2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十一章 交變電流 傳感器 課后分級演練31 交變電流的產(chǎn)生及描述.doc

課后分級演練(三十一) 交變電流的產(chǎn)生及描述【A級基礎(chǔ)練】1圖中閉合線圈都在勻強(qiáng)磁場中繞虛線所示的固定轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，不能產(chǎn)生正弦式交變電流的是()解析：C選項(xiàng)C情況下，穿過線圈的磁通量始終為零，不能產(chǎn)生正弦式交變電流，而A、B、D情況均可產(chǎn)生，故選C.2.如圖所示的空間存在一勻強(qiáng)磁場，其方向?yàn)榇怪庇诩埫嫦蚶?，磁場的右邊界為MN，在MN右側(cè)有一矩形金屬線圈abcd，ab邊與MN重合現(xiàn)使線圈以ab邊為軸按圖示方向勻速轉(zhuǎn)動(從上往下看為順時針轉(zhuǎn)動)，將a、b兩端連到示波器的輸入端，若ab邊中電流從a到b為正，則從示波器觀察到的ab中電流隨時間變化的圖形是()解析：D本題可將右側(cè)磁場補(bǔ)全，即矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動，會產(chǎn)生正弦式交流電，由楞次定律可知：從中性面開始，電流從0開始，沿負(fù)向，可畫出完整電流隨時間變化的圖形，在此基礎(chǔ)上，去掉右側(cè)磁場，故電流僅在左側(cè)磁場中切割磁感線而產(chǎn)生電流，故選項(xiàng)D正確3.(多選)(2017天津理綜)在勻強(qiáng)磁場中，一個100匝的閉合矩形金屬線圈，繞與磁感線垂直的固定軸勻速轉(zhuǎn)動，穿過該線圈的磁通量隨時間按圖示正弦規(guī)律變化設(shè)線圈總電阻為2 ，則()At0時，線圈平面平行于磁感線Bt1 s時，線圈中的電流改變方向Ct1.5 s時，線圈中的感應(yīng)電動勢最大D一個周期內(nèi)，線圈產(chǎn)生的熱量為82 J解析：AD本題考查正弦交流電的產(chǎn)生、有效值，焦耳熱由t圖可知，t0時，0，則線圈平面平行于磁感線，選項(xiàng)A正確；t1 s時0，此時電動勢最大，t0.5 s和t1.5 s時，最大，此時電動勢為0，電流改變方向，選項(xiàng)B、C錯誤；交流電電動勢的最大值EmnBSnm4 V，有效值EEm2 V，一個周期內(nèi)線圈產(chǎn)生的熱量QT82 J，D正確4(多選)(2017山西五校四聯(lián))如圖甲所示，一臺線圈內(nèi)阻為2 的小型發(fā)電機(jī)外接一只電阻為10 的燈泡，發(fā)電機(jī)內(nèi)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 T，線圈的面積為0.01 m2，發(fā)電機(jī)正常工作時燈泡的電流i隨時間t變化的正弦規(guī)律圖象如圖乙所示下列說法正確的是()At0.05 s時，穿過線圈的磁通量為零Bt0.05 s時，理想交流電壓表的示數(shù)為30 VC發(fā)電機(jī)內(nèi)線圈的匝數(shù)為240D發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為9 J解析：AB由圖乙可知t0.05 s時，發(fā)電機(jī)的輸出電流為最大值，此時線圈平面與中性面垂直，磁通量為零，A正確由圖乙可知電流的有效值I3 A，理想交流電壓表的示數(shù)U310 V30 V，B項(xiàng)正確由圖乙可知，電流最大值為3 A，則發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大值EmnBS(2 10 )3 A36 V，又B T，S0.01 m2，10 rad/s，得n360，C項(xiàng)錯誤Q3221 J18 J，D項(xiàng)錯誤5.如圖所示的區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.電阻為R、半徑為L、圓心角為45的扇形閉合導(dǎo)線框繞垂直于紙面的O軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(O軸位于磁場邊界)則線框內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的有效值為()A.B.C.D.解析：D線框進(jìn)入磁場和穿出磁場產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢均為EBL2，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的時間均為，由一個周期產(chǎn)生的電熱Q()2R2I2RT，解得I，選D.6如圖甲所示，一矩形線圈abcd放置在勻強(qiáng)磁場中，并繞過ab、cd中點(diǎn)的軸OO以角速度逆時針勻速轉(zhuǎn)動若以線圈平面與磁場夾角45時(如圖乙)為計(jì)時起點(diǎn)，并規(guī)定當(dāng)電流自a流向b時電流方向?yàn)檎齽t下列四幅圖中正確的是()解析：D解法一：矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生的電流按正弦規(guī)律變化，由于t0時，線圈的轉(zhuǎn)動方向如