1、溫馨提示： 此套題為Word版，請(qǐng)按住Ctrl,滑動(dòng)鼠標(biāo)滾軸，調(diào)節(jié)合適的觀看比例，答案解析附后。關(guān)閉Word文檔返回原板塊。課時(shí)提升作業(yè)(三十二)交變電流的產(chǎn)生和描述素能全練(建議：20分鐘50分)選擇題(本題共8小題,16題每小題6分,7、8題每小題7分,共50分。多選題已在題號(hào)后標(biāo)出)1.一單匝閉合線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中,線框中的最大磁通量為m,最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為Em,下列說法中正確的是()A.當(dāng)磁通量為零時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也為零B.當(dāng)磁通量減小時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也減小C.當(dāng)磁通量等于0.5m時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于0.5EmD.角速度等于【解析】選D。根據(jù)正弦式交變

2、電流的產(chǎn)生及其變化規(guī)律：當(dāng)磁通量最大時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零;當(dāng)磁通量減小時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在增大;磁通量減為零時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大。由此可知A、B項(xiàng)錯(cuò)誤;設(shè)從線框位于中性面開始計(jì)時(shí),則有e=Emsint,式中Em=BS。因m=BS,故角速度=,D項(xiàng)正確;設(shè)e=0.5Em,則解出t=。此時(shí)=B·Scos=BS=m,所以C項(xiàng)錯(cuò)誤。2.(2013·福建高考)如圖,實(shí)驗(yàn)室一臺(tái)手搖交流發(fā)電機(jī),內(nèi)阻r=1.0,外接R=9.0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(dòng)時(shí),產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)e=10sin10t(V),則()A.該交變電流的頻率為10 HzB.該電動(dòng)勢(shì)的有效值為10VC.外接電阻R

3、所消耗的電功率為10WD.電路中理想交流電流表的示數(shù)為1.0A【解析】選D。據(jù)=2f知該交流電的頻率為5Hz,A錯(cuò);該交流電電動(dòng)勢(shì)的最大值為10V,有效值E=10V,B錯(cuò);I=1.0A,P=I2R=9W,C錯(cuò),D對(duì)。3.(2014·紅橋區(qū)模擬)如圖甲所示為一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)構(gòu)造的示意圖,線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的正弦規(guī)律圖像如圖乙所示。發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)電阻為1.0,外接燈泡的電阻為9.0。則()A.在t=0.01s的時(shí)刻,穿過線圈的磁通量為零B.瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式為e=6sin50t(V)C.電壓表的示數(shù)為6VD.通過燈泡的電流為0.6A【解析】選D。在t=0.01s的時(shí)刻,電

4、動(dòng)勢(shì)為0,則線圈在中性面,穿過線圈的磁通量最大,故A錯(cuò)誤;電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em=6V,周期為0.02s,則瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式為e=Emsin(t)(V),即e=6sin100t(V),故B錯(cuò)誤;電壓表的示數(shù)為外電阻兩端的電壓：E=6×=5.4V,故C錯(cuò)誤;通過燈泡的電流為I=0.6A,故D正確。4.(2012·大綱版全國卷)一臺(tái)電風(fēng)扇的額定電壓為交流220V,在其正常工作過程中,用交流電流表測(cè)得某一段時(shí)間內(nèi)的工作電流I隨時(shí)間t的變化如圖所示。這段時(shí)間內(nèi)電風(fēng)扇的用電量為()×10-2度×10-2度×10-2度×10-2度【解題指南】根據(jù)

5、電流的變化情況分段計(jì)算電功。“度”是常用單位,1度=1 kW·h。【解析】選B。測(cè)出的電流和電壓均為交流電的有效值,在這段時(shí)間內(nèi)用電量W=U(I1t1+I2t2+I3t3)=220×(0.3×600+0.4×600+0.2×2400)J=1.98×105J=5.5×10-2度,選項(xiàng)B正確。5.(2014·衡水模擬)如圖甲為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)的原理圖,其矩形線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,繞垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng),線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)和電刷與電阻R=10連接,與電阻R并聯(lián)的交流電壓表為理想電壓表,示

