【物理】山西省忻州市第一中学2019-2020学年高二下学期（远程）目标检测（1）试题（描述交变电流的量）（解析版）

【物理】山西省忻州市第一中学2019-2020学年高二下学期（远程）目标检测（1）试题（描述交变电流的量）（解析版）

忻州市第一中学2019-2020学年高二下学期 ‎（远程）目标检测（1）试题 描述交变电流的物理量 一、不定项选择题 ‎1.下列提到的交流电，哪一个不是指有效值（ ）‎ A. 交流电压表示数 B. 保险丝熔断电流 C. 电容器击穿电压 D. 电视机额定电压 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．交流电压表示数是指有效值，选项A不符合题意；‎ B．保险丝熔断电流是指有效值，选项B不符合题意；‎ C．电容器击穿电压是指最大值，选项C符合题意；‎ D．电视机额定电压是指有效值，选项D不符合题意；‎ 故选C。‎ ‎2.一个电阻接在10 V的直流电源上,它的发热功率为P,当它接到电压为u=10sin 100πt V的交流电源上时,发热功率是(　　)‎ A. 0.25P B. 0.5P C. P D. 2P ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】一个电阻接在10V直流电源上，它的发热功率是P，知 ‎．‎ 当接到电压为u=10sin100ωt V的交流电源上，有效值为 则发热功率 A．0.25P，与结论不相符，选项A错误；B．0.5P，与结论相符，选项B正确；‎ C．P，与结论不相符，选项C错误；D．2P，与结论不相符，选项D错误；故选B．‎ ‎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. 3.9×10-2度 B. 5.5×10-2度 C. 7.8×10-2度 D. 11.0×10-2度 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】已知电压、电流和通电时间，由W=UIt就可计算出电功总量．‎ 电压为220V，用电量为：‎ W=UI1t1+UI2t2+UI3t3‎ ‎=220×0.3×10×60+220×0.4×10×60+220×0.2×40×60（J）‎ ‎=15×220×60J ‎=KW•h ‎=5.5×10﹣2KW•h A．3.9×10-2度，与结论不相符，选项A错误；B．5.5×10-2度，与结论相符，选项B正确；‎ C．7.8×10-2度，与结论不相符，选项C错误；D．11.0×10-2度,与结论不相符，选项D错误；‎ 故选B．‎ ‎【点评】本题考查了电动机正常工作时消耗电能的计算，是一道基础题，关键是正确理解电功和电热的关系以及各自的求解方法．‎ ‎4.边长为L的正方形线框在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动，产生的感应电流的最大值为Im，设灯泡的电阻为R，其他电阻不计．从如图所示位置开始计时，则（　　）‎ A. 电路中电流的最大值 B. 电流表的读数为 C. 灯泡的电功率为 D. 电路中电流瞬时表达式为 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】A、感应电动势的最大值，则最大电流，故A正确．‎ B、电流表的读数为有效值，电流表的读数，故B错误．‎ C、灯泡的电功率，故C正确．‎ D、图示位置，线圈与磁场平行，线圈中电流最大，则从图示位置开始计时，电路中交流电的瞬时表达式应为，故D错误．‎ ‎5.一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，周期为T.从中性面开始计时，当t=T时，线圈中感应电动势的瞬时值为2V，则此交变电压的有效值为(　　)‎ A. 2V B. 2V C. V D. V ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】先用代入法求出感应电动势最大值：由e=Emsin ωt得Emsin=2V，由此得Em=4 V，因此有效值为，选项A正确．‎ ‎6. 一个灯泡通过一个粗导线的线圈与一交流电源相连接，如图所示．一铁芯插进铁圈之后，该灯将(　　)‎ A. 变暗 B. 变亮 C. 对灯没影响 D. 无法判断 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】由于线圈导线是粗的，其电阻很小.在线圈上产生压降的主要原因是其内部变化着的磁场.在线圈内由于磁场的变化 而产生的感应电动势，总是反抗电流变化的，正是这种反抗变化的特性（电惰性），使线圈产生了感抗.插入铁棒，线圈自感系数增大，感抗增大，故灯泡变暗.‎ A．变暗，与结论相符，选项A正确； B．变亮，与结论不相符，选项B错误；‎ C．对灯没影响，与结论不相符，选项C错误； D．