2017届高中物理课时跟踪检测七描述交流电的物理量教科版选修.docx

课时跟踪检测（七） 描述交流电的物理量1.小型手摇发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO，线圈绕OO匀速转动，如图1所示。矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压()图1A峰值是e0B峰值是2e0C有效值是Ne0 D有效值是Ne0解析：选D因每匝矩形线圈ab边和cd边产生的电动势的最大值都是e0，每匝中ab和cd串联，故每匝线圈产生的电动势的最大值为2e0。N匝线圈串联，整个线圈中感应电动势的最大值为2Ne0，因线圈中产生的是正弦交流电，则发电机输出电压的有效值ENe0，故选项D正确。2(多选)矩形线框绕垂直于磁场的轴匀速转动产生交流电，电动势瞬时值表达式为e220sin 100t(V)，下列说法正确的是()At0时刻穿过线框的磁通量为最大B电动势的有效值为220 VC交流电的周期为0.01 sD若转速增大1倍，其它条件不变，则电动势瞬时值表达式为e440sin 200t(V)解析：选AD线圈中电动势为正弦规律变化，t0时刻线圈中感应电动势为零，故此时线圈处于中性面上，磁通量最大，A对；电动势的有效值为U220 V，B错；交流电的周期为：T0.02 s，C错；若转速增大1倍，则最大值增大1倍，角速度也增加1倍，故表达式为：e440sin 200t(V)，D对。3. (多选)如图2所示在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T，转轴O1O2垂直于磁场方向，线圈电阻为2 ，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈绕过了60的感应电流为1 A，那么()图2A线圈中感应电流的有效值为2 AB线圈消耗的电功率为4 WC任意时刻线圈中的感应电动势为e4costD任意时刻穿过线圈的磁通量为sint解析：选BC因为是从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，所以其电流瞬时表达式为iImcos t，因为线圈转过了60的感应电流为1 A，即1Imcos 60，解得Im2 A，故感应电流有效值为I A A，A错误；线圈消耗的电功率为PI2R()22 W4 W，B正确；电路中感应电动势最大值为EmImR4 V，线圈的角速度为，所以过程中产生的感应电动势的瞬时值为eEmcos t4cos，C正确；任意时刻穿过线圈的磁通量为BSsin t，根据公式EmNBSNm，可得m，故sin，D错误。4一个小型电热器若接在输出电压为10 V的直流电源上，消耗电功率为P；若把它接在某个正弦交流电源上，其消耗的电功率为。如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为()A5 V B5 VC10 V D10 V解析：选C设该电热器的电阻为R，题中正弦交流电源输出电压的有效值为U，则；加直流电时，P；又由最大值UmU，可解出Um10 V。故只有选项C正确。5.在如图3所示的电路中，A是熔断电流I02 A的保险丝，R是可变电阻。交流电源的内电阻不计，其电动势随时间变化的规律是e220sin(314t) V。为了不使保险丝熔断，可变电阻的阻值应该大于()图3A110 B110 C220 D220 解析：选B保险丝的熔断电流指有效值，故由R得R110 ，B正确。6.如图4所示，在水平匀强磁场中一矩形闭合线圈绕OO轴匀速转动，若要使线圈中的电流峰值减半，不可行的方法是()图4A只将线圈的转速减半B只将线圈的匝数减半C只将匀强磁场的磁感应强度减半D只将线圈的边长减半解析：选B由Im，EmNBS，2n，得Im，故A、C可行；又电阻R与匝数有关，当匝数减半时电阻R也随之减半，则Im不变，故B不可行；当边长减半时，面积S减为原来的，而电阻减为原来的，故D可行。7.通过一阻值R100 的电阻的交变电流如图5所示，其周期为1 s。电阻两端电压的有效值为()图5A12 VB4 VC15 VD8 V解析：选B由题意结合有效值的定义可得I2RT2，将I10.1 A，I20.2 A代入可得流过电阻的电流的有效值IA，故电阻两端电压的有效值为IR4 V，本题选B。8如图6所示为一交流电压随时间变化的图像。每个周期内，前三分之一周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定。根据图中数据可得，此交流电压的有效值为()图6A7.5 V B8 VC2 V D3 V解析：选C取一个周期进行分段，在01102 s是正弦式电流，则电压的有效值等于3 V。在11023102 s是恒定电流，则有效值等于9 V。则在03102 s内，产生的热量，U2 V，故选C。9. (多选)如图7所示，电阻为r的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动。t0时刻线圈平面与磁场垂直，各电表均为理想交流电表，则()图7At0时刻线圈中的感应电动势为零B1 s内电路中的电流方向改变次C滑片P向下滑动时，电压表的读数不变D滑片P向下滑动时，电流表的读数不变解析：选AB由题可知图示位置，t0，线圈的感应电动势为零，A正确；由T，得f，故1 s内电路中电流方向改变的次数为2f，B正确；由电压表的示数UR可知，滑片P向下滑动，电阻R增大，电压表示数U增大，而电流表示数I变小，C、D均错误。10如图8甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图像如图乙中曲线a、b所示，则()图8A两次t0时刻线圈平面均与中性面垂直B曲线a、b对应的线圈角速度之比为32C曲线a表示的交变电动势频率为50 HzD曲线b表示的交变电动势有效值为10 V解析：选B在t0时刻，电动势为零，磁通量变化率为零，线圈一定处在中性面上，故A错误；由题图可知，a的周期为4102 s、b的周期为6102 s，则由n可知，转速与周期成反比，故转速之比为32，故B正确；曲线a的交变电流的频率f25 Hz，故C错误；曲线a、b对应的线圈转速之比为32，曲线a表示的交变电动势最大值是15 V，根据EmnBS得曲线b表示的交变电动势最大值是10 V，则有效值为U V5 V，故D错误。11有一矩形线圈在匀强磁场中做匀速转动。从中性面开始计时，每转动1周所需的时间是0.02 s。线圈中产生的感应电动势随时间变化的图像如图9所示，试求出该感应电动势的峰值、有效值、周期和频率，写出该感应电动势随时间变化的关系式。图9解析：矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的是交变电动势，由图可以直接读出该电动势的峰值Em10 V，所以有效值应为E V7.07 V由图还可以读出该电动势的周期T0.02 s，所以频率应为f Hz50 Hz又因为在线圈匀速转动过程中，线圈平面与中性面之间的夹角与转动时间t成正比，即，t2ft100t所以，该感应电动势随时间变化的关系式为e10sin(100t) V。答案：10 V7.07 V0.02 s50Hze10sin(100t) V12.如图10所示，N50匝的矩形线圈abcd，ab边长为l120 cm，ad边长l225 cm，放在磁感应强度B0.4 T的匀强磁场中，外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO轴以n3 000 r/min的转速匀速转动，线圈电阻r1 ，外电路电阻R9 ，t0时，线圈平面与磁感线平行，ab边正转出纸外，cd边转入纸内。图10(1)写出感应电动势的瞬时值表达式；(2)线圈转一圈外力做功多少？(3)从图示位置转过90的过程中流过电阻R的电荷量是多少？解析：(1)n3 000 r/min的转速匀速转动，所以线圈的角速度100 rad/s，感应电动势的最大值为：EmNBS314 V。所以感应电动势