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1、
一、選擇題(本題共10小題,每小題7分,共70分,每小題至少有一個選項正確,把正確選項前的字母填在題后的括號內(nèi))
1.(2020年高考廣東理綜卷)圖是某種正弦式交變電壓的波形圖,由圖可確定該電壓的( )
A.周期是 0.01 s
B.最大值是 311 V
C.有效值是 220 V
D.表達式為 u=220 sin 100πt(V)
解析:由圖象知,該交變電壓的周期為 0.02 s,最大值為311 V,而有效值 U== V=220 V,故A錯,B、C正確.正弦交變電壓的瞬時值表達式u=Umsinωt=311sint(V)=311sin100πt(V),故D選項錯誤.
答
2、案:BC
2.圖中甲、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.兩種電壓的有效值相等
C.圖甲所示電壓的瞬時值表達式為U=311sin 100πt (V)
D.圖甲所示電壓經(jīng)匝數(shù)比為10∶1的變壓器變壓后,頻率變?yōu)樵瓉淼?
解析:因圖象的縱坐標(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;對于正弦交流電才有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B錯;正弦交流電電壓瞬時值的表達式為U=Umsin ωt,由圖象可知Um=311 V,T=2×10-2 s
3、,可得ω==100π,代入上式得U=311sin 100πt (V),故C對;由變壓器原理可知變壓器只能根據(jù)匝數(shù)比改變電壓和電流,它不會改變周期和頻率,故D錯.
答案:C
3.
將硬導(dǎo)線中間一段折成不封閉的正方形,邊長為l,它在磁感應(yīng)強度為B、方向如圖所示的勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)速為n,導(dǎo)線在a、b兩處通過電刷與外電路連接,外電路中有額定功率為P的小燈泡并正常發(fā)光,電路中除小燈泡外,其余部分的電阻不計,小燈泡的電阻應(yīng)為( )
A. B.
C. D.
解析:單匝正方形線圈繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動,將產(chǎn)生正弦
4、式交流電,則電動勢的最大值Em=Bl2ω=2πnBl2,其有效值E==,計算小燈泡的額定功率P要用其有效值,即P=.
R==,故只有B選項正確.
答案:B
4.(2020年長沙模擬)一個阻值為2 Ω的線圈在勻強磁場中轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生的交變電動勢為e=10 sin20πt (V),當(dāng)該線圈與一阻值為8 Ω的電阻組成閉合回路時,下列說法正確的是( )
A.t=0時,線圈平面位于中性面
B.t=0時,穿過線圈的磁通量為0
C.電阻的熱功率為16 W
D.用電壓表測路端電壓時讀數(shù)為11.3 V
解析:由表達式可知,t=0時,電動勢為零,而線圈平面位于中性面時,磁通量最大,感應(yīng)電動勢為零,故
5、A對B錯;電動勢的有效值E=10 V,電阻兩端的電壓U=R=8 V,D錯;由P=得P=8 W,C錯誤.
答案:A
5.
如圖所示的電路中,A是熔斷電流I0=2 A的保險絲,R是可變電阻,S是交流電源.交流電源的內(nèi)電阻不計,其電動勢隨時間變化的規(guī)律是e=220 sin 314t V.為了不使保險絲熔斷,可變電阻的阻值應(yīng)該大于( )
A.110 Ω B.110 Ω
C.220 Ω D.220 Ω
解析:該交變電流電動勢的有效值為U= V=220 V,故電阻的最小阻值Rmin
6、== Ω=110 Ω.
答案:B
6.(2020年中山模擬)如圖甲所示,電阻R的阻值為50 Ω,在ab間加上圖乙所示的正弦交流電,則下面說法中正確的是( )
A.電阻R的功率為200 W
B.電流表示數(shù)為2 A
C.產(chǎn)生該交流電的線圈在磁場中轉(zhuǎn)動的角速度為3.14 rad/s
D.如果產(chǎn)生該交流電的線圈轉(zhuǎn)速提高一倍,則電流表的示數(shù)也增大一倍
解析:由圖象可知,正弦交流電的有效值U= V=100 V,由P=得P= W=200 W,A正確;由I=得I=2 A,B正確;周期T=0.02 s,故ω==314 rad/s,C錯誤;ω=2πn,Em=BSω,故當(dāng)轉(zhuǎn)速n增大1倍,Em增大
7、1倍,電流表示數(shù)增大1倍,D正確.
答案:ABD
7.(2020年高考福建卷) 一臺小型發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖象如圖甲所示.已知發(fā)電機線圈內(nèi)阻為5.0 Ω,則外接一只電阻為95.0 Ω的燈泡,如圖乙所示,則( )
A.電壓表的示數(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)電機線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為24.2 J
解析:電壓表示數(shù)為燈泡兩端電壓的有效值,由圖象知電動勢的最大值Em=220 V,有效值E=220 V,燈泡兩端電壓U==209 V,A錯;由圖象知T=0.02 s,一個周期內(nèi)電流方向變化兩次,
8、可知1 s內(nèi)電流方向變化100次,B錯;燈泡的實際功率P== W=459.8 W,C錯;電流的有效值I==2.2 A,發(fā)電機線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為Qr=I2rt=2.22×5×1 J=24.2 J, D對.
