2019版高考物理大一轮复习第11单元交变电流传感器作业手册10214.doc

第11单元 交变电流 传感器课时作业(二十八)第28讲交变电流的产生及描述时间 / 40分钟基础巩固1.2018北京丰台期末 如图K28-1所示,矩形线框置于磁场中,该磁场可视为匀强磁场,线框通过导线与电阻R构成闭合回路,线框在磁场中绕垂直于磁场方向的转轴逆时针匀速转动.下列说法正确的是()图K28-1A.线框通过图中位置瞬间,线框中的电流方向为ABCDAB.线框通过图中位置瞬间,穿过线框的磁通量最大C.线框通过图中位置瞬间,通过电阻R的电流瞬时值最大D.若使线框转动的角速度增大一倍,那么通过电阻R的电流的有效值变为原来的2.2017四川凉山诊断 图K28-2甲为一台小型发电机示意图,产生的感应电动势随时间的变化规律如图乙所示.已知发电机线圈的匝数为100匝,电阻r=2 ,外电路的小灯泡电阻恒为R=6 ,电压表、电流表均为理想电表.下列说法正确的是()图K28-2A.电压表的示数为4 VB.电流表的示数为0.5 AC.1 s内通过小灯泡的电流方向改变25次D.线圈在转动过程中,磁通量最大为 Wb3.(多选)2017天津卷 在匀强磁场中,一个100匝的闭合矩形金属线圈绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动,穿过该线圈的磁通量随时间按图K28-3所示正弦规律变化.设线圈总电阻为2 ,则()图K28-3A.t=0时,线圈平面平行于磁感线B.t=1 s时,线圈中的电流改变方向C.t=1.5 s时,线圈中的感应电动势最大D.一个周期内,线圈产生的热量为82 J4.一只电阻分别通入四种不同形式的电流,如图K28-4所示的图像分别表示这四种电流随时间变化的情况,在T=0.02 s内电阻产生的热量最多的是()图K28-45.2017贵州遵义航天中学模拟 如图K28-5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K28-5A.两次t=0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技能提升6.先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电,第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化(如图K28-6甲所示);第二次灯泡两端的电压随时间的变化规律如图乙所示.若甲、乙图中的U0、T所表示的电压、周期的数值是相同的,则以下说法正确的是()图K28-6A.第一次灯泡两端的电压有效值是B.第二次灯泡两端的电压有效值是C.第一、二两次灯泡的电功率之比是29D.第一、二两次灯泡的电功率之比是157.(多选)在如图K28-7所示电路中,电源的电压u=311sin 100t(V),A、B间接有“220 V440 W”规格的电暖宝、“220 V220 W”规格的抽油烟机、交流电压表及保险丝.下列说法错误的是()图K28-7A.交流电压表的示数为311 VB.电路要正常工作,保险丝的额定电流不能小于3 AC.电暖宝发热功率是抽油烟机发热功率的2倍D.抽油烟机1 min内消耗的电能为1.32104 J8.如图K28-8所示,单匝矩形闭合导线框abcd一半处于磁感应强度为B的有界匀强磁场中,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()图K28-8A.C.9.(多选)图K28-9甲为风力发电的简易模型,在风力的作用下,风叶带动与其固定在一起的磁铁转动,转速与风速成正比.在某一风速时,线圈中产生的正弦式交变电流如图乙所示,则()图K28-9A.交变电流的瞬对值表达式为i=0.6sin 10t(A)B.磁铁的转速为10 r/sC.风速加倍时电流的表达式为i=1.2sin 10t(A)D.风速加倍时线圈中电流的有效值为0.6 A10.(多选)如图K28-10所示,M为半圆形导线框,圆心为OM;N是圆心角为直角的扇形导线框,圆心为ON;两导线框在同一竖直平面(纸面)内,两圆弧半径相等;过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里.现使线框M、N在t=0时从图示位置开始分别绕过OM和ON且垂直于纸面的轴以相同的周期T逆时针匀速转动,则()图K28-10A.两导线框中均会产生正弦式交流电B.两导线框中感应电流的周期都等于TC.在t=时,两导线框中产生的感应电动势相等D.两导线框的电阻相等时,两导线框中感应电流的有效值也相等挑战自我11.