（課標(biāo)通用）高考物理一輪復(fù)習(xí) 作業(yè)47 交變電流的產(chǎn)生與描述（含解析）-人教版高三全冊物理試題

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1、作業(yè)47　交變電流的產(chǎn)生與描述 　　　　　　　　　　　 一、選擇題 圖47－1 1．(四川遂寧射洪月考)如圖47－1所示為一交流電電流隨時間變化的圖象，其中電流的正值為正弦曲線的正半周，其最大值為Im；電流的負(fù)值的強(qiáng)度為Im，則該交變電流的有效值為(　　) A.Im　　　　　 B. C.Im D.Im 解析：設(shè)電流的有效值為I，取一個周期時間，由電流的熱效應(yīng)得：R×(1×10－2 s)＋I(xiàn)R×(1×10－2 s)＝I2R×2×10－2s，解得：I＝Im，故選C. 答案：C 2．(黑龍江哈六中模擬)兩個完全相同的電熱器，分別通以圖47－2甲、乙所示的

2、峰值相等的矩形交變電流和正弦式交變電流，則這兩個電熱器的電功率之比P甲∶P乙等于(　　) 圖47－2 A.∶1　　　　　　　　 B．2∶1 C．4∶1 D．1∶1 解析：矩形交變電流的有效值I1＝Im，正弦式交變電流的有效值I2＝，根據(jù)電功率公式P＝I2R得P甲∶P乙＝I∶I＝I∶＝2∶1，故選項B正確． 答案：B 圖47－3 3．如圖47－3所示，實驗室一臺手搖交流發(fā)電機(jī)，內(nèi)阻r＝1.0 Ω，外接R＝9.0 Ω的電阻．閉合開關(guān)S，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子以某一轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生的電動勢e＝10sin10πt(V)，則(　　) A．該交變電流的頻率為10 Hz

3、 B．該電動勢的有效值為10 V C．外接電阻R所消耗的電功率為10 W D．電路中理想交流電流表的示數(shù)為 A 解析：根據(jù)題意知，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的角速度ω＝10πrad/s，又ω＝2πf，則該交變電流的頻率f＝5 Hz，選項A錯誤；該交變電流電動勢的最大值Em＝10 V，則有效值E＝＝10 V，選項B正確；根據(jù)歐姆定律可得，電路中電流有效值I＝＝1.0 A，即電流表的示數(shù)為1.0 A，電阻R所消耗的電功率P＝I2R＝9.0 W，選項C、D錯誤． 答案：B 4．(河南開封一模)如圖47－4所示，甲為一臺小型發(fā)電機(jī)構(gòu)造示意圖，線圈逆時針轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律如圖乙所示．發(fā)電機(jī)

4、線圈內(nèi)阻為1 Ω，外接燈泡的電阻為9 Ω恒定不變，則下列說法中正確的是(　　) 圖47－4 A．電壓表的示數(shù)為6 V B．發(fā)電機(jī)的輸出功率為4 W C．在1.0×10－2 s時刻，穿過線圈的磁通量最大 D．在1.0×10－2 s時刻，穿過線圈的磁通量變化率最大 解析：由圖象可知，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電壓的最大值為6 V，電壓的有效值是6 V，電壓表測量的是燈泡兩端的電壓，所以電壓表示數(shù)為×6 V＝5.4 V，所以A錯誤．由P＝知，P＝W＝3.24 W，所以B錯誤．在t＝1×10－2 s時刻，由圖象可知此時的電動勢為零，那么此時的磁通量應(yīng)該最大，所以C正確．感應(yīng)電動勢與磁通量的變化率

