2019版高考物理一輪復習 第十一章 第1講 交變電流的產(chǎn)生和描述練習 魯科版.doc

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第1講 交變電流的產(chǎn)生和描述課時作業(yè)單獨成冊方便使用 基礎題組一、單項選擇題1(2018云南統(tǒng)考)某小型發(fā)電機產(chǎn)生的交變電動勢表達式為e100sin 100t(V)，則該電動勢()A有效值是100 VB頻率是100 HzC最大值是100 V D周期是0.02 s解析：由交變電動勢的表達式可知，該交變電動勢的最大值為100 V，有效值為50 V，選項A、C錯誤；由表達式還可得到周期為0.02 s，頻率為50 Hz，選項B錯誤，D正確答案：D2.一邊長為L的正方形單匝線框繞垂直于勻強磁場的固定軸轉動，線框中產(chǎn)生的感應電動勢e隨時間t的變化情況如圖所示已知勻強磁場的磁感應強度為B，則結合圖中所給信息可判定()At1時刻穿過線框的磁通量為BL2Bt2時刻穿過線框的磁通量為零Ct3時刻穿過線框的磁通量變化率為零D線框轉動的角速度為解析：t1時刻，感應電動勢最大，穿過線框的磁通量應為零，A錯誤；t2時刻，穿過線框的磁通量最大為mBL2，B錯誤；t3時刻，感應電動勢最大，則磁通量變化率也最大，C錯誤；交變電流的最大值為EmBL2，則，D正確答案：D3.如圖所示的區(qū)域內有垂直于紙面的勻強磁場，磁感應強度為B.電阻為R、半徑為L、圓心角為45的扇形閉合導線框繞垂直于紙面的O軸以角速度勻速轉動(O軸位于磁場邊界)，則線框內產(chǎn)生的感應電流的有效值為()A. B.C. D.解析：線框的轉動周期為T，而線框轉動一周只有的時間內有感應電流，此時感應電流的大小為I，根據(jù)電流的熱效應有()2RIRT，解得I有，故D正確答案：D4(2018江西南昌高三模擬)兩矩形線圈分別在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉動，線圈中產(chǎn)生的感應電動勢e隨時間t的變化關系分別如圖中甲、乙所示，則下列說法正確的是()A兩交變電流的頻率之比f甲f乙12B兩交變電流電動勢的有效值之比E甲E乙31Ct1 s時，兩線圈中的磁通量的變化率均為零Dt1 s時，兩線圈均處在與中性面垂直的位置上解析：由題圖可見T乙2T甲，則f甲f乙21，A錯誤E甲E乙E甲mE乙m13，B錯誤e，t1 s時e0，故0，C正確e0說明線圈處在中性面的位置上，D錯誤答案：C5兩個相同的電阻分別通以如圖所示的正弦交流電和方波電流，則在一個周期內，正弦交流電在電阻上產(chǎn)生的熱量Q1與方波電流在電阻上產(chǎn)生的熱量Q2之比為()A11 B12C21 D31解析：對于正弦式電流，有效值I1Im A，根據(jù)焦耳定律得Q1IRT12.5RT；對于方波電流，根據(jù)焦耳定律得Q2IRI22R8RT4.5RT12.5RT，則Q1Q211，選項A正確答案：A二、多項選擇題6面積為S的兩個完全相同的單匝金屬線圈分別放置在如圖甲、乙所示的磁場中圖甲中有磁感應強度為B0的勻強磁場，線圈在磁場中以周期T繞OO軸做勻速轉動；圖乙中的磁場的變化規(guī)律為BB0cos t，從圖示時刻起計時，則()A兩線圈中的磁通量變化規(guī)律均為B0Scos tB兩線圈中感應電動勢達到最大值的時刻不同C兩線圈中產(chǎn)生的交變電流的有效值不同D從此刻起，時間內流過線圈截面的電荷量相同解析：由于甲中線圈在磁場中以周期T繞OO軸勻速轉動，所以其角速度為，其磁通量為B0Scos tB0Scos t，乙中線圈的磁通量為BSB0Scos t，所以兩者的磁通量變化規(guī)律相同，則兩者實際產(chǎn)生的交變電流是相同的，因此兩線圈中感應電動勢達到最大值的時刻、兩線圈中產(chǎn)生的交變電流的有效值、時間內流過線圈截面的電荷量都是相同的，故選項A、D正確，B、C錯誤答案：AD7.