)為U，燈泡(額定電壓為U0，電阻恒為R)恰能正常發(fā)光，則(電表均為理想電表)()A變壓器的匝數(shù)比為UU0B電流表的示數(shù)為C在圖示位置時，通過發(fā)電機線圈的磁通量為D從圖示位置開始計時，變壓器輸入電壓的瞬時值表達式為u Usin(2nt) V解析：選AB由變壓器變壓公式可知，變壓器的匝數(shù)比n1n2UU0，選項A正確。燈泡恰能正常發(fā)光，說明變壓器輸出功率P1，根據(jù)變壓器輸出功率等于輸入功率可得UI，解得電流表的示數(shù)：I，選項B正確。在題圖圖示位置時，發(fā)電機的線圈處于中性面位置，通過發(fā)電機線圈的磁通量為BS，S為線圈面積，由EmNBS2n，得BS，選項C錯誤。從題圖圖示位置開始計時，發(fā)電機產生電動勢的瞬時值表達式為eEmsin(2nt) V，變壓器輸入電壓的瞬時值表達式為uUmsin(2nt) VUsin(2nt) V，選項D錯誤。14(多選)如圖甲所示是一種振動發(fā)電裝置的示意圖，半徑為r0.1 m、匝數(shù)n20的線圈位于輻向分布的磁場中，磁場的磁感線均沿半徑方向均勻分布(其右視圖如圖乙所示)。線圈所在位置的磁感應強度的大小均為B T，線圈電阻為R10.5 ，它的引出線接有R29.5 的小電珠L。外力推動線圈框架的P端，使線圈沿軸線做往復運動，線圈運動速度v隨時間t變化的規(guī)律如圖丙所示(摩擦等損耗不計)，則()A小電珠中電流的峰值為0.16 AB小電珠中電流的有效值為0.16 AC電壓表的示數(shù)約為1.5 VDt0.1 s時外力的大小為0.128 N解析：選AD由題意及法拉第電磁感應定律知道，線圈在磁場中做往復運動，產生的感應電動勢的大小符合正弦曲線變化規(guī)律，線圈中的感應電動勢的峰值為EmnBlvnB·2rv，故小電珠中電流的峰值為Im A0.16 A，選項A正確，B錯誤；電壓表示數(shù)為U·R21.07 V，選項C錯誤；當t0.1 s 也就是時，外力的大小為FnB·2rIm0.128 N，選項D正確。15發(fā)電機轉子是匝數(shù)n100、邊長L20 cm的正方形線圈，其置于磁感應強度B0.5 T的勻強磁場中，繞著垂直磁場方向的軸以100 rad/s的角速度轉動，當轉到線圈平面與磁場方向垂直時開始計時。線圈的電阻r1 ，外電路電阻R99 。試求：(1)寫出交變電流瞬時值表達式；(2)外電阻上消耗的功率；(3)從計時開始，線圈轉過過程中，通過外電阻的電荷量是多少？解析：(1)電動勢的最大值：EmnBL2628 V根據(jù)閉合電路歐姆定律得Im6.28 A故交變電流瞬時值表達式：i6.28sin(100t)A。(2)電流的有效值I外電阻上消耗的功率：PI2R2R1.95×103 W。(3)從計時開始到線圈轉過過程中，平均感應電動勢nn平均電流：通過外電阻的電荷量：q·t0.01 C。答案：(1) i6.28sin(100t)A(2)1.95×103 W(3)0.01 C