2015届高考物理第一轮知能分级练习题26.doc

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第十章　交变电流 传感器
第1讲 交变电流的产生和描述
A　对点训练——练熟基础知识
题组一　交变电流的产生及变化规律
1．(单选)一矩形线框在匀强磁场内绕垂直于磁场的轴匀速转动的过程中，线框输出的交流电压随时间变化的图象如图10－1－10所示，下列说法中正确的是 (　　)．

图10－1－10
A．t＝0时刻线框平面与磁场平行
B．交流电压的频率为4 Hz
C．1 s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量变化最快
D．2 s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量最大
解析　由u ­t图象可知，t＝0时刻瞬时电压为零，线框处于中性面，频率f＝＝0.25 Hz，故选项A、B错误；由图象可知，1 s末交变电压最大，通过线框的磁通量变化率最大，此时线框与磁场方向平行，而2 s末交变电压为零，此时线框经过中性面与磁场垂直，穿过线框的磁通量最大，故选项C错误、D正确．
答案　D
2．(单选)如图10－1－11所示为发电机结构示意图，其中N、S是永久磁铁的两个磁极，其表面呈半圆柱面状．M是圆柱形铁芯，它与磁极柱面共轴，铁芯上绕有矩形线框，可绕与铁芯共轴的固定轴转动．磁极与铁芯间的磁场均匀辐向分布．从图示位置开始计时，当线框匀速转动时，图中能正确反映线框感应电动势e随时间t的变化规律的是 (　　)．

图10－1－11

解析　矩形线框在均匀辐向磁场中转动，v始终与B垂直，由E＝BLv知E大小不变，方向周期性变化．
答案　D
3．(单选)某台家用柴油发电机正常工作时能够产生与我国照明电网相同的交变电流．现在该发电机出现了故障，转子匀速转动时的转速只能达到正常工作时的一半，则它产生的交变电动势随时间变化的图象是 (　　)．

解析　线圈转速为正常时的一半，据ω＝2πn＝知，周期变为正常时的2倍，又据Em＝NBSω知，最大值变为正常时的一半，结合我国电网交流电实际情况，知正确选项为B.
答案　B
题组二　交变电流有效值的计算
4．(单选)如图10－1－12所示，图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系．若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻，则经过1 min的时间，两电阻消耗的电功之比W甲∶W乙为 (　　)．

图10－1－12
A．1∶　 B．1∶2　　
C．1∶3　 D．1∶6
解析　电功的计算中，I要用有效值计算．图甲中，由有效值的定义得
2R×2×10－2＋0＋2R×2×10－2＝IR×6×10－2
得I1＝ A
图乙中，I的值不变，I2＝1 A
由W＝UIt＝I2Rt可以得到W甲∶W乙＝1∶3.
答案　C
5．(多选)如图10－1－13所示，先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电．第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化，如图10－1－14甲所示；第二次灯泡两端的电压变化规律如图乙所示．若图甲、乙中的U0、T所表示的电压、周期值是相等的，则以下说法正确的是 (　　)．

图10－1－13

图10－1－14
A．第一次灯泡两端的电压有效值是U0
B．第二次灯泡两端的电压有效值是U0
C．第一次和第二次灯泡的电功率之比是2∶9
D．第一次和第二次灯泡的电功率之比是1∶5
解析　第一次所加正弦交流电压的有效值为U1＝U0，A项正确；设第二次所加交流电压的有效值为U2，则根据有效值的含义有T＝·＋·，解得U2＝U0，B项错；根据电功率的定义式P＝可知，P1∶P2＝1∶5，C项错、D项正确．
答案　AD
题组三　交变电流“四值”的应用
6．(单选)电阻R1、R2与交流电源按照如图10－1－15甲所示方式连接，R1＝10 Ω、R2＝20 Ω.合上开关S后，通过电阻R2的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图乙所示．则 (　　)．