如圖所示，在水平向右、磁感應強度大小為B的勻強磁場中，有一匝數(shù)為n、邊長為l、電阻為R的正方形線圈圍繞垂直于磁感線的對稱軸OO按照圖示的方向勻速轉動，轉動的角速度為.則下列說法中正確的是()A當線圈轉至圖示位置時，線圈中產(chǎn)生的感應電流方向為abcdaB當線圈轉至圖示位置時，線圈中產(chǎn)生的感應電流大小為C線圈從圖示位置轉過的過程中，線圈中產(chǎn)生的熱量為D若從圖示位置開始計時，則線圈中產(chǎn)生的感應電動勢的瞬時值大小為enBl2cos t解析：由右手定則可知，當線圈轉至圖示位置時，線圈中產(chǎn)生的感應電流方向為adcba，選項A錯誤；當線圈轉至圖示位置時，線圈中產(chǎn)生的感應電動勢最大，為EmnBl2，所以此時線圈中產(chǎn)生的感應電流大小為Im，選項B正確；線圈中產(chǎn)生的感應電流的有效值為I，所以線圈從圖示位置轉過的過程中，線圈中產(chǎn)生的熱量為QI2RtR，選項C錯誤；若從圖示位置開始計時，則線圈中產(chǎn)生的感應電動勢的瞬時值大小應為enBl2cos t，選項D正確答案：BD8.邊長為L的正方形線框在勻強磁場B中以角速度勻速轉動，產(chǎn)生的感應電流的最大值為Im，設燈泡的電阻為R，其他電阻不計從如圖所示位置開始計時，則()A電路中電流的最大值ImB電路中電流的瞬時值表達式為iImsin tC電流表的讀數(shù)為D燈泡的電功率為R解析：感應電動勢的最大值EmBL2，則電流的最大值Im，選項A正確；由線圈電流為最大值時開始計時，故電路中電流的瞬時表達式應為iImcos t，選項B錯誤；電流表的讀數(shù)為有效值，為IIm，選項C錯誤；燈泡的電功率PI2RIR，選項D正確答案：AD能力題組一、選擇題9如圖甲所示，矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的中心軸OO勻速轉動，從圖示位置開始計時，產(chǎn)生的感應電動勢e隨時間t的變化曲線如圖乙所示若線圈的轉速變?yōu)樵瓉淼?倍，而其他條件保持不變，從圖示位置轉過90開始計時，則能正確反映線圈中產(chǎn)生的電動勢e隨時間t的變化規(guī)律的圖象是()解析：由題圖乙知，周期T4 s，感應電動勢的最大值Em1 V，而感應電動勢的最大值的表達式EmNBSNBS.若僅把線圈的轉速變?yōu)樵瓉淼?倍，則周期T變?yōu)樵瓉淼?，即T2 s，而感應電動勢的最大值Em變?yōu)樵瓉淼?倍，即Em2 V，所以選項B、C錯誤；從圖示位置轉過90開始計時，也就是t0時線圈中產(chǎn)生的感應電動勢應為0，所以選項A正確，D錯誤答案：A10一臺小型發(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)電機線圈內阻為5 ，現(xiàn)外接一只電阻為105 的燈泡，如圖乙所示，則()A電路中的電流方向每秒鐘改變50次B理想電壓表V的示數(shù)為220 VC燈泡實際消耗的功率為440 WD發(fā)電機線圈內阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為20 J解析：由圖甲知周期T0.02 s，每個周期交流電方向改變兩次，則1 s內電流方向改變的次數(shù)為100次，選項A錯誤；由圖甲知感應電動勢最大值Em220 V，所以有效值E220 V，電壓表示數(shù)UE220 