2020版高考物理一轮复习第十一章课时作业37交变电流的产生和描述新人教版.docx

课时作业37交变电流的产生和描述时间：45分钟1将闭合多匝线圈置于如图所示的匀强磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，线圈可绕MN轴自由转动，则下列表述中正确的是(C)A当磁感应强度均匀增加时，线圈不动，线圈中感应电动势的大小与线圈的匝数无关B当磁感应强度均匀增加时，线圈不动，线圈中感应电流为顺时针方向C线圈以MN为轴匀速转动时，可以产生正弦式交流电D当磁感应强度恒定时，线圈匝数越大，穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大解析：根据法拉第电磁感应定律可知，线圈中产生的感应电动势Enn，感应电动势与线圈的匝数有关，故A错误；根据楞次定律可知，线圈中产生的感应电流的方向为逆时针方向，故B错误；当线圈以MN为轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量发生周期性变化，故可以产生正弦式交流电，故C正确；根据En可知，当磁感应强度恒定时，穿过线圈的磁通量的变化率为零，感应电动势为零，故D错误2一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图甲所示，则下列说法中正确的是(C)At0时刻线圈平面与中性面垂直Bt0.02 s时刻，线圈磁通量的变化率达最大Ct0.01 s时刻，瞬时电流达到最大D该线圈相应的交流电动势图象如图乙所示解析：由甲图知t0时刻磁通量最大，线圈平面应在中性面，A错误；t0.02 s时刻，磁通量最大，磁通量的变化率为零，B错误；t0.01 s时刻，磁通量为零，磁通量的变化率最大，交流电动势最大，瞬时电流最大，故C正确；由甲图知交流电动势的图象应为正弦图象，D错误3(多选)如图甲所示，标有“220 V40 W”的电灯和标有“20 F300 V”的电容器并联接到交流电源上，V为交流电压表交流电源的输出电压如图乙所示，闭合开关下列判断正确的是(BC)At时刻，V的示数为零B电灯恰正常发光C电容器有可能被击穿D交流电压表V的示数保持110 V不变解析：交流电压表V的示数应是电压的有效值220 V，故A、D错误；电压的有效值恰等于电灯的额定电压，电灯正常发光，B正确；电压的峰值220 V311 V，大于电容器的耐压值，故有可能被击穿，C正确4如图所示电路，电阻R1与电阻R2阻值相同，都为R，和R1并联的D为理想二极管(正向电阻可视为零，反向电阻可视为无穷大)，在A、B间加一正弦交流电u20sin100t(V)，则加在R2上的电压有效值为(D)A10 V B20 VC15 V D5 V解析：由二极管的单向导电性可知，加在R2上的电压波形的半个周期最大值为20 V，半个周期最大值为10 V由有效值的定义可得加在R2上的电压有效值为5 V，选项D正确5如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B.电阻为R、半径为L、圆心角为45的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O轴以角速度匀速转动(O轴位于磁场边界)则线框内产生的感应电流的有效值为(D)A. B.C. D.解析：扇形闭合导线框切割磁感线的有效长度始终是半径L，平均速度v，导线框进磁场和出磁场时有感应电流产生，由法拉第电磁感应定律和有效值的定义有：E，I2RT，可得I，故D正确，A、B、C错误6(多选)图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，为交流电流表线圈绕垂直于磁场的水平轴OO沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示以下判断正确的是(AC)A电流表的示数为10 AB线圈转动的角速度为50 rad/sC0.01 s时线圈平面与磁场方向平行D0.02 s时电阻R中电流的方向自右向左解析：由题图乙知Im10 A，I10 A，A正确T2102 s，100 rad/s，B错误t0.01 s时，iIm，此时线圈平面与磁场方向平行，C正确由右手定则判定0.02 s时电阻R中电流方向自左向右，D错误7(多选)图1中，单匝矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直磁场的轴转动改变线圈的转速，穿过该线圈的磁通量随时间分别按图2中图线甲、乙的规律变化设线圈的电阻为1.0 ，则(BC)A图线甲对应线圈在t0时产生的感应电动势最大B图线甲、乙对应的线圈在t2.0 s时，线圈平面均平行于磁感线C图线甲、乙对应的线圈转速之比为54D图线甲对应的线圈中交变电流的峰值为2.5 