2019屆高考物理一輪復習 課時作業(yè)51 交變電流的產生與描述.doc

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課時作業(yè)(五十一)　交變電流的產生與描述 [基礎訓練] 1．(2018河北保定定州期末)(多選)矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動產生的電動勢如圖所示，則(　　) A．t1時刻線圈中磁通量為零 B．t2時刻線圈中磁通量變化率最大 C．t3時刻線圈中磁通量最大 D．t4時刻線圈平面與磁場方向垂直 答案：BC　解析：t1時刻感應電動勢為零，磁通量最大，此時線圈位于中性面，故A錯誤；t2時刻感應電動勢最大，線圈平面與中性面垂直，故磁通量的變化率最大，故B正確；t3時刻感應電動勢為零，線圈通過中性面，磁通量最大，故C正確；t4時刻線圈中感應電動勢最大，磁通量變化率最大，線圈平面與中性面垂直，與磁感線平行，故D錯誤． 2．(2018四川遂寧射洪月考)如圖所示為一交流電電流隨時間變化的圖象，其中電流的正值為正弦曲線的正半周，其最大值為Im；電流的負值的強度為Im，則該交變電流的有效值為(　　) A.Im B. C.Im D.Im 答案：C　解析：設電流的有效值為I，取一個周期時間，由電流的熱效應得：2R(110－2 s)＋IR(110－2 s)＝I2R210－2，解得：I＝Im，故選C. 3．(2018黑龍江哈六中模擬)兩個完全相同的電熱器，分別通以圖甲、乙所示的峰值相等的矩形交變電流和正弦式交變電流，則這兩個電熱器的電功率之比P甲∶P乙等于(　　) 甲 　　 乙 A.∶1 B．2∶1 C．4∶1 D．1∶1 答案：B　解析：矩形交變電流的有效值I1＝Im，正弦式交變電流的有效值I2＝，根據電功率公式P＝I2R得P甲∶P乙＝I∶I＝I∶2＝2∶1，故選項B正確． 4．如圖所示，實驗室一臺手搖交流發(fā)電機，內阻r＝1.0 Ω，外接R＝9.0 Ω的電阻．閉合開關S，當發(fā)電機轉子以某一轉速勻速轉動時，產生的電動勢e＝10sin 10πt(V)，則(　　) A．該交變電流的頻率為10 Hz B．該電動勢的有效值為10 V C．外接電阻R所消耗的電功率為10 W D．電路中理想交流電流表的示數為 A 答案：B　解析：根據題意知，轉子轉動的角速度ω＝10π rad/s，又ω＝2πf，則該交變電流的頻率f＝5 Hz，選項A錯誤；該交變電流電動勢的最大值Em＝10 V，則有效值E＝＝10 V，選項B正確；根據歐姆定律可得，電路中電流有效值I＝＝1.0 A，即電流表的示數為1.0 A，電阻R所消耗的電功率P＝I2R＝9.0 W，選項C、D錯誤． 5．(2018河南開封一模)如圖所示，甲為一臺小型發(fā)電機構造示意圖，線圈逆時針轉動，產生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律如圖乙所示．發(fā)電機線圈內阻為1 Ω，外接燈泡的電阻為9 Ω恒定不變，則下列說法中正確的是(　　) A．電壓表的示數為6 V B．發(fā)電機的輸出功率為4 W C．在1.010－2 s時刻，穿過線圈的磁通量最大 D．在1.010－2 s時刻，穿過線圈的磁通量變化率最大 答案：C　解析：由圖象可知，發(fā)電機產生電壓的最大值為6 V，電壓的有效值是6 V，電壓表測量的是燈泡兩端的電壓，所以電壓表示數為6 V＝5.4 V，所以A錯誤．由P＝知，P＝ W＝3.24 W，所以B錯誤．在t＝110－2 s時刻，由圖象可知此時的電動勢為零，那么此時的磁通量應該最大，所以C正確．感應電動勢與磁通量的變化率成正比，該時刻磁通量的變化率為零，所以D錯誤． 6．如圖所示，圖線a是線圈在勻強磁場中勻速轉動時產生的正弦交流電的圖象，當調整線圈轉速后，所產生的正弦交流電的圖象如圖線b所示．