5、成正比，該時刻磁通量的變化率為零，所以D錯誤． 答案：C 圖47－5 5．如圖47－5所示，圖線a是線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的正弦交流電的圖象，當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，所產(chǎn)生的正弦交流電的圖象如圖線b所示．以下關(guān)于這兩個正弦交流電的說法中正確的是(　　) A．線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為1∶2 B．交流電a的電壓瞬時值u＝10sin0.4πt(V) C．交流電b的電壓最大值為V D．在圖中t＝0時刻穿過線圈的磁通量為零 解析：產(chǎn)生的正弦交流電的周期之比為2∶3，線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為3∶2，選項A錯誤；交流電a的周期為0.4 s，交流電a的電壓瞬時值u＝10sin5πt(V)，選

6、項B錯誤；由最大值Em＝nBSω可知，二者最大值之比為3∶2，交流電b的電壓最大值為 V，選項C正確；在t＝0時刻感應(yīng)電動勢為零，穿過線圈的磁通量最大，選項D錯誤． 答案：C 6．(安徽池州期末)一臺小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖象如圖47－6甲所示．已知發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻為5.0 Ω，現(xiàn)外接一只電阻為95.0 Ω的燈泡，如圖乙所示，則(　　) 圖47－6 A．電壓表V的示數(shù)為220 V B．電路中的電流方向每秒鐘改變50次 C．燈泡實際消耗的功率為484 W D．發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的電熱為24.2 J 解析：產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢有效值為220 V，通過燈泡中的

7、電流I＝＝2.2 A，電壓表示數(shù)為U＝IR＝2.2×95 V＝209 V，選項A錯誤；交變電流頻率為50 Hz，電路中的電流方向每秒鐘改變100次，選項B錯誤；燈泡實際消耗的功率為P＝UI＝209×2.2 W＝459.8 W，選項C錯誤；發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的電熱為Q＝I2rt＝2.22×5×1 J＝24.2 J，選項D正確． 答案：D 7．(山東濰坊實驗中學(xué)三測)如圖47－7所示為某小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖，其矩形線圈abcd的面積為S＝0.03 m2，共有10匝，線圈總電阻為r＝1 Ω，線圈處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為T的勻強(qiáng)磁場中，可繞與磁場方向垂直的固定對稱軸OO′轉(zhuǎn)動，線圈在轉(zhuǎn)動時可以

8、通過滑環(huán)和電刷保持與外電路電阻R＝9 Ω連接．在外力作用下線圈以10π(rad/s)繞軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，下列說法中正確的是(　　) 圖47－7 A．電阻R的發(fā)熱功率是 3．6 W B．交流電流表的示數(shù)是 0．6 A C．用該交流發(fā)電機(jī)給電磁打點計時器供電時，打點的時間間隔一定為0.02 s D．如果將電阻R換成標(biāo)有“6 V　3 W”字樣的小燈泡，小燈泡能正常工作 解析：感應(yīng)電動勢最大值：Em＝nBωS＝10××10π×0.03 V＝6V，電動勢有效值：E＝＝6 V，電路中的電流：I＝＝A＝0.6 A，則交流電流表的示數(shù)是0.6 A，選項B正確；電阻R的發(fā)熱功率是PR＝I

9、2R＝3.24 W，選項A錯誤；交流電的周期：T＝＝s＝0.2 s，則用該交流發(fā)電機(jī)給電磁打點計時器供電時，打點的時間間隔一定為0.2 s，選項C錯誤；如果將電阻R換成標(biāo)有“6 V　3 W”字樣的小燈泡，小燈泡的電阻RL＝＝12Ω，小燈泡兩端的電壓UL＝RL＝×12 V≈5.54 V，故小燈泡不能正常工作，選項D錯誤． 答案：B 圖47－8 8．(河北保定定州期末)(多選)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的電動勢如圖47－8所示，則(　　) A．t1時刻線圈中磁通量為零 B．t2時刻線圈中磁通量變化率最大 C．t3時刻線圈中磁通量最大 D．t4時刻線圈平面與磁場方向垂直 解

