高一精选题库习题 物理10-1人教版

第四模块 第10章 第1单元一、选择题1．一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图13所示．由图可知( )图13A ．该交流电的电压瞬时值的表达式为u ＝100sin(25t ) VB ．该交流电的频率为25 HzC ．该交流电的电压的有效值为100 2 VD ．若将该交流电压加在阻值为R ＝100 Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率是50 W 解析：从图中可知，交流电周期T ＝4×10－2 s ，峰值电压U m ＝100 V ，故交流电的频率f ＝1T ＝25 Hz ，有效值U ＝U m 2＝50 2 V ．加在R ＝100 Ω的电阻上时的热功率P ＝U 2R ＝50 W ，瞬时值表达式u ＝U m sin2πTt ＝100sin(50πt ) V ，故正确选项为B 、D. 答案：BD2．如下图所示，面积均为S 的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B 中以角速度ω匀速转动，能产生正弦交变电动势e ＝BSωsin ωt 的图是( )解析：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴(轴在线圈所在平面内)匀速转动，产生的正弦交变电动势为e ＝BSωsin ωt ，由这一原则判断，A 图和C 图中感应电动势均为e ＝BSωsin ωt ；B 图中的转动轴不在线圈所在平面内；D 图转动轴与磁场方向平行，而不是垂直．故AC 正确．答案：AC3．如图14所示，三个灯泡是相同的，而且耐压足够，电源内阻忽略．当单刀双掷开关S 接A 时，三个灯亮度相同，那么S 接B 时( )图14A．三个灯亮度相同B．甲灯最亮，丙灯不亮C．甲灯和乙灯亮度相同，丙灯不亮D．只有丙灯不亮，乙灯最亮解析：开关S接A时，甲、乙、丙三个支路均有交流电通过．开关S接B时，电路处于直流工作状态，电容C“隔直、通交”；电感L“阻交、通直”；R对交、直流有相同的阻抗．可判断此时电路中I丙＝0，I甲不变，I乙增大；又因为灯泡亮度与热功率(P＝I2R)成正比．所以只有丙灯不亮，乙灯最亮，故选D.答案：D4．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的转轴匀速转动，产生的交流电动势的最大值为E m.设t＝0时线圈平面与磁场平行，当线圈的匝数增加一倍，转速也增大一倍，其他条件不变时，交流电的电动势为() A．e＝2E m sin2ωt B．e＝4E m sin2ωtC．e＝E m cos2ωt D．e＝4E m cos2ωt解析：产生电动势的最大值E m＝NBSωω＝2nπ；n为转速当N′＝2N；n′＝2n时，ω′＝2ωE m′＝4E m，所以交流电的电动势的表达式为e＝4E m cos2ωt.故选D.答案：D5．电阻R1、R2与交流电源按照图15所示甲方式连接，R1＝10 Ω，R2＝20 Ω.合上开关S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() A．通过R1的电流有效值是1.2 AB．R1两端的电压有效值是6 VC．通过R2的电流最大值是1.2 2 AD．R2两端的电压最大值是6 2 V图15解析：由i－t图象可知，电流最大值I m＝0.6 2 A，有效值I＝I m2＝0.6 A，因R1与R2串联，则I1＝I＝0.6 A，U1＝IR1＝6 V，I2m＝I m＝0.6 2 A，U2m＝I m R2＝12 2 V，故A、C、D错，B正确．答案：B6．图16甲、乙所示分别表示两种电压的波形，其中图甲所示电压按正弦规律变化．下列说法正确的是()图16A．图甲表示交流电，图乙表示直流电B．两种电压的有效值相等C．图甲所示电压的瞬时值表达式为u＝311sin100πt VD．图甲所示电压经匝数比为10∶1的变压器变压后，频率变为原来的110解析：因大小和方向均随时间做周期性变化的电流为交流电，故图乙电压表示的也为交流电，A错误；由图象知，相同时刻U1>U2，故B错误；由图甲知，该交流电压是正弦交流电压，U m＝311 V，T＝2×10－2 s，则瞬时值u＝U m sin 2πT t V＝311sin100πt V，故C正确；因变压器变压后输入电压与输出电压的频率相同，故D错误．答案：C7．如图17所示，一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，在转动过程中，线框中的最大磁通量为Φm，最大感应电动势为E m，下列说法正确的是() A．当磁通量为零时，感应电动势也为零B．当磁通量减小时，感应电动势在减小C．当磁通量等于0.5Φm时，感应电动势等于0.5E mD．角速度ω等于E mΦm图17解析：当磁通量为零时，线圈处在和中性面垂直的位置，此时感应电动势最大，A 错误；当磁通量减小时感应电动势反而在增大，B 错误；当磁通量等于0.5Φm 时，线圈平面和磁场方向夹角为30°或150°，此时感应电动势的大小e ＝BSωsin60°＝32E m，C 错误；根据BSω＝Φm ω＝E m 判断D 正确．答案：D8．将阻值为5 Ω的电阻接到内阻不计的交流电源上，电源电动势随时间变化的规律如图18所示．