无法判断，与结论不相符，选项D错误；故选A.‎ 点评：插入铁芯，线圈的自感系数增大，‎ ‎7.如图所示是一交变电流的i-t图象，则该交流电电流的有效值为(　　)‎ A. A B. C. 4A D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】由图可知，交流电的周期，设交流电电流的有效值为，据有效值的规定可得，，代入数据为：，解得：．故A项正确，BCD三项错误．‎ ‎8.如图甲所示，先后用不同的交流电源给同一个灯泡供电。第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化，如图乙所示；第二次灯泡两端的电压变化规律如图丙所示。若图乙、丙中的U0、T所表示的电压、周期值是相等的，则以下说法正确的是（ ）‎ 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 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．第一次灯泡两端的电压有效值为 设第二次电压的有效值为U2，根据有效值的定义，则有 解得 故A正确，B错误。‎ CD．由功率的公式得，灯泡的电功率之比是 ‎ ‎ 故C错误，D正确。 故选AD。‎ ‎9.如图把电阻、电感、电容并联到某一交流电源上，三个电流表示数相同，若保持电源电压不变，而将频率加大，则三个电流表的示数I1、I2、I3的大小关系是(　　)‎ A. I1=I2=I3 B. I1>I2>I3 C. I2>I1>I3 D. I3>I1>I2‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】原来三个电流表的示数相同，说明三个支路中的电阻、感抗、容抗相等，当交变电流的频率加大时，电阻的值不变，感抗变大，容抗减小，因此I1不变，I2减小，I3增大，即有I3>I1>I2，‎ A. I1=I2=I3，与结论不相符，选项A错误；B. I1>I2>I3，与结论不相符，选项B错误；‎ C. I2>I1>I3，与结论不相符，选项C错误；D. I3>I1>I2，与结论相符，选项D正确；故选D．‎ ‎10.好多同学家里都有调光电灯和调速风扇，过去它们的功能是用变压器来实现的。缺点是成本高、体积大、效率低，且不能任意调节灯的亮度或电风扇的转速，现在的调光灯和调速电风扇是用可控硅电子元件来实现的。图示为经一双向可控硅调节后加在电灯上的电压，即在正弦式交变电流的每个二分之一周期内，前部分周期被截去，调节台灯上旋钮可以控制截去的多少，从而改变电灯两端的电压，那么现在电灯两端的电压为（ ）‎ A. B. ‎ C. D. Um ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】设交流电的有效值为U，将交流电与直流电分别通过相同电阻R ‎，分析一个周期内热量： 交流电产生的热量：‎ 直流电产生的热量：‎ 由Q1=Q2得：‎ A．，与结论相符，选项A正确；B．，与结论不相符，选项B错误；‎ C．，与结论不相符，选项C错误；D．Um，与结论不相符，选项D错误；故选A。‎ ‎11.如图所示，开关S与直流恒定电源接通时，L1、L2两灯泡的亮度相同，若将S与交变电流接通(　　)‎ A L1、L2两灯泡亮度仍相同 B. L1比L2更亮些 C. L1比L2更暗些 D. 交变电源电压有效值与直流电压相同，两灯与原来一样亮 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】在接通的瞬间,因为自感线圈的阻碍作用,使得通过L2的电流较小,对L1不影响,所以L1比L2更亮些.‎ A．L1、L2两灯泡亮度仍相同，与结论不相符，选项A错误；‎ B．L1比L2更亮些，与结论相符，选项B正确；‎ C．L1比L2更暗些，与结论不相符，选项C错误；‎ D．交变电源电压的有效值与直流电压相同，两灯与原来一样亮，与结论不相符，选项D错误；‎ 故选B。‎ ‎12.一个边长为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：‎ ‎（1）0~3 s和3 s~5 s线框中感应电动势的大小；‎ ‎（2）0~3 s和3 s~5 s线框中感应电流的大小，并作出i-t图象；‎ ‎（3）它与多大的恒定电流热效应相当？‎ ‎【答案】（1）0～3s和3s～5s线框中感应电动势的大小分别为7.2×10-6V、1.08×10-5V； （2）0～3s和3s～5s线框中感应电流的大小分别为2.0×10-5A；3.0×10-5A，并作出i-t图象见解析； （3）它与2.45×10-5A的恒定电流热效应相当;‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）0～3s内，感应电动势为：‎ ‎ ‎ ‎3～5s内，感应电动势为：‎ ‎（2）0～3s感应电流大小为：‎ ‎ ‎ ‎3～5s感应电流大小为：‎ ‎ （3）根据电流的热效应，取一个周期有：‎ ‎ ‎ 代入数据：‎ ‎(2×10-5)2×0.36×3+(3×10-5)2×0.36×2=I20.36×5‎ 解得：‎ I＝2.45×10-5A ‎13.