10、析：t1時刻感應(yīng)電動勢為零，磁通量最大，此時線圈位于中性面，故A錯誤；t2時刻感應(yīng)電動勢最大，線圈平面與中性面垂直，故磁通量的變化率最大，故B正確；t3時刻感應(yīng)電動勢為零，線圈通過中性面，磁通量最大，故C正確；t4時刻線圈中感應(yīng)電動勢最大，磁通量變化率最大，線圈平面與中性面垂直，與磁感線平行，故D錯誤． 答案：BC 9．(多選)一正弦交流電源的u－t圖象如圖47－9甲所示，將它接在圖47－9乙所示電路的e、f兩端，若電阻的阻值為110 Ω，電源的內(nèi)阻不計，交流電壓表是量程為250 V的理想電表，則下列說法中正確的是(　　) 圖47－9 A．通過電阻的電流方向1秒鐘改變50次 B．

11、交流電壓表示數(shù)為220 V C．產(chǎn)生該交流電的線圈在磁場中勻速轉(zhuǎn)動的角速度為100π rad/s D．在1分鐘內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量為5.28×104 J 解析：由圖甲知交流電的周期為T＝0.02 s，頻率f＝＝50 Hz，而一個周期內(nèi)電流方向改變兩次，即通過電阻的電流方向1秒鐘改變100次，A選項錯．交流電壓的峰值為220V，有效值為220 V，B選項對．由ω＝＝100π rad/s可知，C選項對．由Q＝t得，在1分鐘內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量為2.64×104 J，D選項錯． 答案：BC 圖47－10 10．(多選)如圖47－10所示，N匝矩形導(dǎo)線框以角速度ω在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)

12、磁場中繞軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，線框面積為S，線框的電阻、電感均不計，外電路接有電阻R、理想交流電流表和二極管D.二極管D具有單向?qū)щ娦?，即正向電阻為零，反向電阻無窮大．下列說法正確的是(　　) A．交流電流表的示數(shù)I＝NBS B．一個周期內(nèi)通過R的電荷量q＝ C．R兩端電壓的有效值U＝NBS D．圖示位置電流表的示數(shù)為0 圖47－11 解析：由圖示位置開始計時，產(chǎn)生正弦交流電，電動勢的瞬時值e＝NBSω·sinωt，由于二極管具有單向?qū)щ娦?，則電阻R的電壓隨時間變化的圖象如圖47－11所示，所以有效值2·＝T，U＝，C選項錯誤，由歐姆定律得I＝＝，A選項正確．電流表顯示的是有效值，

13、所以不為0，D選項錯誤．q＝＝，B選項正確． 答案：AB 圖47－12 11．(多選)邊長為L的正方形線框在勻強(qiáng)磁場B中以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應(yīng)電流的最大值為Im，設(shè)燈泡的電阻為R，其他電阻不計．從如圖47－12所示位置開始計時，則(　　) A．電路中電流的最大值 Im＝ B．電路中電流的瞬時值表達(dá)式為i＝Imsinωt C．電流表的讀數(shù)為 D．燈泡的電功率為R 解析：感應(yīng)電動勢的最大值Em＝BL2ω，則電流的最大值Im＝＝，選項A正確．由線圈電流為最大值時開始計時，故電路中電流的瞬時值表達(dá)式應(yīng)為i＝Imcosωt，選項B錯誤．電流表的讀數(shù)為有效值，為I＝Im，選項

14、C錯誤．燈泡的電功率P＝I2R＝IR，選項D正確． 答案：AD 圖47－13 12．(安徽“江南十?！甭?lián)考)(多選)如圖47－13所示，處在垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中的矩形線框MNPQ，以恒定的角速度ω繞對角線NQ轉(zhuǎn)動．已知MN長為l1，NP長為l2，線框電阻為R.在t＝0時刻線框平面與紙面重合，下列說法正確的是(　　) A．矩形線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢有效值為Bl1l2ω B．矩形線框轉(zhuǎn)過半周時，通過線框的瞬時電流為零 C．矩形線框轉(zhuǎn)動一周時，通過線框的電荷量為 D．矩形線框在轉(zhuǎn)動半周過程中產(chǎn)生的熱量為 解析：矩形線框轉(zhuǎn)動產(chǎn)生正弦交變電流最大值：Em＝Bl1