6、數(shù)是10V。圖乙是矩形線圈中磁通量隨時(shí)間t變化的圖像。則()A.電阻R上的電功率為20WB.0.02s時(shí)R兩端的電壓瞬時(shí)值為零C.R兩端的電壓u隨時(shí)間t變化的規(guī)律是u=14.1cos100t(V)D.通過R的電流i隨時(shí)間t變化的規(guī)律是i=1.41cos50t(A)【解題指南】-t圖像與-t(E -t)圖像在數(shù)學(xué)上是互余關(guān)系,由-t圖像可以得到E -t圖像。【解析】選C。R上電功率P=10W,A錯(cuò)。0.02s時(shí)=0,最大,此時(shí)R兩端的電壓瞬時(shí)值最大,B錯(cuò)。R兩端電壓的最大值為10V,=100rad/s,因此R兩端電壓u=14.1cos100t(V),C正確。i=1.41cos100t(A),D錯(cuò)

7、。故選C。6.(多選)如圖甲、乙分別表示兩種電壓的波形,其中圖甲所示電壓按正弦規(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.兩種電壓的周期相等C.兩種電壓的有效值相等D.圖甲所示電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u=311sin100tV【解析】選B、D。因圖像的縱坐標(biāo)上電壓的正負(fù)表示電壓的方向,因此兩圖均為交流電,A錯(cuò);兩圖像的周期都是2×10-2s,故B對(duì);對(duì)于正弦交流電才有U有效=,雖然兩圖的峰值相同,但圖乙非正弦(余弦)交流電,不適用上式有效值的求法,故C錯(cuò);正弦交流電電壓瞬時(shí)值的表達(dá)式為u=Umsint,由圖甲可知Um=311V,T=2×10-2s,可得=

8、100,代入上式得u=311sin100tV,故D對(duì)。7.(2013·海南高考)通過一阻值R=100的電阻的交變電流如圖所示,其周期為1s。電阻兩端電壓的有效值為()A.12 VB.4VC.15 VD.8V【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)注意理解以下兩點(diǎn)：(1)根據(jù)電流的熱效應(yīng)在一個(gè)周期內(nèi)分段計(jì)算交變電流的有效值。(2)根據(jù)圖像確定一個(gè)周期的時(shí)間。【解析】選B。根據(jù)圖像,一個(gè)周期T=1s,設(shè)該交變電流的有效值為U,00.4s的時(shí)間間隔為t1=0.4s,0.40.5 s的時(shí)間間隔t2=0.1s,根據(jù)電流的熱效應(yīng),由2(Rt1+Rt2)=,解得U=4V,B正確。【加固訓(xùn)練】電阻R1、R2和交流電

9、源按照?qǐng)D甲所示方式連接,R1=10,R2=20。合上開關(guān)S后,通過電阻R2的正弦交變電流i隨時(shí)間t的變化情況如圖乙所示。則()A.通過R1的電流的有效值是1.2AB.R1兩端的電壓有效值是6VC.通過R2的電流的有效值是1.2AD.R2兩端的電壓有效值是6V【解析】選B。通過R1和R2的電流的有效值都是0.6A,故A、C錯(cuò),R2兩端的電壓有效值是12V,故D錯(cuò),R1兩端的電壓有效值是6V,故B正確。8.一個(gè)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的交變電流e=220sin100t(V),那么()A.該交變電流的頻率是100HzB.當(dāng)t =0時(shí),線圈平面恰好與中性面垂直C.當(dāng)t =s時(shí),e有最大值D.該交變

10、電流電動(dòng)勢(shì)的有效值為220V【解析】選C。根據(jù)e=220sin100t(V)可知,交變電流的頻率是50Hz,A錯(cuò)。當(dāng)t=0時(shí),e=0,線圈位于中性面,B錯(cuò)。將t=s代入e=220sin100t(V),可得e=220V,e有最大值,C對(duì)。交變電流電動(dòng)勢(shì)的有效值應(yīng)為=220V,D錯(cuò)。【加固訓(xùn)練】(多選)如圖甲所示,將阻值為R=5的電阻接到內(nèi)阻不計(jì)的正弦交變電源上,電流隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示,電流表串聯(lián)在電路中測(cè)量電流的大小。對(duì)此,下列說法正確的是()A.電阻R兩端電壓變化規(guī)律的函數(shù)表達(dá)式為u=2.5sin200t(V)B.電阻R消耗的電功率為1.25WC.若此交變電流由一矩形線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻

