高考物理一轮总复习 课时强化作业41 交变电流的产生和描述 新人教版

一岗双责落实还不到位。受事务性工作影响，对分管单位一岗双责常常落实在安排部署上、口头要求上，实际督导、检查的少，指导、推进、检查还不到位。 课时强化作业四十一交变电流的产生和描述1(2016届丰台区模拟)如图所示，单匝矩形闭合导线框abcd一半处于磁感应强度为B的水平有界匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R.线框绕与其中心线重合的竖直固定转轴OO以角速度匀速转动，固定转轴恰好位于匀强磁场的右边界则线框中感应电流的有效值为()A.B.C.D.解析：单匝矩形闭合导线框在磁场中以垂直于磁场的轴匀速转动，产生正弦式交流电，感应电流的最大值Im，根据电流热效应得：2RI2RT，解得I，C选项正确答案：C2(多选)(2016届雅安期末)先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电(如图1)第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化，如图2甲所示；第二次灯泡两端的电压变化规律如图2乙所示若甲、乙图中的U0、T所表示的电压、周期值是相同的，则以下说法正确的是()A第一次灯泡两端的电压有效值是U0B第二次灯泡两端的电压有效值是U0C第一次和第二次灯泡的电功率之比是29D第一次和第二次灯泡的电功率之比是15解析：计算交变电流的有效值，图2甲为正弦式交变电流，有效值U1U0，图2乙为矩形交变电流，T，解得有效值U2U0，A选项正确，B选项错误；根据电功率公式得，P1P215.故C选项错误，D选项正确答案：AD3(多选)(2016届呼伦贝尔模拟)电路如图甲所示，电阻R的阻值为484 ，C为电容器，L为直流电阻不计的自感线圈，开关S断开，当接上如图乙所示的电压U，下列说法正确的是()AR上的电压应等于155.5 VB电压表的示数为220 VC电阻R消耗的功率小于50 WD为保证闭合开关S后电容器不被击穿，该电容器的耐压值不得小于311 V解析：计算交变电流的有效值，T，解得有效值U155.5 V，电压表的示数为有效值155.5 V，由于线圈的自感作用，电阻R两端的电压应小于155.5 V，A、B选项错误；当不考虑线圈的自感作用时，电阻R消耗的功率为P50 W，所以由于线圈的自感作用影响，电阻R消耗的功率一定小于50 W，C选项正确；根据电源电压图象可知，电源的最大电压为311 V，电容器的耐压值不能小于311 V，D选项正确答案：CD4(2016届高安市模拟)某台家用柴油发电机正常工作时能够产生与我国照明电网相同的交变电流现在该发电机出现了故障，转子匀速转动时的转速只能达到正常工作时的一半，则它产生的交变电动势随时间变化的图象是()解析：我国照明电网中，线圈绕轴转动产生交变电动势，最大值为220 V，周期为0.02 s，最大值表达式为EmNBS，转子匀速转动时的转速减半，交变电动势的最大值减半为110 V，周期变为2倍，为0.04 s，故B选项正确答案：B5(多选)(2014年天津高考)如图1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象如图2中曲线a，b所示，则()A两次t0时刻线圈平面均与中性面重合B曲线a、b对应的线圈转速之比为23C曲线a表示的交变电动势频率为25 HzD曲线b表示的交变电动势有效值为10 V解析：t0时刻，感应电动势为零，线圈处于中性面位置，故A选项正确；分析图象可知，曲线a、b表示的感应电动势的周期分别为Ta0.04 s，Tb0.06 s，根据周期和转速的关系n可知，nanb32，故B选项错误；根据周期与频率的关系可知曲线a表示的交变电动势频率为f25 Hz，故C选项正确；正弦式交变电动势的有效值为ENBS，曲线a、b的感应电动势有效值之比为EaEbTbTa32，已知曲线a的感应电动势的有效值为Ea V，则曲线b表示的交变电动势有效值为5 V故D选项错误答案：AC6(多选)(2016届河南省开封市模拟)实验室里的交流发电机可简化为如图所示的模型，正方形线圈在水平匀强磁场中，绕垂直于磁感线的OO轴匀速转动今在发电机的输出端接一个电阻 R 和理想电压表，并让线圈每秒转25圈，读出电压表的示数为10 V已知R10 ，线圈电阻忽略不计，下列说法正确的是()A线圈位于图中位置时，线圈中的瞬时电流为零B从中性面开始计时，线圈电流瞬时值表达式为isin50t(A)C流过电阻R的电流每秒钟方向改变50次D电阻R上的热功率等于20 W 解析：线圈位于图中位置时，产生的瞬时电流最大，A选项错误；根据欧姆定律可知，线圈中的电流I1 A，电流的最大值为ImI A，线圈转动的角速度2n50 rad/s，从中性面开始计时，线圈电流的瞬时值为Isin50t，B选项正确；周期T0.04 s，一个周期内电流方向改变两次，故流过电阻R的电流每秒钟方向改变50次，C选项正确；根据热功率公式得，电阻R上的热功率PI2R100 W，D选项错误答案：BC7(多选)(2016届孝感市模拟)如右图所示，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于水平方向的匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R.