2019-2020年高三物理一輪總復習第10章《交變電流傳感器》1交變電流的產(chǎn)生和描述課時作業(yè)新人教版.doc

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2019-2020年高三物理一輪總復習第10章交變電流傳感器1交變電流的產(chǎn)生和描述課時作業(yè)新人教版一、選擇題1.(多選)(xx廣東聯(lián)考)某正弦交流電的it圖象如圖所示，則該電流的()A頻率f0.02 HzB有效值I10 AC峰值Im10 AD瞬時值表達式i20sin 100t(A)【解析】由題圖可知，該交流電的周期為0.02 s，則頻率為50 Hz，角速度為100，最大值為20 A，則有效值為10 A，瞬時值表達式為：i20sin100t(A)，即BD正確【答案】BD2(xx廣東聯(lián)考)將正弦交流電經(jīng)過整流器處理后，得到的電流波形剛好去掉了半周，如圖所示，它的有效值是()A2 A B. AC. A D1 A【解析】該交變電流通過定值電阻R后，在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q2RTI2RT，解得I1 A，選項D正確【答案】D3在勻強磁場中，一矩形金屬線圈繞與磁感線垂直的轉軸勻速轉動，如圖甲所示，產(chǎn)生的交變電動勢的圖象如圖乙所示，則()At0.005 s時線圈平面與磁場方向平行Bt0.010 s時線圈的磁通量變化率最大C線圈產(chǎn)生的交變電動勢頻率為100 HzD線圈產(chǎn)生的交變電動勢有效值為311 V【解析】t0.005 s時線圈平面與磁場方向平行，感應電動勢最大，選項A正確；t0.010 s時線圈的磁通量最大，變化率最小，選項B錯誤；線圈產(chǎn)生的交變電動勢周期0.02 s，頻率為50 Hz，選項C錯誤；線圈產(chǎn)生的交變電動勢最大值為311 V，選項D錯誤【答案】A4交流發(fā)電機在工作時產(chǎn)生的電壓的表達式為uUmsint，保持其他條件不變，使該線圈的轉速和匝數(shù)同時增加一倍，則此時電壓的變化規(guī)律變?yōu)?)A4Umsint B4Umsin2tC2Umsint DUmsint【解析】線圈的轉速和匝數(shù)同時增加一倍，則Um增加到原來的4倍，線圈的轉速增加一倍，則為原來的2倍，故電壓的變化規(guī)律變?yōu)?Umsin2t，選項B正確【答案】B5(多選)如圖所示，發(fā)電機內(nèi)部線圈處于磁鐵和圓柱形鐵芯之間的徑向磁場中，兩半邊間的過渡區(qū)域寬度很小，可忽略不計線圈的總匝數(shù)為N、總電阻為r，每匝線圈的面積為S，線圈所在位置的磁感應強度大小為B.當線圈以角速度勻速轉動時，額定電壓為U、電阻為R的小燈泡在電路中恰能正常發(fā)光，則發(fā)電機產(chǎn)生的感應電動勢的有效值是()ANBS B.NBSCU D.U【解析】根據(jù)題述線圈處于磁鐵和圓柱形鐵芯之間的徑向磁場中，當線圈以角速度勻速轉動時，產(chǎn)生的交變電流為矩形波，發(fā)電機產(chǎn)生的感應電動勢的有效值為NBS，故選項A正確，B錯誤；由閉合電路的歐姆定律可得EUrU，故選項C錯誤，D正確【答案】AD6.