圖乙，由右手定則判斷可得，此時ad中電流方向?yàn)橛蒩到d，線圈中電流方向?yàn)閍dcba，與規(guī)定的電流正方向相反，電流為負(fù)值又因?yàn)榇藭rad、bc兩邊的切割速度方向與磁場方向成45夾角，由E2Blv，可得E2BlvEm，即此時的電動勢為最大值的倍，電流當(dāng)然也是最大值的倍，由圖乙還能觀察到，線圈在接下來45的轉(zhuǎn)動過程中，ad、bc兩邊的切割速度越來越小，所以感應(yīng)電動勢應(yīng)減小，感應(yīng)電流應(yīng)減小故D正確，A、B、C錯誤解法二：還可以用排除法解題因計(jì)時起點(diǎn)時刻對應(yīng)45，即t0時，線圈中感應(yīng)電流不為零，也不是最大，故A、B錯誤；當(dāng)線圈再轉(zhuǎn)過45時，線圈處于中性面位置，即此時感應(yīng)電流為零，故D正確，C錯誤7.如圖所示電路，電阻R1與電阻R2串聯(lián)接在交變電源上，且R1R210 ，正弦交流電的表達(dá)式為u20sin 100t(V)，R1和理想二極管D(正向電阻可看做零，反向電阻可看做無窮大)并聯(lián)，則R2上的電功率為()A10 WB15 WC25 WD30 W解析：C由圖可知，當(dāng)A端輸出電流為正時，R1被短路，則此時R2上電壓有效值為：U220 V，當(dāng)B端輸出電流為正時，R1、R2串聯(lián)，則R2兩端電壓有效值為U210 V，則在一個周期內(nèi)的電壓有效值為：T解得：U5 V則有：P2 W25 W.8(多選)如圖所示，某電路上接有保險絲、交流電壓表、“220 V900 W”的電飯鍋及“220 V200 W”的抽油煙機(jī)現(xiàn)接入311sin 100t(V)的交流電，下列說法正確的是()A交流電壓表的示數(shù)為311 VB1 s內(nèi)流過保險絲的電流方向改變100次C電飯鍋的熱功率是抽油煙機(jī)熱功率的4.5倍D為保證電路正常工作，保險絲的額定電流不能小于5 A解析：BD由u311sin 100t(V)知，電壓最大值Um311 V，f Hz50 Hz,1 s內(nèi)電流方向改變100次，電壓有效值為U220 V，故選項(xiàng)A錯誤，B正確；電飯鍋的功率為抽油煙機(jī)功率的4.5倍，但抽油煙機(jī)不是純電阻元件，其熱功率小于200 W，故選項(xiàng)C錯誤；電路正常工作時的總功率P1 100 W，有I A5 A，故選項(xiàng)D正確9如圖甲所示，N匝矩形線框以角速度在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中繞軸OO勻速轉(zhuǎn)動，線框面積為S，線框的電阻不計(jì)，外電路接有開關(guān)、理想電壓表、電阻為R的燈泡L和電容器C，線框轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的圖象如圖乙所示，則下列說法中正確的是()A圖乙是在線框與磁場方向平行位置開始計(jì)時的電動勢隨時間變化的圖象B根據(jù)題設(shè)條件可知UmNBS，且t時刻，電壓表的示數(shù)為零C當(dāng)電容器的耐壓值等于峰值時，電容器一定會被擊穿D當(dāng)電壓表的示數(shù)恒為時，燈泡上消耗的功率為解析：D線框與磁場方向平行時，磁通量為0，但磁通量的變化率不為0，而t0時，U0，故題圖乙中的圖象不是以線框與磁場方向平行時為計(jì)時起點(diǎn)的輸出電壓隨時間變化的圖象，故A錯誤；電壓表測的是交流電的有效值，故t時刻，電壓表的示數(shù)不為零，B錯誤；當(dāng)電容器的耐壓值大于峰值UmNBS時，電容器才一定不會被擊穿，C錯誤；電壓表的示數(shù)恒為，故燈泡上消耗的功率為P，D正確10如圖甲所示，一固定的矩形導(dǎo)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(nèi)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(yīng)強(qiáng)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(yīng)電動勢瞬時值的表達(dá)式為enBmScos t，其中Bm為磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值，T為磁場變化的周期，不計(jì)燈絲電阻隨溫度的變化，求：(1)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的最大值；(2)小燈泡消耗的電功率；(3)在磁感應(yīng)強(qiáng)度變化的0時間內(nèi)，通過小燈泡的電荷量解析：(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.(3)在0時間內(nèi)，電動勢的平均值，平均電流，流過燈泡的電荷量Qt4.0103C.答案：(1)8.0 V(2)2.88 W(4)4.0103 C【B級提升練】11一個U形金屬線框在勻強(qiáng)磁場中繞OO軸以相同的角速度勻速轉(zhuǎn)動，通過導(dǎo)線給同一電阻R供電，如圖甲、乙所示其中甲圖中OO軸右側(cè)有磁場，乙圖中整個空間均有磁場，兩磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度相同則甲、乙兩圖中交流電流表的示數(shù)之比為()A1B12C14D11解析：A題圖甲中的磁場只在OO軸的右側(cè)，所以線框只在半周期內(nèi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生，如圖甲，電流表測得是有效值，所以I.