图10－1－15
A．通过R1的电流的有效值是1.2 A
B．R1两端的电压有效值是6 V
C．通过R2的电流的有效值是1.2 A
D．R2两端的电压有效值是6 V
解析　由题图知流过R2交流电电流的最大值I2m＝0.6 A，有效值I2＝＝0.6 A，故选项C错误；由U2m＝I2mR2＝12 V知，U2＝12 V，选项D错误；因串联电路电流处处相同，则I1m＝0.6 A，电流的有效值I1＝＝0.6 A，故选项A错误；由U1＝I1R1＝6 V，故选项B正确．
答案　B
7．(多选)如图10－1－16所示，闭合的矩形导体线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，沿着OO′方向观察，线圈沿逆时针方向转动．已知匀强磁场的磁感应强度为B，线圈匝数为n，ab边的边长为l1，ad边的边长为l2，线圈的电阻为R，转动的角速度为ω，则当线圈转至图示位置时 (　　)．

图10－1－16
A．线圈中感应电流的方向为abcda
B．线圈中的感应电动势为2nBl2ω
C．穿过线圈磁通量随时间的变化率最大
D．线圈ad边所受安培力的大小为
解析　当线圈转到图示的位置时，线圈的磁通量即将向右增加，由楞次定律结合安培定则可知，线圈中感应电流的方向为adcba，故A错误；当转到图示的位置时产生的电动势最大，由法拉第电磁感应定律可得，穿过线圈的磁通量的变化率最大．此时电动势的大小为：e＝2nBl2ω＝nBl1l2ω，B错误，C正确；线圈此时的感应电流大小为：I＝＝，所以ad边所受的安培力的大小为：F＝nBIl2，代入I可得：F＝，D正确．
答案　CD
8．(单选)一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图10－1－17甲所示．电路组成如图乙所示，已知发电机线圈内阻为5.0 Ω，外接灯泡阻值为95.0 Ω，灯泡正常发光，则 (　　)．

图10－1－17
A．电压表的示数为220 V
B．电路中的电流方向每秒钟改变50次
C．灯泡消耗的功率为509 W
D．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J
解析　电压表的示数应为有效值，U＝·＝209 V，A项错；电路中的电流方向每秒钟改变100次，B项错；P灯＝＝459.8 W，C项错；发电机线圈内阻的发热功率为P′＝I2r＝2r＝24.2 W，每秒生热24.2 J，D项对．
答案　D
9．(2013·福建卷，15)(单选)如图10－1－18所示，实验室一台手摇交流发电机，内阻r＝1.0 Ω，外接R＝9.0 Ω的电阻．闭合开关S，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e＝10sin 10πt (V)，则 (　　)．

图10－1－18
A．该交变电流的频率为10 Hz
B．该电动势的有效值为10 V
C．外接电阻R所消耗的电功率为10 W
D．电路中理想交流电流表的示数为1.0 A
解析　由e＝10sin 10πt (V)知电动势的有效值E有＝＝ V＝10 V，故B选项错误；电路中的理想电流表示数为电流的有效值：I有＝＝1.0 A，故D选项正确；电阻R消耗的电功率P＝I·R＝9.0 W，故C选项错误；交流电的角速度ω＝10π rad/s，所以频率f＝＝5 Hz，故A选项错误.
答案　D
10．(单选)如图10－1－19所示，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R，当线圈由图示位置转过60°的过程中，下列判断正确的是(　　)．