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間加一正弦交流電u20sin(100t) V，則加在R2上的電壓有效值為()A10 V B20 VC15 V D5 V【解析】由二極管的單項導電性可知，若二極管導通，加在R2上的電壓波形為半個周期最大值為20 V，若二極管截止，R1、R2串聯(lián)，則R2上的電壓半個周期最大值為10 V由有效值的定義可得加在R2上的電壓有效值為5 V，選項D正確【答案】D7.如圖所示，矩形線圈abcd在勻強磁場中可以分別繞垂直于磁場方向的軸P1和P2以相同的角速度勻速轉動，當線圈平面轉到與磁場方向平行時，下列說法正確的是()A線圈繞P1轉動時的電流等于繞P2轉動時的電流B線圈繞P1轉動時的電動勢小于繞P2轉動時的電動勢C線圈繞P1和P2轉動時電流的方向相同，都是abcdD線圈繞P1轉動時dc邊受到的安培力大于繞P2轉動時dc邊受到的安培力【解析】由法拉第電磁感應定律知，線圈繞軸P1、P2轉動到題述位置時的電動勢均為EBS，電流均為I，故A正確，B錯誤；由右手定則知，此時感應電流的方向為adcba，故C錯誤；由FBIL，可知兩種情況下dc邊所受安培力相等，所以D錯誤【答案】A8風速儀的簡易裝置如圖甲所示在風力作用下，風杯帶動與其固定在一起的永磁鐵轉動，線圈中的感應電流隨風速的變化而變化風速為v1時，測得線圈中的感應電流隨時間變化的關系如圖乙所示；若風速變?yōu)関2，且v2v1，則感應電流的峰值Im和周期T的變化情況是()AIm變大，T變小 BIm變大，T不變CIm變小，T變小 DIm不變，T變大【解析】由于線圈和永磁鐵不變，風速增大時，轉速增大，磁感應強度的變化率增大，故感應電動勢增大，感應電流增大；轉速增大，周期變小，故A正確【答案】A9.如圖所示為發(fā)電機結構示意圖，其中N、S是永久磁鐵的兩個磁極，其表面呈半圓柱面狀M是圓柱形鐵芯，它與磁極柱面共軸，鐵芯上繞有矩形線框，可繞與鐵芯共軸的固定軸轉動磁極與鐵芯間的磁場均勻輻射分布從圖示位置開始計時，當線框勻速轉動時，圖中能正確反映線框感應電動勢e隨時間t的變化規(guī)律的是()【解析】矩形線框在均勻輻向磁場中轉動，v始終與B垂直，由EBLv知E大小不變，方向周期性變化【答案】D10傳統(tǒng)的自行車發(fā)電機內(nèi)部電路如圖甲所示，驅動軸一端與自行車車輪相連，另一端連接條形永久磁鐵，車輪轉動過程中，驅動軸帶動磁鐵在C形軟鐵芯之間勻速轉動，發(fā)電機線圈兩端產(chǎn)生的交變電壓波形如圖乙所示已知波形圖中正負尖峰電壓分別為Um和Um，兩個相鄰正負尖峰電壓所對應的時間差為t，發(fā)電機線圈匝數(shù)為n.下列判斷正確的是()A驅動軸轉動的角速度2/tB線圈電壓的有效值UUm/2C穿過線圈磁通量變化率的最大值kmUm/nD相鄰兩個向上尖峰時間內(nèi)，線圈電壓的平均值UUm/2【解析】已知兩相鄰正負尖峰電壓對應時間差為t，可得交變電流的周期T2t，驅動軸轉動的角速度2/(2t)/t，A錯誤；交變電流不是按正弦規(guī)律變化的，電壓最大值與有效值的關系不是UmU，B錯誤；由法拉第電磁感應定律得，感應電動勢與磁通量變化率成正比，Umnkm，穿過線圈磁通量變化率的最大值kmUm/n，C正確；相鄰兩個向上尖峰時間內(nèi)，線圈電壓的平均值為Un/2t，線圈轉過一個完整周期，磁通量變化量為0，電壓平均值為0，D錯誤【答案】C11.在垂直紙面向里的有界勻強磁場中放置了矩形線圈abcd.