高考物理专题10 交变电流

专题10 交变电流

第一节 交变电流的产生和描述

一、单项选择题

1．正弦交变电源与电阻R、交流电压表按照图甲所示的方式连接，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( )

A．通过R的电流iR随时间t变化的规律是iR＝2cos100πt(A) B．通过R的电流iR随时间t变化的规律是iR＝2cos50πt(A) C．R两端的电压uR随时间t变化的规律是uR＝52cos100πt(V) D．R两端的电压uR随时间t变化的规律是uR＝52cos50πt(V)

解析：选A.交流电压表示数为10 V，是有效值，故Um＝102V，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102/10 A＝2 A，又因t＝0时，u＝um，故iR＝2cos100πt(A)，uR＝102cos 100πt(V)，故选A.

2．下列四幅图是交流电的图象，其中能正确反映我国居民日常生活所用交流电的是( )

解析：选C.我国居民日常生活所用的是正弦式交流电，其电压的有效值是220 V，最大值为311 V，周期为0.02 s，所以只有C正确．

3．(2012年湖南长沙模拟)一个阻值为2 Ω的线圈在匀强磁场中转动，产生的交变电动势为e＝102sin20πtV，当该线圈与一阻值为8 Ω的电阻组成闭合回路时，下列说法正确的是( )

A．t＝0时，线圈平面位于中性面 B．t＝0时，穿过线圈的磁通量为0 C．电阻的热功率为16 W

1

D．用电压表测路端电压时读数为11.3 V 答案：A

4．(2012年金华一中模拟)两只相同的电阻，分别通过正弦波形的交流电和方波形的交流电．两种交变电流的最大值相等，波形如图所示．在正弦波形交流电的一个周期内，正弦Q1

波形交流电在电阻上产生的焦耳热Q1与方波形交流电在电阻上产生的焦耳热Q2之比等Q2于( )

A．3∶1 C．2∶1 答案：B

5．小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图所示，此线圈与一个R＝10 Ω的电阻构成闭合电路．不计电路的其他电阻．下列说法正确的是( )

B．1∶2 D．4∶3

A．交变电流的周期为0.125 s B．交变电流的频率为8 Hz C．交变电流的有效值为2 A D．交变电流的最大值为4 A

解析：选C.由图象可以看出，此交变电流的周期为0.250 s，电压的最大值Um＝20 V．所以交变电流的频率为4 Hz，A、B均错误；交变电流的最大值Im＝2 A，C正确，D错误．

6．(2012年莆田一中模拟)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甲所示．已知发电机线圈内阻为5.0 Ω，现外接一只电阻为95.0 Ω的灯泡，如图乙所示，则( )

2

UmIm＝2 A，有效值I＝＝R2

A．电压表V的示数为220 V

B．电路中的电流方向每秒钟改变50次 C．灯泡实际消耗的功率为484 W

[来源学科网]

D．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J 解析：选D.电动势的有效值为E＝

2202E

V＝220 V，所以电流的有效值I＝＝

R＋r2

220

A＝2.2 A，所以电压表的示数为U＝IR＝2.2×95.0 V＝209 V，选项A错；交变电

95.0＋5.0

1

流的频率为f＝＝50 Hz，每个周期内电流方向改变2次，故每秒钟内电流方向改变100次，

T选项B错；灯泡实际消耗的功率为P灯＝I2R＝2.22×95.0 W＝459.8 W，故选项C错；发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Q＝I2rt＝2.22×5.0×1 J＝24.2 J，选项D对．

二、不定项选择题

7．如图所示的线圈中产生了交变电流的是( )

解析：选BCD.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．

8．(2012年湖州高三质检)如图甲所示，电阻R的阻值为50 Ω，在ab间加上图乙所示的正弦交流电，则下面说法中正确的是( )

A．电阻R的功率为200 W B．电流表示数为2 A

C．产生该交流电的线圈在磁场中转动的角速度为3.14 rad/s

D．如果产生该交流电的线圈转速提高一倍，则电流表的示数也增大一倍 答案：ABD

3

9．内阻不计的交流发电机产生的电动势E＝10sin50πt(V)，所接负载的电阻R＝10 Ω，现把发电机的转速提高一倍，则( )

A．负载两端电压的有效值将变为28.2 V B．交流电的频率将变为50 Hz C．负载消耗的功率将变为20 W D．负载消耗的功率将变为40 W

解析：选BC.原来的电动势最大值为10 V，有效值为7.07 V，当发电机的转速提高一倍时，角速度增加一倍，频率也增加一倍，电动势最大值和有效值均增加一倍，表达式可以写为E＝20 sin 100πt(V)，由此可以看出提高转速后频率变为50 Hz，电动势有效值为14.14 V，负载消耗的功率将变为20 W．故B、C正确．

10．(2012年绍兴一中模拟)电阻为1 Ω的某矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，所产生的正弦交流电的图象如图线a所示；当调整线圈转速后，该线圈中所产生的正弦交流电的图象如图线b所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是( )

A．在图中t＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零 B．线圈先后两次转速之比为3∶2 C．交流电a的电动势的有效值为52 V D．交流电b的电动势的最大值为5 V

三、计算题

11．如图所示，间距为L的光滑水平金属导轨，水平地放置在竖直方向的磁感应强度为B的匀强磁场中，一端接阻值为R的电阻．质量为m的导体棒放置在导轨上，其电阻为R0.在拉力F作用下从t＝0

的时刻开始运动，其速度随时间的变化规律为v＝vmsinωt，不计导轨电阻．求：

4

2π

(1)从t＝0到t＝时间内电阻R产生的热量．

ωπ

(2)从t＝0到t＝时间内拉力F所做的功．

2ω

[来源学科网]

答案：见解析

12．电压u＝1202sinωt V，频率为50 Hz的交变电流，把它加在激发电压和熄灭电压均为u0＝602 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？

1

(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 s)

16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＝602 V时， 由u＝1202sinωt V求得： t1＝

1 s 600

再由对称性知一个周期内能发光的时间：

5

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