以下關于這兩個正弦交流電的說法中正確的是(　　) A．線圈先后兩次轉速之比為1∶2 B．交流電a的電壓瞬時值u＝10sin 0.4πt(V) C．交流電b的電壓最大值為 V D．在圖中t＝0時刻穿過線圈的磁通量為零 答案：C　解析：產生的正弦交流電的周期之比為2∶3，線圈先后兩次轉速之比為3∶2，選項A錯誤；交流電a的周期為0.4 s，交流電a的電壓瞬時值u＝10sin 5πt(V)，選項B錯誤；由最大值nBSω可知，二者最大值之比為3∶2，交流電b的電壓最大值為 V，選項C正確；在t＝0時刻感應電動勢為零，穿過線圈的磁通量最大，選項D錯誤． 7．(2018河南洛陽尖子生全市第二次聯(lián)考)(多選)如圖所示，矩形線圈面積為S，匝數為N，線圈電阻為r，在磁感應強度為B的勻強磁場中繞OO′軸以角速度ω勻速轉動，外電路電阻為R，下列判斷正確的是(　　) A．電壓表的讀數為 B．當線圈由圖示位置轉過30的過程中，通過電阻R的電荷量為 C．在線圈轉過一周的過程中，電阻R上產生的焦耳熱為 D．當線圈由圖示位置轉過30時通過電阻R的電流為 答案：AD　解析：電動勢的最大值Em＝NBSω，有效值E＝＝，電壓表的示數為路端電壓的有效值，解得U＝E＝，A正確；線圈轉過30的過程中，通過電阻R的電荷量q＝＝＝，B錯誤；在線圈轉過一周的時間內電阻R上產生的熱量Q＝＝，C錯誤；電流的最大值為Im＝＝，電流的瞬時值表達式為i＝Imsin ωt，從圖示位置轉過30時，ωt＝，此時的電流為i＝＝，D正確． 8．(2018吉林長春質檢)邊長為a的N匝正方形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線且與線圈在同一平面內的對稱軸勻速轉動，轉速為n，線圈所圍面積內的磁通量Φ隨時間t變化的規(guī)律如圖所示，圖象中Φ0為已知．則下列說法正確的是(　　) A．t1時刻線圈中感應電動勢最大 B．t2時刻線圈中感應電流為零 C．勻強磁場的磁感應強度大小為 D．線圈中瞬時感應電動勢的表達式為e＝2NπΦ0ncos 2πnt 答案：D　解析：t1時刻線圈的磁通量最大，但磁通量的變化率為0，根據法拉第電磁感應定律可知此時線圈中感應電動勢為0，A項錯誤；t2時刻線圈的磁通量為零，但磁通量的變化率最大，根據法拉第電磁感應定律可知此時線圈中感應電流為最大值，B項錯誤；磁通量與線圈匝數無關，根據磁通量的定義可得Φ0＝Ba2，B＝，C項錯誤；線圈中瞬時感應電動勢的表達式為e＝NBSωcos ωt＝2NπΦ0ncos 2πnt，D項正確． [能力提升] 9．(2018安徽池州期末)一臺小型發(fā)電機產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5.0 Ω，現外接一只電阻為95.0 Ω的燈泡，如圖乙所示，則(　　) 甲 　 乙 A．電壓表V的示數為220 V B．電路中的電流方向每秒鐘改變50次 C．燈泡實際消耗的功率為484 W D．發(fā)電機線圈內阻每秒鐘產生的電熱為24.2 J 答案：D　解析：產生的感應電動勢有效值為220 V，通過燈泡中的電流I＝＝2.2 A，電壓表示數為U＝IR＝2.295 V＝209 V，選項A錯誤；交變電流頻率為50 Hz，電路中的電流方向每秒鐘改變100次，選項B錯誤；燈泡實際消耗的功率為P＝UI＝2092.2 W＝459.8 W，選項C錯誤；發(fā)電機線圈內阻每秒鐘產生的電熱為Q＝I2rt＝2.2251 J＝24.2 J，選項D正確． 10．(2018山東濰坊實驗中學三測)如圖所示為某小型交流發(fā)電機的示意圖，其矩形線圈abcd的面積為S＝0.03 m2，共有10匝，線圈總電阻為r＝1 Ω，線圈處于磁感應強度大小為 T的勻強磁場中，可繞與磁場方向垂直的固定對稱軸OO′轉動，線圈在轉動時可以通過滑環(huán)和電刷保持與外電路電阻R＝9 Ω的連接．