V210 V，選項B錯誤；燈泡實際消耗的功率PW420 W，選項C錯誤；發(fā)電機線圈內阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱Qt1 J20 J，選項D正確答案：D11(多選)如圖甲所示，將阻值為R5 的電阻接到內阻不計的正弦交變電源上，電流隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示，電流表串聯(lián)在電路中測量電流的大小對此，下列說法正確的是()A電阻R兩端電壓變化規(guī)律的函數(shù)表達式為u2.5sin 200t(V)B電阻R消耗的電功率為1.25 WC如圖丙所示，若此交變電流由一矩形線框在勻強磁場中勻速轉動產(chǎn)生，當線圈的轉速提升一倍時，電流表的示數(shù)為1 AD這一交變電流與圖丁所示電流比較，其有效值之比為解析：圖乙所示電流的最大值為Im0.5 A，周期為T0.01 s，其角速度為200 rad/s，由歐姆定律得UmImR2.5 V所以R兩端電壓瞬時值的表達式為u2.5sin 200t(V)，選項A正確；該電流的有效值為I，電阻R消耗的電功率為PI2R，解得P0.625 W，選項B錯誤；電流表的示數(shù)為有效值，該交變電流由圖丙所示矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動產(chǎn)生，當轉速提升一倍時，電動勢的最大值EmnBS為原來的2倍，電路中電流的有效值也是原來的2倍，為2 A1 A，選項C錯誤；圖乙中的正弦交變電流的有效值為 A，圖丁所示的交變電流雖然方向發(fā)生變化，但大小恒為0.5 A，故有效值之比為，選項D正確答案：AD二、非選擇題12如圖甲所示，一固定的矩形導體線圈水平放置，線圈的兩端接一只小燈泡，在線圈所在空間內存在著與線圈平面垂直的均勻分布的磁場已知線圈的匝數(shù)n100 匝，總電阻r1.0 ，所圍成矩形的面積S0.040 m2，小燈泡的電阻R9.0 ，磁感應強度隨時間按如圖乙所示的規(guī)律變化，線圈中產(chǎn)生的感應電動勢瞬時值的表達式為enBmScost，其中Bm為磁感應強度的最大值，T為磁場變化的周期，不計燈絲電阻隨溫度的變化，求：(1)線圈中產(chǎn)生感應電動勢的最大值；(2)小燈泡消耗的電功率解析：(1)由圖象知，線圈中產(chǎn)生的交變電流的周期T3.14102 s，所以EmnBmS8.0 V.(2)電流的最大值Im0.80 A，有效值I A，小燈泡消耗的電功率PI2R2.88 W.答案：(1)8.0 V(2)2.88 W13(2018東北三省四市模擬)如圖所示，邊長為l的正方形線圈abcd的匝數(shù)為n，線圈電阻為r，外電路的電阻為R，ab的中點和cd的中點的連線OO恰好位于勻強磁場的邊界上，磁感應強度為B，現(xiàn)在線圈以OO為軸，以角速度勻速轉動，求：(1)閉合電路中電流瞬時值的表達式；(2)線圈從圖示位置轉過90的過程中電阻R上產(chǎn)生的熱量；(3)線圈從圖示位置轉過90的過程中電阻R上通過的電荷量解析：(1)線圈轉動時，總有一條邊切割磁感線，且ad邊和bc邊轉動的線速度大小相等，當線圈平行于磁場時，產(chǎn)生的感應電動勢最大，為EmnBlvnBllnBl2.由閉合電路歐姆定律可知Im，當以圖示位置為計時起點時，流過R的電流表達式為iImsin tsin t.(2)在線圈由圖示位置勻速轉過90的過程中，用有效值來計算電阻R上產(chǎn)生的熱量QI2R，其中I，T，即QI2R.(3)在轉過90的過程中感應電動勢的平均值為nn，流過R的平均電流，所以流過R的電荷量q.答案：見解析