A解析：在t0时，甲最大，则产生的感应电动势最小，故A错误；因为在t0.2 s102.0 s时，甲乙0，所以线圈平面均平行于磁感线，故B正确；由图可知甲、乙图线对应的周期之比为45，而线圈的转速n，所以图线甲、乙对应的线圈转速之比为54，故C正确；甲图线对应的线圈中交流电压的峰值EmBSm0.4 V5 V，电流的峰值Im5 A，故D项错误8(多选)图甲为小型交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO匀速转动，线圈的匝数n100、总电阻r5 ，线圈的两端与阻值为95 的电阻R连接，交流电压表为理想电表t0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量随时间t按图乙所示正弦规律变化若交流发电机产生的电动势的最大值为Em，电压表的示数为U，则(AD)AEm200 V，U134 VBEm134 V，U95 VC通过电阻R的电流每秒内方向改变约50次D电阻R实际消耗的功率为190 W解析：交流发电机产生的电动势的最大值EmnBS，而mBS，由t图线可知m2.0102 Wb，T2102 s，所以100 rad/s，Em200 V，电动势的有效值E100 V，由闭合电路的欧姆定律，可知电路中电流的有效值I A，电压表的示数为UIR134 V，故选项A正确，B错误；由题图乙可知，周期T2102 s，频率f16 Hz，故通过电阻R的电流每秒内方向改变约32次，选项C错误；电阻R消耗的功率为PI2R190 W，故选项D正确9(2019北京东城模拟)阻值R10 的电阻与交流电源连接，通过电阻R的正弦式交变电流i随时间t变化的情况如图所示则(B)A通过R的电流有效值是0.6 ABR两端的电压有效值是6 VC此交变电流的周期是2 sD此交变电流的频率是100 Hz解析：从题图可以看出，交变电流中电流最大值为0.6 A，通过R电流的有效值是I A0.6 A，所以R两端电压的有效值为6 V，此交流电源的周期是2102 s，交流电源的频率是f50 Hz，故B正确，A、C、D错误10(2019陕西联考)(多选)如图所示，由导体材料制成的闭合线框，曲线部分PNQ满足函数y0.5sin0.5x，其中x、y单位为m，x满足0x2，曲线部分电阻不计，直线部分PMQ的电阻为R10 .将线框从图示的位置开始(t0)，以v2 m/s的速度匀速通过宽度为d2 m、磁感应强度B1 T的匀强有界磁场，在线框穿越磁场的过程中，下列说法正确的是(BC)A线框穿越磁场的时间为4 sB线框穿越磁场的过程中，PQ两点间的最大电压为1 VC线框穿越磁场的过程中，线框中产生的焦耳热为0.1 JD线框穿越磁场的过程中，感应电流变化规律为i0.1sin0.5t(A)解析：线框穿越磁场的时间为t s2 s，选项A错误；当y最大时，PQ两点间的电压最大，最大值为UmEmBymv10.52 V1 V，选项B正确；线框通过磁场过程中产生正弦式交变电流，最大值为Em1 V，则有效值为U V V，产生的热量为Qt2 J0.1 J，选项C正确；因Im A0.1 A，xvt2t，则线框穿越磁场的过程中，感应电流变化规律为i0.1sin(t) A，选项D错误11(2019山西五校联考)如图所示，一矩形线圈的面积为S，匝数为N，电阻为r，处于磁感应强度大小为B的水平匀强磁场中，绕垂直磁场的水平轴OO以角速度匀速转动线圈通过滑环与定值电阻R及理想电流表组成闭合回路已知理想电压表的示数为U，从线圈平面与磁感线平行的位置开始计时，则(B)AR两端电压瞬时值的表达式为uRUsintB理想电流表的示数为C从到的时间内，穿过线圈平面磁通量的变化量为零D若100 rad/s，通过R的电流每秒钟方向改变50次解析：线圈产生的感应电动势的最大值为EmNBS，从线圈平面与磁感线平行的位置开始计时，产生的瞬时感应电动势eNBScost，根据闭合电路的欧姆定律可知uRNcost，故A错误；产生感应电动势的有效值E，根据闭合电路的欧姆定律可知，电流I，故B正确；从到时间内，线圈转过的角度为，故磁通量的变化量为2BS，故C错误；若100 rad/s，周期T0.02 s，在一个周期内电流方向改变2次，故1 s内电流方向改变次数n2100，故D错误12如图所示，线圈abcd的面积是0.05 m2，共100匝，线圈电阻为1 ，外接电阻R9 ，匀强磁场的磁感应强度B T，当线圈以300 r/min的转速匀速旋转时问：(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；(2)线圈转过 s时电动势的瞬时值是多大？(3)电路中，电压表和电流表的示数各是多少？(4)从中性面开始计时，经 s通过电阻R的电荷量是多少？解析：(1)eEmsintnBS2fsin