11、速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生,如圖丙所示,當(dāng)線圈的轉(zhuǎn)速提升一倍時(shí),電流表的示數(shù)為1AD.這一交變電流與圖丁所示電流比較,其有效值之比為【解析】選A、D。圖乙所示電流的最大值為Im=0.5A,由歐姆定律得Um=ImR=2.5V。周期為T=0.01s,=200rad/s,所以R兩端電壓的表達(dá)式為u=2.5sin200t(V),A正確;該電流的有效值為I=,電阻R消耗的電功率為P=I2R,解得P=0.625W,B錯(cuò)誤;該交變電流由圖丙所示矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生,當(dāng)轉(zhuǎn)速提升一倍時(shí),電動(dòng)勢(shì)的最大值Em=nBS為原來的2倍。電路中電流的有效值也是原來的2倍,為2×A1 A。電流表的示數(shù)為有效值,C錯(cuò)誤;

12、圖乙中的正弦交變電流的有效值為A。圖丁所示的交變電流雖然方向發(fā)生變化,但大小恒為0.5A,可知D正確。【總結(jié)提升】交流電“四值”的三個(gè)注意點(diǎn)(1)準(zhǔn)確理解和把握交流電“四值”的物理意義和計(jì)算方法。(2)最大值和有效值之間的倍關(guān)系,只適用于正(余)弦交流電,對(duì)于非正(余)弦交流電的有效值需根據(jù)等效原則具體求解,切不可亂套公式。(3)交流電的圖像是高考重點(diǎn),要注意與公式、發(fā)電機(jī)模型的對(duì)應(yīng)聯(lián)系。強(qiáng)化專練(建議：25分鐘)強(qiáng)化點(diǎn)1：交流電的產(chǎn)生及圖像1.(多選)一正弦交流電的電壓隨時(shí)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(shí)值的表達(dá)式為u=100sin(25t)VB.該交流電的頻率為25

13、HzC.該交流電的電壓的有效值為100VD.若將該交流電壓加在阻值為R=100的電阻兩端,則電阻消耗的功率是50W【解析】選B、D。從題圖中可知,交流電周期T=4×10-2s,峰值電壓Um=100V,故交流電的頻率f=25Hz,有效值U=50V。加在R=100的電阻上時(shí)的熱功率P=50W,瞬時(shí)值表達(dá)式u=Umsint=100sin(50t)V,故正確選項(xiàng)為B、D。2.將阻值為5的電阻接到內(nèi)阻不計(jì)的交流電源上,電源電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示。下列說法正確的是()A.電路中交變電流的頻率為0.25 HzB.通過電阻的電流為AC.電阻消耗的電功率為2.5 WD.用交流電壓表測(cè)得電阻兩端

14、的電壓是5 V【解析】選C。電路中交變電流的頻率f=25Hz,A錯(cuò);通過電阻的電流應(yīng)為有效值I=A=A,用交流電壓表測(cè)得電阻兩端的電壓是V,B、D錯(cuò);電阻消耗的電功率P=I2R=2.5W,C對(duì)。3.(2014·杭州模擬)為了研究交流電的產(chǎn)生過程,小張同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)構(gòu)思方案：第一次將單匝矩形線圈放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,線圈繞轉(zhuǎn)軸OO1按圖示方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(ab向紙外,cd向紙內(nèi))。并從圖甲所示位置開始計(jì)時(shí)。此時(shí)產(chǎn)生的交流電如圖乙所示。第二次他僅將轉(zhuǎn)軸移至ab邊上,第三次他僅將轉(zhuǎn)軸右側(cè)的磁場(chǎng)去掉,關(guān)于后二次的電流圖像,下列說法正確的是()A.第二次是A圖B.第二次是C圖C.第三次是B圖D.第三

