2022年广东高考物理一轮复习第十章第一讲交变电流的产生和描述试题

这是一份2022年广东高考物理一轮复习第十章第一讲交变电流的产生和描述试题，共8页。试卷主要包含了单项选择题，双项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

一、单项选择题(本题共5小题，每小题7分，共35分)
1．如图1所示的线圈中不能产生交变电流的是 ( )
图1
解析：当线圈绕垂直于磁场的轴转动，磁通量发生变化，才能产生交变电流，B、C、D均符合要求，A项中线圈的磁通量不发生变化，故不产生交变电流．
答案：A
2．家用电子调光灯的调光原理是用电子线路将输入的正弦交流电压的波形截去一部分来实现的，由截去部分的多少来调节电压，从而实现灯光的可调，比过去用变压器调压方便且体积较小．某电子调光灯经调整后的电压波形如图2所示，若用多用电表测灯泡的两端的电压，多用电表示数为 ( )
图2
A.eq \f(\r(2),2)Um B.eq \f(\r(2),4)Um
C.eq \f(1,2)Um D.eq \f(1,4)Um
解析：多用电表测得的电压值为有效值，根据电流的热效应Q＝eq \f((\f(Um,\r(2)))2,R)×eq \f(T,2)＝eq \f(U有2,R)T，得U有＝eq \f(1,2)Um，C正确．
答案：C
3．通有电流i＝Imsinωt的长直导线OO′与断开的圆形导线圈在同一平面内，如图3所
示(设电流由O至O′为正)，为使A端的电势高于B端的电势且UAB减小，交变电流必须处于每个周期的 ( )
图3
A．第一个eq \f(1,4)周期 B．第二个eq \f(1,4)周期
C．第三个eq \f(1,4)周期 D．第四个eq \f(1,4)周期
解析：由E∝eq \f(ΔΦ,Δt)∝eq \f(Δi,Δt)可知，要E减小，即要eq \f(Δi,Δt)减小，题中要求EA>EB，由楞次定律
知，第一个周期内在0～eq \f(T,4)才符合要求，A项正确．
答案：A
4．一个边长为6 cmB随时间t的变化关系如图4所示，则线框中感应电流的有效值为 ( )
图4
A.eq \r(2)×10－5 A B.eq \r(6)×10－5 A
C.eq \f(\r(2),2)×10－5 A D.eq \f(3\r(2),2)×10－5 A
解析：由B－t图可知
I1＝eq \f(\f(ΔB,Δt1)S,R)＝eq \f(\f(6×10－3,3)×36×10－4,0.36) A＝2×10－5 A
I2＝eq \f(\f(ΔB,Δt2)S,R)＝eq \f(\f(6×10－3,2)×36×10－4,0.36) A＝3×10－5 A
由电流的热效应I12Rt1＋I22Rt2＝I2Rt，即(2×10－5)2×0.36×3＋(3×10－5)2×0.36×2＝I2×0.36×5，
得I＝eq \r(6)×10－5 A，故选项B正确．
答案：B
5．将硬导线中间一段折成不封闭的正方形，每边长为l，它在磁感
应强度为B、方向如图5所示的匀强磁场中匀速转动，转速为n，
导线在a、b两处通过电刷与外电路连接，外电路接有额定功率
为P的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计， 图5
灯泡的电阻应为 ( )
A.eq \f((2πl2nB)2,P) B.eq \f(2(πl2nB)2,P)
C.eq \f((l2nB)2,2P) D.eq \f((l2nB)2,P)
解析：单匝正方形线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，将产生正弦式交变电流，则电动势的最大值Em＝Bl2ω＝2πnBl2，其有效值E＝eq \f(Em,\r(2))＝eq \f(2πnBl2,\r(2))，计算小灯泡的额定功率P要用其有效值，即P＝eq \f(E2,R).