如图所示，匀强磁场的磁感应强度B＝0.5 T，边长L＝10 cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈电阻r＝1 Ω，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，角速度ω＝2π rad/s，外电路电阻R＝4 Ω.求：‎ ‎(1)转动过程中感应电动势的最大值．‎ ‎(2)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过60°角时的瞬时感应电动势．‎ ‎(3)由图示位置转过60°角的过程中产生的平均感应电动势．‎ ‎(4)交变电压表的示数．‎ ‎(5)线圈转动一周外力做的功．‎ ‎【答案】(1)3.14V (2)1.57V (3)2.6V (4)1.78V (5)0.99J ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)根据Em=NBωS，可得感应电动势的最大值：‎ Em=100×0.5×0.12×2πV=3.14V ‎(2)由于线框垂直于中性面开始计时，所以瞬时感应电动势表达式：‎ e=Emcos2πt（V）；‎ 当线圈转过60°角时的瞬时感应电动势为：‎ e=1.57V ‎(3)根据法拉第电磁感应定律可得转60°角的过程中产生的平均感应电动势大小为：‎ ‎ ‎ ‎(4)转动过程中，交流电压表的示数为有效值，所以有：‎ ‎(5)一个周期内，通过外力做的功等于电路的总热量，由公式 ‎ ‎ 得：‎ Q=0.99J ‎【点睛】本题考查了有关交流电描述的基础知识，要能根据题意写出瞬时值的表达式，知道有效值跟峰值的关系，难度不大，属于基础题．线框在匀强磁场中匀速转动，产生正弦式交变电流．而对于电表读数、求产生的热量均由交变电的有效值来确定，而涉及到耐压值时，则由最大值来确定．而通过某一电量时，则用平均值来求．‎ ‎14.某兴趣小组设计了一种发电装置,如图所示. 在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角均为,磁场均沿半径方向. 匝数为N 的矩形线圈abcd 的边长ab =cd =、bc =ad=2. 线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动,bc和ad 边同时进入磁场. 在磁场中,两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直. 线圈的总电阻为r,外接电阻为R. 求:‎ ‎(1)线圈切割磁感线时,感应电动势的大小Em;‎ ‎(2)线圈切割磁感线时,bc 边所受安培力的大小F;‎ ‎(3)外接电阻上电流的有效值I.‎ ‎【答案】(1) Em＝2NBl2ω. (2) (3) ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)bc、ad边的运动速度v＝ω ，‎ 感应电动势Em＝4NBlv.‎ 解得Em＝2NBl2ω.‎ ‎(2)电流 ‎ 安培力F＝2NBIml 解得. ‎ ‎(3)一个周期内，通电时间t＝T R上消耗的电能且W＝I2RT.‎ 解得 ‎ 点睛：本题研究交变电流的产生，实质上是电磁感应知识的具体应用，是右手定则、法拉第电磁感应定律、安培力等知识的综合应用．‎ ‎15.如图甲所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的左端接一只小灯泡，线圈所在空间内存在与线圈平面垂直且均匀分布的磁场.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＝nBmScos t，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：‎ ‎(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.‎ ‎【答案】(1)8.0V(2)2.88W(3)4.0×10－3C ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)由题图乙知，线圈中产生的交变电流的周期T＝π×10－2 s，所以：Em＝nBmS＝8.0 V.‎ ‎(2)电流的最大值：，‎ 有效值：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：‎ 通过灯泡的电荷量：Q＝＝4.0×10－3 C.‎