15、次是D圖【解析】選D。第二次將轉(zhuǎn)軸移到ab邊上產(chǎn)生感應(yīng)電流,同第一次相同,第三次將OO1右側(cè)磁場(chǎng)去掉,線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中只有一邊切割,產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值為原來的,因此選D。【加固訓(xùn)練】(多選)(2014·南京模擬)如圖所示的正方形線框abcd邊長為L,每邊電阻均為r,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞cd軸以角速度轉(zhuǎn)動(dòng),c、d兩點(diǎn)與外電路相連,外電路電阻也為r,則下列說法中正確的是()A.S斷開時(shí),電壓表讀數(shù)為BL2B.S斷開時(shí),電壓表讀數(shù)為BL2C.S閉合時(shí),電流表讀數(shù)為BL2D.S閉合時(shí),線框從圖示位置轉(zhuǎn)過過程中流過電流表的電荷量為【解析】選B、D。電路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為E

16、max=BL2,有效值為E=BL2。當(dāng)S斷開時(shí),電壓表讀數(shù)為Ucd=×r=BL2,A選項(xiàng)錯(cuò)誤,B選項(xiàng)正確;S閉合時(shí),電壓表的讀數(shù)為Ucd=I×=×=BL2,電流表讀數(shù)為,C選項(xiàng)錯(cuò)誤;S閉合時(shí),線框從圖示位置轉(zhuǎn)過過程中流過電流表的電荷量為Q=t=t=t=,D選項(xiàng)正確。4.(2014·東麗區(qū)模擬)如圖所示電路中,電源電壓U=311sin100t(V),A、B間接有“220V440 W”的電暖寶、“220V220 W”的抽油煙機(jī)、交流電壓表及保險(xiǎn)絲。下列說法正確的是()A.交流電壓表的示數(shù)為311VB.電路要正常工作,保險(xiǎn)絲的額定電流不能小于3AC.電暖寶發(fā)熱

17、功率是抽油煙機(jī)發(fā)熱功率的2倍D.1min抽油煙機(jī)消耗的電能為1.32×104J【解析】選D。由U=311sin100t(V)可知Em=311V,有效值E=220V,故交流電壓表的示數(shù)為220V,A錯(cuò)誤;流過電暖寶的電流為I1=2A,流過抽油煙機(jī)的電流為I2=1A,而流過保險(xiǎn)絲的額定電流為交變電流的有效值,應(yīng)為3A,B錯(cuò)誤;電暖寶是純電阻用電器,而抽油煙機(jī)是非純電阻用電器,發(fā)熱功率不是2倍關(guān)系,C錯(cuò)誤;1min抽油煙機(jī)消耗的電能為W=Pt=1.32×104J,D正確。5.(多選)(2014·撫州模擬)如圖所示,N匝矩形導(dǎo)線框以角速度在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞軸O

18、O勻速轉(zhuǎn)動(dòng),線框面積為S,線框的電阻、電感均不計(jì),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=NBSB.一個(gè)周期內(nèi)通過R的電荷量q=C.R兩端電壓的有效值U=NBSD.圖示位置電流表的示數(shù)為0【解題指南】二極管具有單向?qū)щ娦?因此電路中只有正向電流,圖像如圖所示。【解析】選A、B。設(shè)回路中電流的有效值為I,由電流的熱效應(yīng)可知,()2RT=I2RT,I=,A正確,D錯(cuò)誤。電阻R兩端電壓U=IR=,C錯(cuò)。一個(gè)周期內(nèi)通過R的電荷量q=,B正確。【加固訓(xùn)練】如圖所示,圖線a是線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所

19、產(chǎn)生的正弦交流電的圖像,當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后,所產(chǎn)生的正弦交流電的圖像如圖線b所示,以下關(guān)于這兩個(gè)正弦交流電的說法錯(cuò)誤的是()A.在圖中t=0時(shí)刻穿過線圈的磁通量均為零B.線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為32C.交流電a的瞬時(shí)值為u=10sin5t(V)D.交流電b的最大值為V【解析】選A。由題圖可知t=0時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零,穿過線圈的磁通量最大,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由題圖可知Ta=0.4s,Tb=0.6s,線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比nanb=TbTa=32,選項(xiàng)B正確;交流電a的瞬時(shí)值為u=Umsin(t),得u=10sin5t(V),選項(xiàng)C正確;感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值Um=NBS=NBS(),所以UmaUmb=TbTa,交流電b的最大值為V,選項(xiàng)D正確。6.(2014·南平模擬)如圖甲是阻值為5的線圈與阻值為15的電阻R構(gòu)成的回路。線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向