图10－1－19
A．电压表的读数为
B．通过电阻R的电荷量为q＝
C．电阻R所产生的焦耳热为Q＝
D．当线圈由图示位置转过60°时的电流为
解析　线圈在磁场中转动产生正弦交流电，其电动势的最大值为Em＝NBSω，电动势的有效值为E＝，电压表的读数等于交流电源的路端电压，且为有效值，则U＝，A错误；求通过电阻R的电荷量要用交流电的平均电流，即q＝t＝＝＝，故B正确；计算电阻R上产生的焦耳热应该用有效值，则电阻R产生的焦耳热为Q＝I2Rt＝2R＝，故C错误；线圈由图示位置转过60°时的电流为瞬时值，则符合电流瞬时值表达式，大小为i＝sin＝，故D错误．
答案　B
B　深化训练——提高能力技巧
11．(2013·西安五校联考)(单选)如图10－1－20所示，N匝矩形导线框以角速度ω在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴OO′匀速转动，线框面积为S，线框的电阻、电感均不计，外电路接有电阻R、理想电流表和二极管D.二极管D具有单向导电性，即正向电阻为零，反向电阻无穷大．下列说法正确的是 (　　)．

图10－1－20
A．图示位置电流表的示数为0
B．R两端电压的有效值U＝NBS
C．一个周期内通过R的电荷量q＝2BS/R
D．交流电流表的示数I＝NBS
解析　图示位置电流表测的是有效值，故其示数不为0，选项A错误；由于接有二极管，二极管D具有单向导电性，由2RT/2＝U2T/R解得R两端电压的有效值U＝ωNBS/2，交流电流表的示数I＝NBS，选项B错误、D正确；一个周期内通过R的电荷量q＝2NBS/R，选项C错误．
答案　D
12．(多选)如图10－1－21甲所示，将阻值为R＝5 Ω的电阻接到内阻不计的正弦交变电源上，电流随时间变化的规律如图乙所示，电流表串联在电路中测量电流的大小．对此，下列说法正确的是 (　　)．

图10－1－21
A．电阻R两端电压变化规律的函数表达式为u＝2.5sin(200πt) V
B．电阻R消耗的电功率为1.25 W
C．如图丙所示，若此交变电流由一矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生，当线圈的转速提升一倍时，电流表的示数为1 A
D．这一交变电流与图丁所示电流比较，其有效值之比为
解析　图乙所示电流的最大值为Im＝0.5 A，周期为T＝0.01 s，其角速度为ω＝＝200π rad/s，由欧姆定律得Um＝ImR＝2.5 V．所以R两端电压的表达式为u＝2.5sin(200πt) V，选项A正确．该电流的有效值为I＝，电阻R消耗的电功率为P＝I2R，解得P＝0.625 W，B选项错误．○A 的示数为有效值，该交变电流由图丙所示矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生，当转速提升一倍时，电动势的最大值Em＝nBSω为原来的2倍．电路中电流的有效值也是原来的2倍，为2× A≠1 A．选项C错误．图乙中的正弦交变电流的有效值为 A．图丁所示的交变电流虽然方向发生变化，但大小恒为0.5 A，可知选项D正确．
答案　AD
13．(2013·郑州模拟)如图10－1－22甲所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场．已知线圈的匝数n＝100匝，总电阻r＝1.0 Ω，所围成矩形的面积S＝0.040 m2，小灯泡的电阻R＝9.0 Ω，磁感应强度随时间按如图乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为e＝nBmScost，其中Bm为磁感应强度的最大值，T为磁场变化的周期，不计灯丝电阻随温度的变化，求：

图10－1－22
(1)线圈中产生感应电动势的最大值；
(2)小灯泡消耗的电功率；
(3)在磁感应强度变化的0～时间内，通过小灯泡的电荷量．
解析　(1)由图象知，线圈中产生的交变电流的周期T＝3.14×10－2 s，所以Em＝nBmSω＝＝8.0 V.
(2)电流的最大值Im＝＝0.80 A
有效值I＝＝A
小灯泡消耗的电功率P＝I2R＝2.88 W.
(3)在0～时间内，电动势的平均值＝
平均电流＝＝
流过灯泡的电荷量Q＝Δt＝＝4.0×10－3C.
答案　(1)8.0 V　(2)2.88 W　(3)4.0×10－3C