R＝eq \f(E2,P)＝eq \f(2(πBnl2)2,P)，故只有B选项正确．
答案：B
二、双项选择题(本题共5小题，共35分．在每小题给出的四个选项中，只有两个选项正确，全部选对的得7分，只选一个且正确的得2分，有选错或不答的得0分)
6．正弦交变电源与电阻R、交流电压表按照图6甲所示的方式连接，R＝10 Ω，交流电压表的示数是10 V．图乙是交变电源输出电压u随时间t变化的图象．则 ( )
图6
A．通过R的电流iR随时间t变化的规律是iR＝eq \r(2)cs100πt(A)
B．通过R的电流iR随时间t变化的规律是iR＝eq \r(2)cs50πt(A)
C．R两端的电压uR随时间t变化的规律是uR＝10eq \r(2)cs100πt(V)
D．R两端的电压uR随时间t变化的规律是uR＝10eq \r(2)cs50πt(V)
解析：交流电压表示数为10 V，是有效值，故Um＝10eq \r(2) V，电阻上的交变电流与
交变电压的变化趋势相同，电阻R上电流的最大值为10eq \r(2)/10 A＝eq \r(2) A，又因t＝0
时，u＝um，故iR＝eq \r(2)cs100πt(A)，uR＝10eq \r(2)cs100πt(V)，故选A、C.
答案：AC
7．把一个电热器接到10 V直流电源上，产生的热量为Q，若把它接到按正弦规律变化
的交流电源上，在相同时间内产生的热量为Q ( )
A．峰值是10eq \r(2) V
B．角速度一定是100n rad/s
C．峰值是10 V
D．有效值是5eq \r(2) V
解析：Q＝eq \f(U2,R)t，eq \f(Q,2)＝eq \f(U有2,R)t，所以U有＝eq \f(U,\r(2))，U有＝5eq \r(2) V，所以Um＝U＝10 V．故C、D正确．
答案：CD
8．某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，产生交变电流的图象如图7所示，由图中信息可以判断 ( )
A．在A和C时刻线圈处于中性面位置
B．在B和D时刻穿过线圈的磁通量最大 图7
C．从A～D时刻线圈转过的角度为2π
D．若从O～D时刻历时0.02 s，则在1 s内交变电流的方向改变100次
解析：根据图象，首先判断出感应电流的数学表达式i＝Imsinωt.其中Im是感应电流
的最大值，ω是线圈旋转的角速度．另外应该进一步认识到线圈是从中性面开始旋
转，而且线圈旋转一周，两次经过中性面，经过中性面的位置时电流改变方向．从
该图形来看，在O、B、D时刻电流为零，所以此时线圈恰好在中性面的位置，且穿
过线圈的磁通量最大；在A、C时刻电流最大，线圈处于和中性面垂直的位置，此时
磁通量为零；从A到D时刻，线圈旋转3/4周，转过的角度为3π/2；如果从O到D
时刻历时0.02 s，恰好为一个周期，所以1 s内线圈转动50个周期，100次经过中性
面，电流方向改变100次．综合以上分析可得，只有选项B、D正确．
答案：BD
9．电阻R1、R2与交流电源按照图8甲所示方式连接，R1＝10 Ω，R2
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8
A．通过R1的电流有效值是eq \f(6,5) A
B．R1两端的电压有效值是6 V
C．通过R2的电流最大值是eq \f(6,5)eq \r(2) A
D．R2两端的电压最大值是12eq \r(2) V
解析：首先从交变电流图象中找出交变电流的最大值即为通过R2的电流的最大值，
为eq \f(3,5)eq \r(2) A，由正弦交变电流最大值与有效值的关系Im＝eq \r(2)I，可知其有效值为0.6 A，
由于R1与R2串联，所以通过R1的电流的有效值也是0.6 A，A、C错误；R1两端电
压的有效值为U1＝IR1＝6 V，B正确；R2两端电压的最大值为Um2＝ImR2＝eq \f(3,5)eq \r(2)×20
V＝12eq \r(2) V，D正确．
答案：BD
