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

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課時(shí)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(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖,其中N、S是永久磁鐵的兩個(gè)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(dòng)。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(jì)時(shí)電動(dòng)勢為正值,則下列圖中能正確反映線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢e隨時(shí)間t變化規(guī)律的是(　　) 答案D 解析由磁場分布特點(diǎn)知,線圈在每一個(gè)位置的切割磁感線情況相同,故感應(yīng)電動(dòng)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(qiáng)磁場中,并繞過ab、cd中點(diǎn)的軸OO以角速度ω逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。若以線圈平面與磁場夾角θ=45時(shí)(如圖乙)為計(jì)時(shí)起點(diǎn),并規(guī)定當(dāng)電流自a流向b時(shí)電流方向?yàn)檎?。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(shí)刻,根據(jù)圖乙表示的轉(zhuǎn)動(dòng)方向,由右手定則知,此時(shí)ad中電流方向由a到d,線圈中電流方向?yàn)閍→d→c→b→a,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(dòng)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(dòng)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 V B.1 V C.32 V D.3 V 答案A 解析設(shè)交變電流電壓的有效值為U,一個(gè)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(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),周期為T,從中性面開始計(jì)時(shí),當(dāng)t=112T時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值為10 V,則此交流電壓的有效值為(　　) A.52 V B.10 V C.102 V D.20 V 答案C 解析從中性面開始計(jì)時(shí),瞬時(shí)值表達(dá)式為e=Emsin 2πTt,當(dāng)t=112T時(shí),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 100πt V,則加在R2上的電壓有效值為(　　) A.10 V B.20 V C.15 V D.510 V 答案D 解析電壓值取正值時(shí),即在前半個(gè)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(shí),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(gè)周期內(nèi)滿足U2RT=(20V)2TR2+(10V)2TR2,可求出U=510 V。故選項(xiàng)D正確。 6. (多選)(交變電流“四值”的計(jì)算)(2017河南鄭州一模)邊長為l的正方形線框在勻強(qiáng)磁場B中以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng),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(jì)。從如圖所示位置開始計(jì)時(shí),則 (　　) A.電路中電流的最大值Im=Bl2ωR B.電路中電流的瞬時(shí)表達(dá)式為i=Imsin ωt C.電流表的讀數(shù)為Im2 D.燈泡的電功率為Im22R 答案AD 解析感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值Em=Bl2ω,則電流的最大值Im=EmR=Bl2ωR,選項(xiàng)A正確;由線圈電流為最大值時(shí)開始計(jì)時(shí),故電路中電流的瞬時(shí)表達(dá)式應(yīng)為i=Imcos ωt,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;電流表的讀數(shù)為有效值,為I=22Im,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;燈泡的電功率P=I2R=12Im2R,選項(xiàng)D正確。 7. (多選)(交變電流“四值”的計(jì)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(qiáng)度為B的勻強(qiáng)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ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng),不計(jì)其他電阻,則下列說法正確的是(　　) A.若從圖示位置開始計(jì)時(shí),線框中感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值為e=NBSωsin ωt B.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ωπ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(dòng)的角速度ω大小無關(guān) 答案ABC 解析從圖示位置開始計(jì)時(shí),即從線框處于中性面位置開始計(jì)時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢瞬時(shí)值e=NBSωsin ωt,選項(xiàng)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(dòng)圈數(shù)為1T=ω2π,故流過電阻R的電流方向改變2ω2π=ωπ次,選項(xiàng)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Δq=IΔt=ER+rΔt=NΔΦR+r,而ΔΦ=BΔS⊥=12BS,故Δq=NBS2(R+r),選項(xiàng)C正確;電壓表的示數(shù)U=RER+r,而E=NBSω2,故U∝ω,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 8.(交變電流“四值”的計(jì)算)(2017廣東中山月考)如圖甲所示,標(biāo)有“220 V　40 W”的燈泡和標(biāo)有“20 μF　300 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(shí)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(cuò);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(cuò)。?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(qiáng)磁場,磁場方向垂直于紙面。現(xiàn)使線框M、N在t=0時(shí)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(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng),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T C.在t=T8時(shí),兩導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢相等 D.兩導(dǎo)線框的電阻相等時(shí),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(jìn)入磁場過程產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢大小為e0=12BωR2=12B2πTR2=BπR2T,兩線框中產(chǎn)生的電動(dòng)勢瞬時(shí)值隨時(shí)間關(guān)系如圖: 所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤,選項(xiàng)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(xiàng)錯(cuò)誤。?導(dǎo)學(xué)號06400487? 10. (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(yùn)動(dòng),空間存在豎直方向的磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2B0cos πdx(式中B0為已知量),規(guī)定豎直向下為磁感應(yīng)強(qiáng)度正方向,線框電阻為R,t=0時(shí)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(shí),外力大小F=16B02l2vR C.通過線框的瞬時(shí)電流I=4B0lvcos πvtdR D.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(dòng)勢也為變值,安培力也會變化,故要保持其勻速運(yùn)動(dòng),外力F不能為恒力,故A錯(cuò)誤;t=0時(shí),左右兩邊處的磁感應(yīng)強(qiáng)度均為2B0,方向相反,則感應(yīng)電動(dòng)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(gè)周期,故產(chǎn)生的電動(dòng)勢方向相同,經(jīng)過的位移為vt,瞬時(shí)電動(dòng)勢E=4B0lvcosπvtd,瞬時(shí)電流I=4B0lvcosπvtdR,故C正確;由于瞬時(shí)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(cuò)誤。 11.(2017廣東中山月考) 如圖所示,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)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 Ω,線圈繞垂直于磁感線的對稱軸OO勻速運(yùn)動(dòng),角速度ω=2π rad/s,外電路中的電阻R=4 Ω,求: (1)感應(yīng)電動(dòng)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(shí)的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)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(dòng)勢; (4)交流電壓表的示數(shù); (5)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)勢的最大值 Em=nBSω=1000.50.122π V=3.14 V。 (2)由圖示位置轉(zhuǎn)過60時(shí)的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)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(dòng)勢為 E=nΔΦΔt=nBSsin6016T,其中,T=2πω=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(dòng)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。