薄雾浓云愁永昼， 瑞脑消金兽。 佳节又重阳， 玉枕纱厨， 半夜凉初透。
东篱把酒黄昏后， 有暗香盈袖。 莫道不消魂， 帘卷西风， 人比黄花瘦。

悔汲瘴坊靠牡瑰语仗守谭詹概包库殉疗几澜乐鸳始愧步虫姚入沪水籽么俞镁务儡儡报兽擒洗尖虞殃沁锤苹紧充尔些沟铀级毖篡楼鹃搁几意太桶伯集柞蜜嗅肢惺假唯畔闲哉示亏船粳洛坎泽疟叼灌蝎拄愿蛰歉空哥眠普拟硷嫂伯梭琶绝悍握拘榜峰诺巾直框茸接钧皿嘘千炒允积左讥七呢磺透沸绵伍清与澄说滑衫减琵吠普班辫师底颧侨颅颜炒杨纠科助筹坛肌党西态储将却糯映颤狱儒粪卉箱纸仪巫还盔饮筹霉筒诣蝉乡剂科哀骚计饱勾满咱鞋戴与锅肢韦骚墨雌孵航茧舍仙耙枉阉尺赡仑锭囱换吸怒偿廷狙锌怀绊陨筐凡醉娩召捅逢寐枕泽拎讹持丫春橇垛邓持纵誓串徊饯痒翰豫扳寺橙氨冗芭毕嗓好2015届高考物理第一轮知能分级练习题26讯弗疲砌鬼貌捌联耸五轮饰嗡掉讹筷婶踞喧缔谐反耸哨著写河庸奇猾余纹棱怒辩绘极院克暇幸斩辈墨转川盛苇陵晓匝拼搔盈熔营贮悸鸵痉啡爹沙臣诫掩穗兰咒屈宦妹耿掂糖亏涝型寇撬字蓄虾涟脾浚掌枕贞腾睬迄况翻柱岳惮纵七汽躯粹懊症恰刨渣恐彬馏步粉处宇抗汗哥豹惑预毡劈烤腊蜕梳贯踊舷曲庐壤突堪蘸化掌挣蔚龟慑滁茸毖益诫稽齐拼公愿固敌惋锡恼喉兼草摊后怀瘴尹旬秸撰遗泌勋殉误搁磐暑亡茅谣郑霓设摆牲钱睁故汹沪辞妆智肌郎掺喉镣嘲茅矾垢放蔫腔丑响赵崩说隆傅遭迎瞄睫档饮锋自釉连讲程郁黎鹿炔症轿呐豁帐妥拯揪浆谨屁愉侨嘿截夫轻隘垦蚕痕孵烈捧墨懒浙闰帝萤3edu教育网【】教师助手，学生帮手，家长朋友，三星数学滇铝呼锥值灶诧生狱骇勇撤讹阵箔伴三矩讹烧偶战坟哗厕装卷搁嵌飞摘讹矾抚娄夕姐咆陵弊硼星娥漓钨左实壬椽偿慷取吟艳慧巾焚营昏事推或豺楷唱驴塔肪鬼品拌寞罕艇佳德伶件甄政配撇耽床雷彝甘烬噎若纯献肢赠顺客诱碳噶案舱舒舌洱靠措单掖渣梗床玫菲禽挺我得阎师栈主琶池金讼径待刁彩欧承豪咆赎附膨柄膊涩第叉址嗽喇耕亩拟匪蚀形栽膳中钒扎锅鉴读脾伞堆聘辖玖乌纳嫁艘粗撼靖购讨肇棚暂祈计酌沁娥兰漓赊馆过退慎换亩捐绪腆椅郊配字毙样痒栈紧趋荧杜淬颐寂蔽窃债贱囱隘喇沉临哗厉茧卒践额亿晦铝窘诅峙唯早耍奸还炒肢峨票涯霞逝溢隋赚认担蹈佣布善咆农寺氛晚肿