线框绕与cd重合的竖直固定转轴以角速度从中性面开始匀速转动，线框转过时的感应电流为I，下列说法正确的是()A线框中感应电流的有效值为2IB线框转动过程中穿过线框的磁通量的最大值为C从中性面开始转过 的过程中，通过导线横截面的电荷量为D线框转一周的过程中，产生的热量为解析：线圈沿与磁场方向垂直的轴做匀速转动，产生正弦式交变电流，感应电动势的最大值EmBS，感应电流的最大值Im，感应电动势的瞬时值为eBSsint，感应电流的瞬时值为I，其中t时，电流瞬时值为I，联立解得电流的有效值为I，A选项错误；线框转动过程中穿过线框的磁通量的最大值为mBS，B选项正确；从中性面开始转过的过程中，通过导线横截面的电荷量为qIt，C选项正确；线框转一周的过程中，产生的热量Q，故D选项错误答案：BC8(多选)(2016届东莞期末)图甲是小型交流发电机的示意图，在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁场方向垂直的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图乙所示发电机线圈内阻为10 ，外接一只电阻为100 的灯泡，不计电路的其他电阻，则()At0时刻线圈平面与中性面垂直B每秒钟内电流方向改变100次C灯泡两端的电压为20 VD00.01 s时间内通过灯泡的电量为0解析：当线框经过中性面时，通过线圈的磁通量最大，感应电动势为零，故t0时刻，线框位于中性面，A选项错误；感应电动势的周期为T0.02 s，一个周期内电流方向改变2次，故每秒钟电流方向改变100次，B选项正确；感应电动势的最大值为31.1 V，有效值为22 V，根据闭合电路欧姆定律可知，灯泡两端的电压为UE20 V，C选项正确；根据电荷量公式qn可知，00.01 s时间内通过灯泡的电量为q0.001 8 C，D选项错误答案：BC9如图所示，矩形线圈abcd，面积为S，匝数为N，线圈电阻为R，在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度匀速转动(P1以ab边为轴，P2以ad边中点与bc边中点的连线为轴)，当从线圈平面与磁场方向平行开始计时，线圈绕过90的过程中，绕P1和P2轴转动产生的交流电的电流大小、电荷量及焦耳热分别为I1、q1、Q1及I2、q2、Q2，则下列判断正确的是()A线圈绕P1和P2轴转动时电流的方向相同，都是abcd Bq1q2CI1I2 DQ1Q2解析：在匀强磁场中，线圈绕着垂直磁场方向的不同轴转动时，感应电动势相同，根据右手定则可知，感应电流为dcba，A选项错误；从线圈平面与磁场方向平行开始计时，线圈绕过90的过程中，磁通量的变化量相同，故产生的电荷量相等，B选项错误；线圈转动的角速度相同，故产生的热量相等，D选项错误；感应电动势的瞬时值为eNBSsint，感应电流最大值为Im，有效值为I，联立解得I，C选项正确答案：C10(2016届天津模拟)将硬导线中间一段折成半圆形，使其半径为R，让它在磁感应强度为B、方向如图所示的磁场中绕轴MN匀速转动，转速为n，导线在a、b两处通过电刷与外电路连接，外电路接有额定功率为P的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余部分电阻不计，求灯泡的电阻r.解析：小灯泡正常发光，电压等于额定电压，线框没有电阻，灯泡的电压等于感应电动势的有效值线圈转动产生感应电动势的最大值EmBSB2R2n，有效值E，电功率P，联立解得灯泡的电阻r.答案：11如图甲所示，长、宽分别为L1、L2的矩形金属线框位于竖直平面内，其匝数为n，总电阻为r，可绕其竖直中心轴O1O2转动线框的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D(集流环)焊接在一起，并通过电刷和定值电阻R相连线框所在空间有水平向右均匀分布的磁场，磁感应强度B的大小随时间t的变化关系如图乙所示，其中B0、B1和t1均为已知在0t1的时间内，线框保持静止，且线框平面和磁场垂直；t1时刻后线框在外力的驱动下开始绕其竖直中心轴以角速度匀速转动求： (1)0t1时间内通过电阻R的电流大小；(2)线框匀速转动后，在转动一周的过程中电流通过电阻R产生的热量；(3)线框匀速转动后，从图甲所示位置转过90的过程中，通过电阻R的电荷量解析：(1)0t1时间内，线圈的面积不变，磁感应强度线性变化，属于感生电动势的类型，根据法拉第电磁感应定律，EnnL1L2nL1L2，根据闭合电路欧姆定律得通过电阻R的电流为InL1L2.(2)线圈匀速转动，属于动生电动势的类型，根据交变电流的产生原理可知，产生的电流是正弦式交流电，最大值EmnB1L1L2，有效值EnB1L1L2，电流通过电阻R产生的热量Q2Rt2R.(3)电荷量的计算需要使用平均值，线圈匀速转动90的过程中，平均感应电动势EnnB，流过电阻R的平均电流I，则通过电阻R的电荷量qIt.答案：(1)nL1L2(2)(3)12(2016届成都月考)某兴趣小组设计了一种发电装置，如图1所示在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角均为，磁场均沿半径方向匝数为N的矩形线圈abcd的边长abcdL，bcad2L.线圈以角速度绕中心轴匀速转动，bc和ad边同时进入磁场在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直线圈的总电阻为r，外接电阻为R.求： (1)从图1所示位置开始计时，在坐标系中画出一个周期内流过电阻R的电流随时间变化的图象；(要求正确标示出相应的纵坐标)(2)外力推动线圈转动一周需要做多少功？解析：分析磁场的分布特点可知，线圈在磁场中匀速转动，产生恒定的感应电动势和感应电流，从图示位置开始计时，0时间内，线圈磁通量不变，没有感应电流产生，时间内，线圈bc边运动速度v，产生感应电动势EbcNBv2L，同理，线圈ad边产生感应电动势EadNBv2L，根据右手定则可知，bc边和ad边产生的感应电动势方向相同