答案:D
8.
如圖所示表示交變電流產(chǎn)生的過程,在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中一個匝數(shù)為N面積為S的矩形線圈,繞OO′軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動,外電路電阻為R.在線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中,下列說法正確的是( )
A.磁通量的變化量ΔΦ=NBS
B.平均感應(yīng)電動勢=
C.電阻R產(chǎn)生的焦耳熱Q=
D.電阻R產(chǎn)生的焦耳熱Q=ωRπ
解析:穿過某個面的磁通量與線圈匝數(shù)
9、無關(guān),線圈在題設(shè)的條件下,其磁通量的變化量ΔΦ=BS,選項A錯;線圈轉(zhuǎn)過90°的時間Δt==,所以平均電動勢=N=N=,選項B正確;線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的有效值為E==.
回路中電流的有效值為I==.
所以,電阻R上產(chǎn)生的熱量為
Q=I2Rt=()2R=.
選項D正確,答案為B、D.
答案:BD
9.如圖所示,面積均為S的兩個電阻相同的線圈,分別放在如圖所示的磁場中,(甲)圖中是磁感應(yīng)強度為B0的勻強磁場,線圈在磁場中以周期T繞OO′軸勻速轉(zhuǎn)動,(乙)圖中磁場變化規(guī)律為B=B0cos 2πt/T,從圖示位置開始計時,則( )
A.兩線圈的磁通量變化規(guī)律相同
B.兩線圈中感
10、應(yīng)電動勢達到最大值的時刻不同
C.經(jīng)相同的時間t(t>T),兩線圈產(chǎn)生的熱量相同
D.從此時刻起,經(jīng)T/4時間,流過兩線圈橫截面的電荷量相同
解析:(甲)圖中的磁通量變化規(guī)律為Φ甲=B0Scos t,(乙)圖中磁通量的變化規(guī)律為Φ乙=B0Scos t.由于兩線圈的磁通量變化規(guī)律相同,則兩線圈中感應(yīng)電動勢的變化規(guī)律相同,達到最大值的時刻也相同,有效值E也相同,又因兩線圈電阻相同,所以Q=t也相同,經(jīng)過時間,流過兩線圈橫截面的電荷量q=I·也相同,故A、C、D三項正確.
答案:ACD
10.平行板間加如圖所示周期變化的電壓,重力不計的帶電粒子靜止在平行板中央,從t=0時刻開始將其釋放,運
11、動過程無碰板情況,圖中能定性描述粒子運動的速度圖象的是( )
解析:粒子的加速度a==定值,故C、D均錯;由圖知,0~與~T內(nèi)粒子加速度大小相等,方向相反,故粒子做單向直線運動,速度沒有反向,故A對B錯.
答案:A
二、非選擇題(本題共2小題,共30分,解答時應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟,有數(shù)值計算的要注明單位)
11.(15分)如
圖所示,線圈abcd的面積是0.05 m2,共100匝,線圈電阻為1 Ω,外接電阻R=9 Ω,勻強磁場的磁感應(yīng)強度B= T,當(dāng)線圈以300 r/min的轉(zhuǎn)速勻速旋轉(zhuǎn)時,求:
(1)若從線圈處于中性面開始計時,寫出線圈中感應(yīng)電動勢
12、的瞬時值表達式.
(2)線圈轉(zhuǎn)過 s時,電動勢的瞬時值多大?
(3)電路中電壓表和電流表的示數(shù)各是多少?
解析:(1)e=Emaxsin ωt=nBS×2πfsin 2πft
=100××0.05×2π×sin (2π×t) V
=50sin 10πt V.
(2)當(dāng)t= s時
e=50sin (10π×) V=43.3 V.
(3)電動勢的有效值為
E== V=35.4 V
電流表示數(shù)I== A=3.54 A
電壓表示數(shù)U=IR=3.54×9 V=31.86 V.
答案:(1)e=50sin 10πt V (2)43.3 V
(3)31.86 V,3.54 A
1
13、2.(15分)圖(甲)為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(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(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:
(1)交流發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢最大值;
(2)電路中交流電壓表的示數(shù).
解析:(1)交流發(fā)電機產(chǎn)生電動勢的最大值
Em=nBSω
而Φm=BS,
ω=,
所以Em=
由Φt圖線可知:
Φm=2.0×10-2 Wb,
T=6.28×10-2 s
所以Em=200 V.
(2)電動勢的有效值
E=Em=100 V
由閉合電路的歐姆定律,
電路中電流的有效值為
I== A
交流電壓表的示數(shù)為
U=IR=90 V=127 V.
答案:(1)200 V
(2)127 V