某兴趣小组设计了一种发电装置,如图K28-11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ab=cd=l,bc=ad=2l,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)线圈切割磁感线时,感应电动势的大小Em;(2)线圈切割磁感线时,bc边所受安培力的大小F;(3)通过外接电阻的电流的有效值I.图K28-11课时作业(二十九)第29讲变压器远距离输电时间 / 40分钟基础巩固1.(多选)2017吉林调研 某兴趣小组用实验室的手摇发电机和一个近似理想的小变压器给一个灯泡供电,电路如图K29-1所示,当线圈以较大的转速n匀速转动时,额定电压为U0的灯泡正常发光,电压表示数是U1.已知线圈电阻是r,灯泡电阻是R,则()图K29-1A.变压器输入电压的瞬时值是u=U1sin 2nt(V)B.变压器的原、副线圈匝数比是U1U0C.电流表的示数是D.线圈中产生的感应电动势最大值是Em=U12.2018北京东城期末 如图K29-2所示,理想变压器的原线圈通过保险丝接在一个交变电源上,交变电压瞬时值随时间变化的规律为u=311sin 100t(V),副线圈所在电路中接有灯泡、电动机、理想交流电压表和理想交流电流表.已知理想变压器原、副线圈匝数比为101,灯泡额定功率为44 W,电动机线圈的电阻为1 ,电流表示数为3 A,各用电器均正常工作,则()图K29-2A.电压表示数为31.1 VB.电动机的输出功率为21 WC.变压器的输入功率为44 WD.通过保险丝的电流为30 A3.(多选)2017石家庄辛集中学测试 如图K29-3甲所示是一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的交变电压随时间变化的图像,现将该交流电接在如图乙所示的理想变压器原线圈的两端,V1、V2为理想交流电压表, R0为定值电阻,R为滑动变阻器.下列说法中正确的是()图K29-3A.该交变电压瞬时值的表达式为 u=220sin 100t(V)B.当t=1.510-2 s 时,线圈平面与磁场方向平行C.若只减少理想变压器原线圈的匝数,则变压器的输入功率将减小D.若只增大滑动变阻器接入电路中的阻值,则电压表V1与V2示数的比值将减小4.(多选)2017太原模拟 图K29-4为远距离输电示意图,其中T1、T2均为理想变压器,r是输电线的电阻,灯L1、L2相同且阻值不变.现保持变压器T1的输入电压不变,滑片P位置不变,当开关S断开时,灯L1正常发光,则()图K29-4A.仅闭合S,灯L1会变亮B.仅闭合S,输电线消耗的功率会变大C.仅将滑片P下移,输电线消耗的功率会变小D.仅将滑片P上移,电流表示数会变小能力提升5.一自耦变压器如图K29-5所示,环形铁芯上只绕有一个线圈,将其接在a、b间作为原线圈.通过滑动触头取该线圈的一部分,接在c、d间作为副线圈.在a、b间输入电压为U1的交变电流时,c、d间的输出电压为U2.在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中()图K29-5A.U2U1,U2降低 B.U2U1,U2升高C.U2U1,U2降低 D.U2U1,U2升高6.如图K29-6所示,接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L供电.如果将原、副线圈减少相同匝数,其他条件不变,则()图K29-6A.小灯泡变亮B.小灯泡变暗C.原、副线圈两端电压的比值不变D.通过原、副线圈电流的比值不变7.(多选)2017郑州预测 如图K29-7甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数之比为21,R1、R2为定值电阻,且R1=2R2,已知a、b两端电压u按图乙所示正弦规律变化.下列说法正确的是图K29-7A.电阻R2中的电流方向每秒钟改变100次B.电压表示数为110 VC.电阻R1、R2消耗的功率之比为14D.a、b两端与副线圈两端的电压之比为318.钳形电流测量仪的结构图如图K29-8所示,其铁芯在捏紧扳手时会张开,可以在不切断被测载流导线的情况下,通过内置线圈中的电流值I和匝数n获知载流导线中的电流大小I0.关于该钳形电流测量仪,下列说法正确的是()图K29-8A.该测量仪可测量直流电的电流B.载流导线中电流大小I0=C.若钳形部分铁芯没有完全闭合,测量出的电流将小于实际电流D.若将载流导线在铁芯上多绕几匝,钳形电流测量仪的示数将变小9.如图K29-9所示为某发电站电能输送示意图.已知发电机的输出电压、输电线的电阻及理想升压、降压变压器匝数均不变.若用户电阻R0减小,下列说法正确的是()图K29-9A.发电机的输出功率减小B.输电线上损失的功率减小C.用户得到的电压减小D.