15、l2ω，有效值E＝＝Bl1l2ω，故A正確；轉(zhuǎn)過半周，線圈平面與磁場垂直，磁通量最大，感應(yīng)電動勢為零，瞬時電流為零，B正確；轉(zhuǎn)過一周通過橫截面的電荷量為零，C錯誤；轉(zhuǎn)過半周時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q＝t＝×＝，D正確． 答案：ABD 二、非選擇題 13．如圖47－14所示，光滑平行的長金屬導(dǎo)軌固定在水平面上，相距L＝1 m，左端連接R＝2 Ω的電阻，一質(zhì)量m＝0.5 kg、電阻r＝1 Ω的導(dǎo)體棒MN垂直放置在兩平行金屬導(dǎo)軌上，彼此接觸良好，導(dǎo)軌的電阻不計．在兩導(dǎo)軌間有這樣的磁場，磁場方向豎直向下，磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小隨x變化關(guān)系是B＝0.6sin(T)，x0＝0.5 m；兩區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度大小關(guān)于直

16、線x＝0.5 m對稱． 圖47－14 (1)導(dǎo)體棒在水平向右的拉力F作用下，以速度v0＝1 m/s勻速穿過磁場區(qū)，求此過程中感應(yīng)電流的最大值Im? (2)在(1)的情況下，求棒穿過磁場過程中拉力做的功W以及電阻R上產(chǎn)生的熱量QR? 解析：(1)導(dǎo)體棒以不變的速度穿過磁場區(qū)， B＝0.6sin x＝v0t 得B＝0.6sinπt 由法拉第電磁感應(yīng)定律得 e＝BLv0＝0.6sinπt V 這是一正弦交流電，Em＝0.6 V 由歐姆定律得Im＝＝＝0.2 A. (2)電流的有效值 I＝ 棒在磁場中的時間 t＝，s＝1 m 拉力做功等于回路中產(chǎn)生的熱量 W＝Q＝I2(

17、R＋r)t 電阻R上產(chǎn)生的熱量QR＝I2Rt 代入數(shù)據(jù)解得W＝0.06 J，QR＝0.04 J. 答案：(1)0.2 A　(2)0.06 J　0.04 J 14．如圖47－15甲為小型旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)原理圖，其矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，線圈的匝數(shù)n＝100、電阻r＝10 Ω，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)與電阻R連接，電阻R＝90 Ω，與R并聯(lián)的交流電壓表為理想電表．在t＝0時刻，線圈平面與磁場方向平行，穿過每匝線圈的磁通量Φ隨時間t按圖乙所示正弦規(guī)律變化．求： 圖47－15 (1)從t＝0時刻開始轉(zhuǎn)動四分之一周期過程中的平均感應(yīng)電動勢？ (2)從t

18、＝0時刻開始轉(zhuǎn)動四分之一周期過程中流過電阻R的電荷量？ (3)電路中交流電壓表的示數(shù)？ (4)從t＝0時刻開始轉(zhuǎn)一周過程外力對線圈所做的功？ 解析：(1)＝＝V ≈127.4 V. (2)＝＝A＝1.274 A， q＝t＝1.274×0.0157 C＝0.02 C. (3)線圈中的電動勢的最大值為 Em＝nBSω＝nΦm· ＝100×2.0×10－2×V≈200 V 有效值E＝＝100V UR＝E＝×100V＝90V＝127.3 V. (4)外力對線圈所做的功等于產(chǎn)生的總熱量， W＝Q＝t＝×6.28×10－2 J＝12.56 J. 答案：(1)127.4 V　(2)0.02 C　(3)127.3 V　 (4)12.56 J