2019高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十一章 交變電流 課時規(guī)范練35 交變電流的產(chǎn)生及其描述 新人教版.doc

課時規(guī)范練35交變電流的產(chǎn)生及其描述基礎(chǔ)鞏固組1.(交變電流的產(chǎn)生)如圖所示為一臺發(fā)電機的結(jié)構(gòu)示意圖,其中N、S是永久磁鐵的兩個磁極,它們的表面成半圓柱面形狀。M是圓柱形鐵芯,鐵芯外套有一矩形線圈,線圈繞鐵芯M中心的固定轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動。磁極與鐵芯之間的縫隙中形成方向沿半徑的輻向磁場。若從圖示位置開始計時電動勢為正值,則下列圖中能正確反映線圈中感應(yīng)電動勢e隨時間t變化規(guī)律的是()答案D解析由磁場分布特點知,線圈在每一個位置的切割磁感線情況相同,故感應(yīng)電動勢大小是相同的,方向做周期性變化。2.(交變電流的圖象)如圖甲所示,一矩形線圈abcd放置在勻強磁場中,并繞過ab、cd中點的軸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)為計時起點,并規(guī)定當(dāng)電流自a流向b時電流方向為正。則能夠正確反映線圈中電流變化規(guī)律的圖象是()答案D解析t=0時刻,根據(jù)圖乙表示的轉(zhuǎn)動方向,由右手定則知,此時ad中電流方向由a到d,線圈中電流方向為adcba,與規(guī)定的電流正方向相反,電流為負(fù)值,由圖乙還能觀察到,線圈在接下來的45轉(zhuǎn)動過程中,ad、bc兩邊垂直切割磁感線的速度越來越小,所以感應(yīng)電動勢應(yīng)減小,感應(yīng)電流減小,故D正確。3.(交變電流的有效值)(2017安徽宿州期末)如圖所示為正弦交變電流經(jīng)過整流器處理后的電壓波形,其電壓的有效值是()A.1.5 VB.1 VC.32 VD.3 V答案A解析設(shè)交變電流電壓的有效值為U,一個周期T=4 s,32 V2RT2=U2RT,解得U=1.5 V,A正確。4.(交變電流的有效值)(2017山東萊蕪期末)一矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動,周期為T,從中性面開始計時,當(dāng)t=112T時,感應(yīng)電動勢的瞬時值為10 V,則此交流電壓的有效值為()A.52 VB.10 VC.102 VD.20 V答案C解析從中性面開始計時,瞬時值表達(dá)式為e=Emsin 2Tt,當(dāng)t=112T時,e=Em2=10 V,解得Em=20 V,有效值E=Em2=102 V,C正確。5.(交變電流的有效值)如圖所示電路,電阻R1與電阻R2阻值相同,都為R,和R1并聯(lián)的D為理想二極管(正向電阻可看作零,反向電阻可看作無窮大),在A、B間加一正弦式交變電流u=202sin 100t V,則加在R2上的電壓有效值為()A.10 VB.20 VC.15 VD.510 V答案D解析電壓值取正值時,即在前半個周期內(nèi),二極管電阻為零,R2上的電壓等于輸入電壓值,電壓值取負(fù)值時,即在后半周期內(nèi),二極管電阻無窮大可看作斷路,R2上的電壓等于輸入電壓值的一半,據(jù)此可設(shè)加在R2的電壓有效值為U,根據(jù)電流的熱效應(yīng),在一個周期內(nèi)滿足U2RT=(20V)2TR2+(10V)2TR2,可求出U=510 V。故選項D正確。6.(多選)(交變電流“四值”的計算)(2017河南鄭州一模)邊長為l的正方形線框在勻強磁場B中以角速度勻速轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生的感應(yīng)電流的最大值為Im,設(shè)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Im=Bl2RB.電路中電流的瞬時表達(dá)式為i=Imsin tC.電流表的讀數(shù)為Im2D.燈泡的電功率為Im22R答案AD解析感應(yīng)電動勢的最大值Em=Bl2,則電流的最大值Im=EmR=Bl2R,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(dá)式應(yīng)為i=Imcos t,選項B錯誤;電流表的讀數(shù)為有效值,為I=22Im,選項C錯誤;燈泡的電功率P=I2R=12Im2R,選項D正確。7.(多選)(交變電流“四值”的計算)(2017安徽屯溪模擬)如圖所示,面積為S、匝數(shù)為N、電阻為r的正方形導(dǎo)線框與阻值為R的電阻構(gòu)成閉合回路,理想交流電壓表并聯(lián)在電阻R的兩端。線框在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中,以與電路連接的一邊所在直線為軸垂直于磁場以角速度勻速轉(zhuǎn)動,不計其他電阻,則下列說法正確的是()A.若從圖示位置開始計時,線框中感應(yīng)電動勢的瞬時值為e=NBSsin tB.線框通過中性面前后,流過電阻R的電流方向?qū)l(fā)生改變,1秒內(nèi)流過電阻R的電流方向改變次C.線框從圖示位置轉(zhuǎn)過60的過程中,通過電阻R的電荷量為NBS2(R+r)D.電壓表的示數(shù)跟線框轉(zhuǎn)動的角速度大小無關(guān)答案ABC解析從圖示位置開始計時,即從線框處于中性面位置開始計時,感應(yīng)電動勢瞬時值e=NBSsin t,選項A正確;線框通過中性面前后,流過電阻R的電流方向發(fā)生改變,每轉(zhuǎn)1周電流方向改變2次,1秒鐘內(nèi)線框轉(zhuǎn)動圈數(shù)為1T=2,故流過電阻R的電流方向改變22=次,選項B正確;線框從圖示位置轉(zhuǎn)過60的過程中,通過電阻R的電荷量q=It=ER+rt=NR+r,而=BS=12BS,故q=NBS2(R+r),選項C正確;電壓表的示數(shù)U=RER+r,而E=NBS2,故U,選項D錯誤。