題圖乙中的磁場布滿整個空間，線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流如圖乙，所以I ，則II1，即A正確12.(多選)如圖所示，N匝矩形導(dǎo)線框以角速度在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中繞軸OO勻速轉(zhuǎn)動，線框面積為S，線框的電阻、電感均不計(jì)，外電路接有電阻R、理想交流電流表和二極管D.二極管D具有單向?qū)щ娦?，即正向電阻為零，反向電阻無窮大下列說法正確的是()A交流電流表的示數(shù)INBSB一個周期內(nèi)通過R的電荷量qCR兩端電壓的有效值UNBSD圖示位置電流表的示數(shù)為0解析：AB設(shè)回路中電流的有效值為I，由電流的熱效應(yīng)可知，()2RTI2RT，I，A正確，D錯誤電阻R兩端電壓UIR，C錯一個周期內(nèi)通過R的電荷量q，B正確13(多選)如圖甲所示是一種振動發(fā)電裝置的示意圖，一個半徑r0.10 m、匝數(shù)n20匝的線圈套在永久磁鐵槽中，槽中磁場的磁感線均沿半徑方向均勻分布(其右側(cè)視圖如圖乙所示)，線圈所在位置磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小均為B T，線圖的電阻R10.50 ，它的引出線接有R29.50 的小電珠L，A為理想交流電流表當(dāng)線圈框架的P端在外力作用下沿軸線做往復(fù)運(yùn)動時，便有電流通過電珠若線圈往復(fù)運(yùn)動的規(guī)律如圖丙所示(v取向右為正)，則下列判斷正確的是()A電流表的示數(shù)為0.24 AB0.01 s時回路中的電流最大C回路中交流電的頻率為50 HzD0.015 s時電珠L中電流的方向?yàn)閺腄LC解析：C由EBLv及vt圖象可知，線圈往復(fù)運(yùn)動所產(chǎn)生的感應(yīng)電流為正弦式交流電，則EmnB2rvm2.4 V，電流的有效值I A，選項(xiàng)A錯誤；由圖象可知T0.02 s，f50 Hz，選項(xiàng)C正確；t0.01 s時，v0，所以I0，選項(xiàng)B錯誤；t0.015 s時，由右手定則可知，電流方向?yàn)镃LD，選項(xiàng)D錯誤14.如圖所示，一個半徑為r的半圓形線圈，以直徑ab為軸勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速為n，ab的左側(cè)有垂直于紙面向里(與ab乖直)的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.M和N是兩個集流環(huán)，負(fù)載電阻為R，線圈、電流表和連接導(dǎo)線的電阻不計(jì)求：(1)感應(yīng)電動勢的最大值；(2)從圖示位置起轉(zhuǎn)過轉(zhuǎn)的時間內(nèi)，負(fù)載電阻R上產(chǎn)生的熱量；(3)從圖示位置起轉(zhuǎn)過轉(zhuǎn)的時間內(nèi)，通過負(fù)載電阻R的電荷量；(4)電流表的示數(shù)解析：(1)線圈繞軸勻速轉(zhuǎn)動時，在電路中產(chǎn)生如圖所示的交變電流此交變電動勢的最大值為EmBSB2n2Bnr2(2)在線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過轉(zhuǎn)的時間內(nèi)，電動勢的有效值為E電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q()2R(3)在線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過轉(zhuǎn)的時間內(nèi)，電動勢的平均值為通過R的電荷量qtt(4)設(shè)此交變電動勢在一個周期內(nèi)的有效值為E，由有效值的定義得T，解得E故電流表的示數(shù)為I.答案：(1)2Bnr2(2)(3)(4)15某興趣小組設(shè)計(jì)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)域的圓心角均為，磁場均沿半徑方向匝數(shù)為N的矩形線圈abcd的邊長abcdl、bcad2l.線圈以角速度繞中心軸勻速轉(zhuǎn)動，bc和ad邊同時進(jìn)入磁場在磁場中，兩條邊所經(jīng)過處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B、方向始終與兩邊的運(yùn)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(yīng)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.解析：(1)bc、ad邊的運(yùn)動速度v，感應(yīng)電動勢Em4NBlv解得Em2NBl2.(2)電流Im，安培力F2NBIml解得F.(3)一個周期內(nèi)，通電時間tTR上消耗的電能WIRt且WI2RT解得I.答案：(1)2NBl2(2)(3)