線圈cd邊沿豎直方向且與磁場的右邊界重合線圈平面與磁場方向垂直從t0時刻起，線圈以恒定角速度繞cd邊沿如圖所示方向轉動，規(guī)定線圈中電流沿abcda方向為正方向，則從t0到tT時間內(nèi)，線圈中的電流i隨時間t變化關系圖象為()【解析】在0內(nèi)，線圈在勻強磁場中勻速轉動，故產(chǎn)生正弦式交流電，由楞次定律知，電流方向為負值，在T內(nèi)，線圈中無感應電流；在T時，ab邊垂直切割磁感線，感應電流最大，且電流方向為正值，故只有B項正確【答案】B二、非選擇題12.如圖所示，n50匝的矩形線圈abcd，邊長ab20 cm，bc25 cm，放在磁感應強度B0.4 T的勻強磁場中，繞垂直于磁感線且通過線圈的中軸線OO勻速轉動，轉動角速度50 rad/s，線圈的總電阻r1 ，外電路電阻R9 .試求：(1)線圈在圖示位置(線圈平面與磁感線平行)時感應電動勢的大??；(2)1 min時間內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量Q.【解析】(1)線圈在圖示位置產(chǎn)生的感應電動勢最大，EmnBSnBabbc，代入數(shù)值得Em50 V.(2)線圈中產(chǎn)生正弦式電流，有效值I.在1 min內(nèi)R上產(chǎn)生的電熱QI2RtRt6.75103 J.【答案】(1)50 V(2)6.75103 J13電壓u120sintV，頻率為50 Hz的交變電流，把它加在激發(fā)電壓和熄滅電壓均為u060 V的霓虹燈的兩端(1)求在一個小時內(nèi)，霓虹燈發(fā)光時間有多長？(2)試分析為什么人眼不能感到這種忽明忽暗的現(xiàn)象？(已知人眼的視覺暫留時間約為 s)【解析】(1)如圖所示，畫出一個周期內(nèi)交變電流的ut圖象，其中陰影部分對應的時間t1表示霓虹燈不能發(fā)光的時間，根據(jù)對稱性，一個周期內(nèi)霓虹燈不能發(fā)光的時間為4t1.當uu060 V時，由u120sintV求得：t1 s再由對稱性知一個周期內(nèi)能發(fā)光的時間：tT4t1 s4 s s再由比例關系求得一個小時內(nèi)霓虹燈發(fā)光的時間為：t s2 400 s.(2)很明顯霓虹燈在工作過程中是忽明忽暗的，而熄滅的時間間隔只有 s(如圖中t2t3那段時間)，由于人的眼睛具有視覺暫留現(xiàn)象，而這個視覺暫留時間約為 s遠大于 s，因此經(jīng)過燈光刺激的人眼不會因為短暫的熄滅而有所感覺【答案】(1)2 400 s(2)見解析14.(xx江蘇調(diào)研)如圖所示，面積S0.5 m2，匝數(shù)n100匝，內(nèi)阻r2.0 的矩形線圈放在磁感應強度B0.02 T的勻強磁場中，使它繞垂直于磁場的OO軸以角速度100 rad/s勻速轉動，線圈通過電刷與一個阻值R20 的電阻連接，為交流電壓表求：(1)電阻R上的發(fā)熱功率；(2)線圈從圖示位置轉過90的過程中，電阻R中通過的電荷量；(3)線圈從圖示位置轉過60時，交流電壓表V的讀數(shù)【解析】(1)由題意知，交變電流電動勢的最大值為EmnBS1000.020.5100 V314 V有效值E V222 V電阻R上的發(fā)熱功率PI2R2R220 W2103 W.(2)線圈從圖示位置轉過90的過程中，感應電動勢的平均值為n，平均電流通過電阻R的電荷量qt聯(lián)立解得qnn代入數(shù)據(jù)，得q100C0.045 C.(3)交流電壓表的示數(shù)為有效值，且為外電阻R的分壓，UE，代入數(shù)據(jù)得U202 V.【答案】(1)2103 W(2)0.045 C(3)202 V