下列说法正确的是( )图18A ．电路中交变电流的频率为0.25 HzB ．通过电阻的电流为 2 AC ．电阻消耗的电功率为2.5 WD ．用交流电压表测得电阻两端的电压是5 V解析：由周期与频率的关系f ＝1T 知，f ＝14×10－2 Hz ＝25 Hz ；电压的有效值U ＝U m 2＝52 V ＝52 2 V ，通过电阻的电流I ＝U R ＝22 A ，电阻消耗的电功率为P ＝U 2R＝2．5 W ，交流电压表所测电压为有效值．故选C. 答案：C9．如图19(甲)所示，为电热毯的电路图，电热丝接在u ＝311sin100πt V 的电源上，电热毯被加热到一定温度后，通过装置P 使输入电压变为图(乙)所示的波形，从而进入保温状态，若电热丝电阻保持不变，此时交流电压表的读数是( )图19A ．110 VB ．156 VC ．220 VD ．311 V解析：○V 测的是交流电压的有效值，设为U ，则有： U 2R T ＝(311/ 2)2R ·T 2，解得U ＝155.5 V ，故B 正确． 答案：B10．如图20甲所示电路，电阻R 的阻值为50 Ω，在ab 间加上图乙所示的正弦交流电，则下面说法中错误．．的是 ( )图20A ．交流电压的有效值为100 VB ．电流表示数为2 AC ．产生该交流电的线圈在磁场中转动的角速度为3.14 rad/sD ．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解析：从图象上可以看出，该交流电的电压最大值为U m ＝1002V ，则有效值为U ＝10022 V ＝100 V ．电流表的示数为I ＝U R ＝10050 A ＝2 A ．从图象上可以看出T ＝0.02 s ，据T＝2πω得ω＝2πT ＝2×3.140.02 rad/s ＝314 rad/s.据交流电最大值表达式U m ＝NBSω＝NBS 2πn ，若转速n 提高一倍，则最大值U m 提高一倍，有效值也提高一倍，则电流表的示数也增大一倍．综上可知，只有C 选项错误．答案：C 二、计算题11．如图21所示为一个小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈的长度ab ＝0.25 m ，宽度bc ＝0.20 m ，共有n ＝100匝，总电阻r ＝1.0 Ω，可绕与磁场方向垂直的轴OO ′转动．线圈处于磁感应强度B ＝0.40 T 的匀强磁场中，与线圈两端相连的金属滑环上接一个“3.0 V,1.8 W ”的灯泡．当线圈以角速度ω匀速转动时，小灯泡消耗的功率恰好为1.8 W ．则：图21(1)推导发电机线圈产生感应电动势的最大值的表达式E m ＝nBSω(其中S 表示线圈的面积)．(2)求线圈转动的角速度ω.(3)线圈以上述角速度转动100周过程中发电机产生的电能．解析：(1)线圈平面与磁场方向平行时产生感应电动势最大，设ab 边的线速度为v ，该边产生的感应电动势为E 1＝BL ab v与此同时，线圈的cd 边也在切割磁感线，产生的感应电动势E 2＝BL cd v ，线圈产生的总感应电动势为E m ＝n (E 1＋E 2)，因为L ab ＝L cd ，所以E m ＝n ·2BL ab v线速度v ＝ω·12L bc ，故E m ＝nBL ab ·L bc ω而S ＝L ab L cd (S 为线圈的面积)，E m ＝nBSω.(2)设小灯泡正常发光时的电流为I ，则I ＝P 额U 额＝0.6 A设灯泡正常发光时电阻为R ，则R ＝U 2额P 额＝5.0 Ω根据闭合电路欧姆定律得E ＝I (R ＋r )＝3.6 V发电机的感应电动势最大值E m ＝2E ，又因E m ＝nBSω 所以ω＝E m nBS ＝925rad/s ≈2.5 rad/s(3)发电机产生的电能Q ＝IEt ，t ＝100 T ＝100·2πω解得Q ≈5.43×102 J答案：(1)见解析 (2)2.5 rad/s (3)5.43×102 J12．如图22所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场．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 m 2，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 ＝nB m S2πT cos 2πTt ，其中B m 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：图22(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～T4时间内，通过小灯泡的电荷量．解析：(1)由图象知，线圈中产生的交变电流的周期T ＝3.14×10－2 s ，所以E m ＝nB m Sω＝2πnB m S T＝8.0 V .(2)电流的最大值I m ＝E m R ＋r ＝0.80 A ，有效值I ＝I m 2＝225 A ，小灯泡消耗的电功率P ＝I 2R ＝2.88 W.(3)在0～T 4时间内，电动势的平均值E ＝nSΔBΔt ，平均电流I ＝ER ＋r ＝nSΔB(R ＋r )Δt， 流过灯泡的电荷量Q ＝I Δt ＝nSΔB R ＋r＝4.0×10－3 C. 答案：(1)8.0 V (2)2.88 W (3)4.0×10－3 C。