输电线上的输电电压减小10.2017山西模拟 如图K29-10所示,理想变压器的原、副线圈电路中接有规格相同的灯泡,原线圈电路接在电压有效值恒为U0的交变电源上.当S断开时,L1、L2、L3三只灯泡均正常发光;若闭合S,已知灯泡都不会损坏,且灯丝电阻不随温度变化,则()图K29-10A.灯泡L1变亮 B.灯泡L2变亮C.灯泡L3亮度不变D.灯泡L4正常发光挑战自我11.在如图K29-11甲所示的电路中,理想变压器原、副线圈匝数比为21.a,b两端电压与时间的关系如图乙所示,二极管可视为理想二极管,电表均为理想电表,电阻R=10 .下列说法正确的是()图K29-11A.电压表示数为4.5 VB.电压表示数为0C.电流表示数为0.9 AD.电路消耗功率为16.2 W12.(多选)2017西安长安一中模拟 如图K29-12甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数之比为101,B是原线圈的中心接头,原线圈输入的电压如图乙所示,副线圈电路中R1、R3为定值电阻,R2为NTC型热敏电阻(阻值随温度升高而减小),C为耐压值为70 V的电容器,所有电表均为理想电表.下列判断正确的是()图K29-12A.当单刀双掷开关与A连接,电阻R2所在处温度升高时,A1的示数变大,A2的示数减小B.当单刀双掷开关与B连接时,副线圈两端电压的频率变为25 HzC.当单刀双掷开关与B连接时,电容器C不会被击穿D.其他条件不变,单刀双掷开关由AB时,变压器的输出功率变为原来的教师详解(作业手册)课时作业(二十八)1.C解析 线框通过图中位置瞬间,穿过线框的磁通量为零,感应电动势最大,所以感应电流也最大,通过电阻R的电流瞬时值最大,故选项B错误,选项C正确;AB边和CD边切割磁感线产生感应电流,根据右手定则可知电流方向为ADCBA,故选项A错误;根据E=NBS可知,增大一倍,E也增大一倍,根据I=可知,通过电阻R的电流的有效值也增大一倍,故选项D错误.2.B解析 由图像可知,交变电动势的最大值为Em=4 V,有效值为E=4 V,根据闭合电路的欧姆定律可知U=6 V=3 V,A错误;电流表的示数为I= A=0.5 A,B正确;由图像可知,T=410-2 s,f=25 Hz,一个周期内电流方向改变2次,所以1 s内通过小灯泡的电流方向改变50次,C错误;根据Em=nBS可知m=BS= Wb,D错误.3.AD解析 t=0时,磁通量为零,线圈平面平行于磁感线,故A正确;每经过一次中性面(线圈垂直于磁感线,磁通量有最大值),电流的方向改变一次,t=1 s时,磁通量为零,线圈平面平行于磁感线,所以线圈中的电流方向不变,故B错误;t=1.5 s时,磁通量有最大值,但磁通量的变化率为零,根据法拉第电磁感应定律可知线圈中的感应电动势为零,故C错误;感应电动势最大值Em=NBS=Nm=4 V,有效值E= V,一个周期内线圈产生的热量Q=T=82 J,故D正确.4.D解析 对A选项,正弦式交变电流有效值I1= A,根据焦耳定律得Q1=RT=2RT(J);对B选项,电流有效值I2= A,根据焦耳定律得Q2=RT=2RT(J);对C选项,根据焦耳定律得Q3=RT=2.25RT(J);对D选项,对于方波电流,根据焦耳定律得Q4=4RT(J),故选项D正确.5.B解析 在t=0时刻,电动势均为零,磁通量变化率均为零,线圈平面一定处于中性面上,故选项A错误;由图可知,曲线a对应线圈的周期为410-2 s,曲线b对应线圈的周期为610-2 s,则由=可知,角速度与周期成反比,故角速度之比为32,故选项B正确;曲线a表示的交变电动势的频率fa=25 Hz,选项C错误;因曲线a、b对应的线圈角速度之比为32,曲线a表示的交变电动势最大值是15 V,根据Em=nBS得曲线b表示的交变电动势最大值是10 V,则有效值为U= V,选项D错误.6.D解析 第一次,灯泡两端的电压有效值为U1=,电功率P1=;第二次,设灯泡两端的电压有效值为U2,有T,解得U2=U0,电功率P2=,则P1P2=15,故选项A、B、C错误,选项D正确.7.ABC解析 由u=311sin 100t(V)可知电源电压的峰值Um=311 V,则其有效值U=220 V,故交流电压表的示数为220 V,选项A错误;流过电暖宝的电流为I1=2 A,流过抽油烟机的电流为I2=1 A,则流过保险丝的电流I=I1+I2=3 A,保险丝的额定电流为交变电流的有效值,故选项B错误;电暖宝是纯电阻用电器,而抽油烟机是非纯电阻用电器,故发热功率不是2倍关系,选项C错误;抽油烟机1 min内消耗的电能为W=Pt=1.32104 J,选项D正确.8.A解析 线框中产生的感应电动势的最大值为Em=BS,则线框中感应电流的有效值为I=.9.AD解析 根据图像可知交变电流的最大值为0.6 A,周期T=0.2 s,则=10 