8.(交變電流“四值”的計算)(2017廣東中山月考)如圖甲所示,標(biāo)有“220 V40 W”的燈泡和標(biāo)有“20 F300 V”的電容器并聯(lián)到交流電源上,V為交流電壓表,交流電源的輸出電壓如圖乙所示。閉合開關(guān),下列判斷正確的是()A.t=T2時刻,V的示數(shù)為零B.燈泡恰好正常發(fā)光C.電容器不可能被擊穿D.V的示數(shù)保持1102 V不變答案B解析V的示數(shù)應(yīng)是電壓的有效值220 V,故A、D錯;電壓的有效值恰好等于燈泡的額定電壓,燈泡正常發(fā)光,B正確;電壓的峰值Um=2202 V=311 V,大于300 V,故電容有可能被擊穿,C錯。導(dǎo)學(xué)號06400486能力提升組9.(多選)如圖,M為半圓形導(dǎo)線框,圓心為OM;N是圓心角為直角的扇形導(dǎo)線框,圓心為ON;兩導(dǎo)線框在同一豎直面(紙面)內(nèi),兩圓弧半徑相等;過直線OMON的水平面上方有一勻強磁場,磁場方向垂直于紙面。現(xiàn)使線框M、N在t=0時從圖示位置開始,分別繞垂直于紙面且過OM和ON的軸,以相同的周期T逆時針勻速轉(zhuǎn)動,則()A.兩導(dǎo)線框中均會產(chǎn)生正弦交變電流B.兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的周期都等于TC.在t=T8時,兩導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相等D.兩導(dǎo)線框的電阻相等時,兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的有效值也相等答案BC解析因半徑、周期相同,故兩線框進入磁場過程產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小為e0=12BR2=12B2TR2=BR2T,兩線框中產(chǎn)生的電動勢瞬時值隨時間關(guān)系如圖:所以選項A錯誤,選項B、C正確。由有效值定義可知M、N線圈中電流的有效值不相等,D項錯誤。導(dǎo)學(xué)號0640048710.(多選)(2017江西三校第一次聯(lián)考)如圖xOy平面為光滑水平面,現(xiàn)有一長為d、寬為l的線框MNPQ在外力F作用下,沿x軸正方向以速度v做勻速直線運動,空間存在豎直方向的磁場,磁感應(yīng)強度B=2B0cos dx(式中B0為已知量),規(guī)定豎直向下為磁感應(yīng)強度正方向,線框電阻為R,t=0時刻MN邊恰好在y軸處,則下列說法正確的是()A.外力F為恒力B.t=0時,外力大小F=16B02l2vRC.通過線框的瞬時電流I=4B0lvcos vtdRD.經(jīng)過t=dv,線框中產(chǎn)生的電熱Q=2B02l2vdR答案BC解析由于磁場是變化的,故切割產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢也為變值,安培力也會變化,故要保持其勻速運動,外力F不能為恒力,故A錯誤;t=0時,左右兩邊處的磁感應(yīng)強度均為2B0,方向相反,則感應(yīng)電動勢E=4B0lv,拉力等于安培力即F=22B0Il=16B02l2vR,故B正確;由于兩邊正好相隔半個周期,故產(chǎn)生的電動勢方向相同,經(jīng)過的位移為vt,瞬時電動勢E=4B0lvcosvtd,瞬時電流I=4B0lvcosvtdR,故C正確;由于瞬時電流為余弦規(guī)律變化,故可知感應(yīng)電流的有效值I=22B0lvR,故產(chǎn)生的電熱Q=I2Rt=8B02l2vdR,故D錯誤。11.(2017廣東中山月考)如圖所示,勻強磁場的磁感應(yīng)強度B=0.5 T,邊長l=10 cm的正方形線圈共100匝,線圈電阻r=1 ,線圈繞垂直于磁感線的對稱軸OO勻速運動,角速度=2 rad/s,外電路中的電阻R=4 ,求:(1)感應(yīng)電動勢的最大值;(2)由圖示位置(線圈平面與磁感線平行)轉(zhuǎn)過60時的瞬時感應(yīng)電動勢;(3)由圖示位置(線圈平面與磁感線平行)轉(zhuǎn)過60的過程中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢;(4)交流電壓表的示數(shù);(5)線圈轉(zhuǎn)動一周產(chǎn)生的總熱量;(6)從圖示位置開始的16周期內(nèi)通過R的電荷量。答案(1)3.14 V(2)1.57 V(3)2.6 V(4)1.78 V(5)0.99 J(6)0.087 C解析(1)感應(yīng)電動勢的最大值Em=nBS=1000.50.122 V=3.14 V。(2)由圖示位置轉(zhuǎn)過60時的瞬時感應(yīng)電動勢為e=Emcos 60=3.140.5 V=1.57 V。(3)由圖示位置轉(zhuǎn)過60的過程中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢為E=nt=nBSsin6016T,其中,T=2=1 s,E=1000.50.1232161 V=2.6 V。(4)交流電壓表的示數(shù)為外電路兩端電壓的有效值,即U=ER+rR=3.14244+1 V=1.78 V。(5)線圈轉(zhuǎn)動一周產(chǎn)生的總熱量為Q=Em22R+rT=0.99 J。(6)在16周期內(nèi)通過電阻R的電荷量為q=IT6=ER+rT6=2.64+116 C=0.087 C。