在外力作用下線圈以10π(rad/s)繞軸OO′勻速轉動，下列說法中正確的是(　　) A．電阻R的發(fā)熱功率是3.6 W B．交流電流表的示數是0.6 A C．用該交流發(fā)電機給電磁打點計時器供電時，打點的時間間隔一定為0.02 s D．如果將電阻R換成標有“6 V　3 W”字樣的小燈泡，小燈泡能正常工作 答案：B　解析：感應電動勢最大值：Em＝nBωS＝1010π0.03 V＝6 V，電動勢有效值：E＝＝6 V，電路中的電流：I＝＝ A＝0.6 A，則交流電流表的示數是0.6 A，選項B正確；電阻R的發(fā)熱功率是PR＝I2R＝3.24 W，選項A錯誤；交流電的周期：T＝＝ s＝0.2 s，則用該交流發(fā)電機給電磁打點計時器供電時，打點的時間間隔一定為0.2 s，選項C錯誤；如果將電阻R換成標有“6 V　3 W”字樣的小燈泡，小燈泡的電阻RL＝＝ Ω＝12 Ω，小燈泡兩端的電壓UL＝RL＝12 V≈5.54 V，故小燈泡不能正常工作，選項D錯誤． 11．(2018福建廈門一中月考)如圖甲所示的電路，已知電阻R1＝R2＝R，和R1并聯(lián)的D是理想二極管(正向電阻可視為零，反向電阻為無窮大)，在A、B之間加一個如圖乙所示的交變電壓(電壓為正值時，UAB>0)．由此可知(　　) 甲 　 乙 A．在A、B之間所加的交變電壓的周期為2 s B．在A、B之間所加的交變電壓的瞬時值表達式為u＝20sin 50πt(V) C．加在R1上電壓的有效值為10 V D．加在R2上電壓的有效值為5 V 答案：D　解析：由題圖乙可得交流電的周期T＝0.02 s，故A錯誤；電壓最大值為um＝20 V，交變電壓的瞬時值表達式為u＝umsin ωt＝20sin t(V)＝20sin 100πt(V)，故B錯誤；當電壓為正值時A點電位高于B點電位，二極管導通即R1被短路，R2兩端電壓為電源電壓 V＝20 V，電壓為負值時B點電位高于A點電位，二極管截止，R1、R2串聯(lián)分壓，設R1兩端的電壓有效值為U1，根據有效值的定義，一個周期內R1的電熱為＝T，解得U1＝5 V，同理可得R2兩端的電壓有效值U2，T＝＋，解得U2＝5 V，故C錯誤，D正確． 12．如圖所示，矩形線圈的匝數為N，面積為S，內阻為r，繞OO′軸以角速度ω做勻速轉動．在它從如圖所示的位置轉過90的過程中，下列說法正確的是(　　) A．通過電阻的電荷量為 B．通過電阻的電荷量為 C．外力所做的功為 D．外力所做的功為 答案：D　解析：流過電阻的電流平均值I＝N，磁通量的變化量為ΔΦ＝BS，通過電阻的電量為Q＝It，聯(lián)立解得Q＝，故A、B項錯誤；產生交流電的電壓有效值為U＝＝，根據功能關系 可知，外力做功和整個電路中產生的焦耳熱相等，所以有W＝t＝，故C項錯誤，D項正確． 13．某興趣小組設計了一種發(fā)電裝置，如圖所示．在磁極和圓柱狀鐵芯之間形成的兩磁場區(qū)域的圓心角α均為π，磁場均沿半徑方向．匝數為N的矩形線圈abcd的邊長ab＝cd＝l、bc＝ad＝2l.線圈以角速度ω繞中心軸勻速轉動，bc和ad邊同時進入磁場．在磁場中，兩條邊所經過處的磁感應強度大小均為B、方向始終與兩邊的運動方向垂直．線圈的總電阻為r，外接電阻為R.求： (1)線圈切割磁感線時，感應電動勢的大小Em； (2)線圈切割磁感線時，bc邊所受安培力的大小F； (3)外接電阻上電流的有效值I. 答案：(1)2NBl2ω　(2)　(3) 解析：(1)bc、ad邊的運動速度v＝ω， 感應電動勢Em＝4NBlv. 解得Em＝2NBl2ω. (2)由電流Im＝，安培力Fm＝2NBIml 解得F＝. (3)一個周期內，通電時間為t＝T R上消耗的電能W＝IRt且W＝I2RT 解得I＝.