【全程复习方略】（全国通用）2016届高考物理总复习 10.1交变电流的产生和
描述考题演练（含解析）
1.(2013·福建高考)如图,实验室一台手摇交流发电机,内阻r=1.0Ω,外接R= 9.0Ω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=10( )
sin10πt(V),则
A.该交变电流的频率为10Hz 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10W D.电路中理想交流电流表
的示数为1.0A
V,有效值
【解析】选D。据ω=2πf知该交流电的频率为5Hz,A错;该交流电电动势的最大值为10E=10V,B错;I=
=1.0A,P=IR=9W,C错,D对。
2
2.(2013·海南高考)通过一阻值R=100Ω的电阻的交变电流如图所示,其周期为1s。电阻两端电压的有效值为( )
A.12V
B.4
V
C.15V
D.8
V
【解题指南】解答本题时应注意理解以下两点：
(1)根据电流的热效应在一个周期内分段计算交变电流的有效值。 (2)根据图像确定一个周期的时间。
- 1 -
【解析】选B。根据图像,一个周期T=1s,设该交变电流的有效值为U,0～0.4s的时间间隔为t1=0.4s,0.4～0.5s的时间间隔t2=0.1s,根据电流的热效应,由2(
Rt1+
Rt2)=
,解得U=4
V,B正确。
3.一台电风扇的额定电压为交流220V,在其正常工作过程中,用交流电流表测得某一段时间内的工作电流I随时间t的变化如图所示。这段时间内电风扇的用电量为( )
A.3.9×10度 C.7.8×10度
-2-2
B.5.5×10度
D.11.0×10度
-2
-2
【解题指南】根据电流的变化情况分段计算电功。“度”是电功常用单位,1度=1kW·h。
【解析】选B。测出的电流和电压均为交流电的有效值,在这段时间内用电量W=U(I1t1+I2t2+I3t3)=220×(0.3×600+0.4×600+0.2×2 400)J=1.98×10J= 5.5×10度,选项B正确。
4.一个小型电热器若接在输出电压为10V的直流电源上,消耗电功率为P;若把它接在某个正弦交流电源上,其消耗的电功率为。如果电热器电阻不变,则此交流电源输出电压的最大值为( ) A.5V B.5
V C.10V D.10
=
V
,在交流电源上,=
,解得U2=
V,最大值
-2
5
【解析】选C。由题意可知,在直流电源上P=Um=
U2=10V,故本题选C。
5.(多选)(2013·山东高考)图甲是小型交流发电机的示意图,两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场,
为交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动,从图示位置开始计时,产
生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。以下判断正确的是( )
A.电流表的示数为10A
B.线圈转动的角速度为50πrad/s
- 2 -
C.0.01s时线圈平面与磁场方向平行 D.0.02s时电阻R中电流的方向自右向左
【解析】选A、C。电流表示数显示的是交流电的有效值,正弦交流电的电流有效值等于最大值的流表的示数为10A,选项A正确;因为交流电的瞬时值为i=10×10s,则线圈转动的角速度为ω=
-2
倍,电
cosωt,根据图乙可知,交流电的周期为T=2
=100πrad/s,选项B错误;0时刻线圈平面与磁场平行,t=0.01s=,t
时间内线圈转过π弧度,线圈平面与磁场方向平行,选项C正确;0.02s时的情况与0时刻的情况相同,根据右手定则可以判定,此时通过电阻R的电流方向自左向右,选项D错误。
6.(多选)(2014·茂名模拟)交流发电机电枢中产生的交变电动势为e=Emsinωt,如果要将交变电动势的有效值提高一倍,而交流电的周期不变,可采取的方法是
( )
A.将电枢转速提高一倍,其他条件不变 B.将磁感应强度增加一倍,其他条件不变 C.将线圈的面积增加一倍,其他条件不变
D.将磁感应强度增加一倍,线圈的面积缩小一半,其他条件不变 【解析】选B、C。交变电动势最大值Em=NBSω,有效值U=
=
,提高转速时周期发生变化,故A错。
选项B、C均可实现U增大一倍而周期不变,B、C正确。据选项D中提供的条件,U不变,故D错误。 7.为了研究交流电的产生过程,小张同学设计了如下实验构思方案：第一次将单匝矩形线圈放在匀强磁场中,线圈绕转轴OO1按图示方向匀速转动(ab向纸外,cd向纸内)。并从图甲所示位置开始计时。此时产生的交流电如图乙所示。第二次他仅将转轴移至ab边上,第三次他仅将转轴右侧的磁场去掉,关于后两次的电流图像,下列说法正确的是( )
- 3 -
A.第二次是A图 C.第三次是B图
B.第二次是C图
D.第三次是D图
【解析】选D。第二次将转轴移到ab边上产生感应电流,同第一次相同,第三次将OO1右侧磁场去掉,线圈在转动过程中只有一边切割,产生感应电动势的最大值为原来的,因此选D。
8.如图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图,其矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中,绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动,线圈的两端经集流环和电刷与电阻R=10Ω连接,与电阻R并联的交流电压表为理想电压表,示数是10V。图乙是矩形线圈中磁通量Φ随时间t变化的图像。则( )
A.电阻R上的电功率为20W B.0.02s时R两端的电压瞬时值为零
C.R两端的电压u随时间t变化的规律是u=14.1cos100πt(V) D.通过R的电流i随时间t变化的规律是i=1.41cos50πt(A) 【解题指南】Φ-t图像与【解析】选C。R上电功率P=R两端电压的最大值为10
-t(E -t)图像在数学上是互余关系,由Φ-t图像可以得到E-t图像。 =10W,A错。0.02s时Φ=0,V,ω=
最大,此时R两端的电压瞬时值最大,B错。
=100πrad/s,因此R两端电压u=14.1cos100πt(V),C正确。
i=1.41cos100πt(A),D错。故选C。
- 4 -
9.如图所示电路中,电源电压U=311sin100πt(V),A、B间接有“220V 440W”的电暖宝、“220V 220W”的抽油烟机、交流电压表及保险丝。下列说法正确的是( )
A.交流电压表的示数为311V
B.电路要正常工作,保险丝的额定电流不能小于3C.电暖宝发热功率是抽油烟机发热功率的2倍 D.1min抽油烟机消耗的电能为1.32×10J
【解析】选D。由U=311sin100πt(V)可知Em=311V,有效值E=220V,故交流电压表的示数为220V,A错误;流过电暖宝的电流为I1==2A,流过抽油烟机的电流为I2=1A,而流过保险丝的额定电流为交变电流的有效值,应为3A,B错误;电暖宝是纯电阻用电器,而抽油烟机是非纯电阻用电器,发热功率不是2倍关系,C错误;1min抽油烟机消耗的电能为W=Pt=1.32×10J,D正确。 【总结提升】保险丝的熔断问题应使用有效值
保险丝正常工作时的电流不能大于额定电流,否则会由于保险丝产生的热量过大而熔断,所以计算保险丝的额定电流时要用有效值。
10.一个边长为6cm的正方形金属线框置于匀强磁场中,线框平面与磁场垂直,电阻为0.36Ω。磁感应强度B随时间t的变化关系如图所示,则线框中感应电流的有效值为( )
4
4
A
A.C.
×10A B.×10A
-5-5
×10A D.
×10A
-5
-5
【解析】选B。由法拉第电磁感应定律和欧姆定律 E=
=S·
,I==·
×
A=2×10A
- 5 -
-5
可得0～3s内,I1=
高考物理总复习 10.1交变电流的产生和描述考题演练(含解析)