10．在两块金属板上加交变电压U＝Umsineq \f(2π,T)t，当t＝0时，板间有一个电子正好处于静止状态，下面关于电子以后运动情况的判断哪些是正确的 ( )
A．t＝T时，电子回到原出发点
B．电子始终向一个方向运动
C．t＝eq \f(T,2)时，电子将有最大速度
D．t＝eq \f(T,2)时，电子的位移最大
解析：电子在电场中受到变化的电场力的作用F＝Eq，电压变，故场强变．在第一
个半周期内电子从静止开始做正向的变加速运动，第二个半周期内做正向的变减速
运动，一个周期结束时电子速度恰减为零．如此电子一直向一个方向周期性运动，
在t＝(2k＋1)eq \f(T,2)(k＝0,1,2，…)时刻速度有最大值．综上所述，B、C项正确．
答案：BC
三、非选择题(本题共2小题，共30分)
11．(14分)把电压u＝120eq \r(2)sinωt V、频率为50 Hz的交变电流加在激发电压和熄灭电压
均为u0＝60eq \r(2) V的霓虹灯的两端．
(1)求在一个小时内，霓虹灯发光时间有多长？
(2)试分析为什么人眼不能感到这种忽明忽暗的现象？(已知人眼的视觉暂留时间约为eq \f(1,16) s)
解析：(1)如图所示，画出一个周期内交变电流的u－t图象，其中阴影部分对应的时
间t1表示霓虹灯不能发光的时间，根据对称性，一个周期内霓虹灯不能发光的时间
为4t1.
当u =u0=60eq \r(2)V时，
由u=120 eq \r(2)sinωt V求得：t1= eq \f(1,600) s
再由对称性知一个周期内能发光的时间：
t＝T－4t1＝eq \f(1,50) s－4×eq \f(1,600) s＝eq \f(1,75) s
再由比例关系求得一个小时内霓虹灯发光的时间为：
t＝eq \f(3600,0.02)×eq \f(1,75) s＝2400 s.
(2)很明显霓虹灯在工作过程中是忽明忽暗的，而熄灭的时间间隔只有eq \f(1,300) s(如图中
t2＋t3那段时间)，由于人的眼睛具有视觉暂留现象，而这个视觉暂留时间约为eq \f(1,16) s
远大于eq \f(1,300) s，因此经过灯光刺激的人眼不会因为短暂的熄灭而有所感觉．
答案：(1)2400 s (2)见解析
12．(16分)如图9所示，一个半径为r的半圆形线圈，以直径ab为轴匀速转
动，转速为n，ab的左侧有垂直于纸面向里(与ab垂直)的匀强磁场，磁
感应强度为B.M和N是两个集流环，负载电阻为R，线圈、电流表和连
接导线的电阻不计，求：
(1)从图示位置起转过1/4转的时间内负载电阻R上产生的热量；
(2)从图示位置起转过1/4转的时间内通过负载电阻R的电荷量； 图9
(3)电流表的示数．
解析：线圈绕轴匀速转动时，在电路中产生如图所示的交变电流．此交变电动势的最大
值为Em＝BSω＝B·eq \f(πr2,2)·2πn＝π2Bnr2.
(1)在线圈从图示位置转过1/4转的时间内，电动势的有效值为
E＝eq \f(Em,\r(2))＝eq \f(\r(2)π2Bnr2,2)
电阻R上产生的热量
Q＝(eq \f(E,R))2R·eq \f(T,4)＝eq \f(π4B2r4n,8R).
(2)在线圈从图示位置转过1/4转的时间内，电动势的平均值为eq \(E,\s\up6(－))＝eq \f(ΔΦ,Δt).
通过R的电荷量
q＝eq \(I,\s\up6(－))·Δt＝eq \f(\(E,\s\up6(－)),R)·Δt＝eq \f(ΔΦ,R)＝eq \f(πBr2,2R).
(3)设此交变电动势在一个周期内的有效值为E′，由有效值的定义得eq \f(\f(Em,\r(2))2,R)·eq \f(T,2)＝eq \f(E′2,R)T
解得E′＝eq \f(Em,2).
故电流表的示数为I＝eq \f(E′,R)＝eq \f(π2r2nB,2R).
答案：(1)eq \f(π4B2r4n,8R) (2)eq \f(πBr2,2R) (3)eq \f(π2r2nB,2R)