rad/s,故交变电流的瞬时值表达式为i=0.6sin 10t(A),A正确;交变电流的周期为T=0.2 s,故磁铁的转速为n=5 r/s,B错误;风速加倍时,角速度加倍,根据Em=nBS可知产生的感应电动势加倍,形成的感应电流加倍,故风速加倍时交变电流的表达式为i=1.2sin 20t(A),形成的感应电流最大值Im=1.2 A,故有效值为I= A,C错误,D正确.10.BC解析 设导线框半径为l,角速度为,两导线框切割磁感线时的有效长度始终等于圆弧半径,因此在产生感应电动势时其瞬时感应电动势大小始终为E=Bl2,但进磁场和出磁场时电流方向相反,所以线框中应该产生方波交流电,如图所示,A错误;由T=可知,两导线框中感应电流的周期相同,均为T,B正确;在t=时,两导线框均在切割磁感线,故两导线框中产生的感应电动势均为Bl2,C正确;对于线框M,有T,解得U有M=E,对于线框N,有T,解得U有N=E,故两导线框中感应电流的有效值并不相等,D错误.11.(1)2NBl2(2)(3)解析 (1)bc、ad边的运动速度v=故感应电动势Em=4NBlv=2NBl2.(2)电流Im=故ab边所受安培力F=2NBIml=.(3)一个周期内,有电流通过的时间t=T,R上消耗的电能W=Rt=I2RT解得I=.课时作业(二十九)1.BC解析 线圈以较大的转速n匀速转动时,有=2n,所以变压器输入电压的瞬时值表达式是u=U1sin 2nt(V),故A错误;原、副线圈两端电压与匝数成正比,所以变压器的原、副线圈的匝数比是U1U0,故B正确;理想变压器的输入功率和输出功率相等,灯泡正常发光时电功率为P=,所以输入功率为P=,电流表的示数是I1=,故C正确;由于线圈有内阻r,故线圈中产生的电动势有效值大于U1,最大值也就大于U1,故D错误.2.B解析 因为理想变压器原、副线圈匝数比为101,原线圈的交变电压的最大值是311 V,有效值为220 V,故副线圈的电压有效值为22 V,即电压表的示数为22 V,选项A错误;因为灯泡的额定功率为44 W,且正常工作,故通过灯泡的电流为2 A,通过电动机的电流为3 A-2 A=1 A,电动机的输出功率为P出=22 V1 A-(1 A)21 =21 W,选项B正确;变压器的输入功率为22 V3 A=66 W,选项C错误;通过保险丝的电流为=0.3 A,选项D错误.3.BD解析 由图甲可知,该交流电的频率为50 Hz,电压最大值为220V,故其瞬时值表达式为u=220sin 100t(V),选项A错误;由图甲可知,当t=1.510-2 s时,交变电压最大,由法拉第电磁感应定律可知,此时磁通量的变化率最大,穿过线圈的磁通量为零,故此时线圈平面与磁场方向平行,选项B正确;若只减少理想变压器原线圈的匝数,则副线圈两端的电压将升高,副线圈中的电流将增大,变压器的输出功率将变大,故输入功率将变大,选项C错误;若只增大滑动变阻器接入电路中的阻值,由题意可知,电压表V1的示数不发生变化,而副线圈电路中电流将减小,定值电阻R0两端的电压将减小,电压表V2的示数将增大,故电压表V1与V2示数的比值将减小,选项D正确.4.BD解析 仅闭合S,负载电阻减小,变压器T2副线圈电流增大,根据变流规律知,T2原线圈电流增大,即输电线上电流增大,损耗的电压U=Ir增大,损耗的功率P=I2r增大,T2的输入电压U3=U2-Ir减小,所以输出电压U4减小,即灯泡L1两端电压减小,变暗,故A错误,B正确;仅将滑片P下移,变压器T1副线圈匝数增加(n2增加),根据可知U2变大,所以变压器T2的输入电压U3增大,U4增大,根据I4=得负载电流增大,整个电路的电流增大, r消耗的功率会变大,故C错误;仅将滑片P上移,同理可得输电线的电流减小,电流表示数会变小,故D正确.5.C解析 根据变压器原、副线圈两端电压和线圈匝数的关系有,这里n2n1,所以U2U1.在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中,n2变小,n1不变,而原线圈两端电压U1也不变,因此U2降低,选项C正确.6.B解析 由变压器相关知识得,原、副线圈减去相同的匝数n后,有,0,说明变压器原、副线圈的匝数比变大,可得出C、D错误.由于原线圈电压恒定不变,则副线圈电压减小,小灯泡实际功率减小,小灯泡变暗,A错误,B正确.7.AD解析 由图乙可知,交流电的周期为0.02 s,所以电流方向每秒钟改变100次,A正确;设电压表示数为U2,流过R2的电流为I2=,则U=2U2+2R2, U2= V,B错误;根据P=I2R,电阻R1、R2消耗的功率之比为=12,C错误;a、b两端与副线圈两端的电压之比为=31,D正确.8.C解析 该测量仪是根据电磁感应原理制成的,故只可测量交流电的电流,选项A错误;根据I01=In,则载流导线中电流大小I0=In,选项B