2020版高考物理一轮复习第十一章交变电流（第1课时）课时作业（含解析）.docx

课时作业【基础练习】 一、交变电流的产生及变化规律1如图所示，矩形线圈abcd绕轴OO匀速转动产生交变电流，在图示位置开始计时，则下列说法正确的是()At0时穿过线圈的磁通量最大，产生的感应电流最大Bt(T为周期)时感应电流沿abcda方向C若转速增大为原来的2倍，则交变电流的频率是原来的4倍D若转速增大为原来的2倍，则产生的电流有效值为原来的4倍B解析：图示时刻，ab，cd边切割磁感线的有效速率为零，产生的感应电动势为零；根据线圈的转动方向，确定时线圈的位置，用右手定则可以确定线圈中的感应电流沿abcda方向；若转速增大为原来的2倍，由2f知频率为原来的2倍；根据EmnBS，E，I可知当转速为原来2倍，电流有效值变为原来的2倍2(多选)如图所示，是一个匝数n10匝的闭合线圈在匀强磁场中沿垂直于磁场方向的固定轴转动时，通过线圈平面的磁通量随时间变化的图像关于线圈中的感应电动势及感应电流，以下说法正确的是()A在t10.1 s时，线圈中的感应电动势最大B在t20.2 s时，线圈中的感应电动势最大C在t30.3 s时，线圈中的感应电流改变方向D在t40.4 s时，线圈中的感应电流改变方向BC解析：由题图可知，在t10.1 s时，线圈中的磁通量最大，但变化率为零，感应电动势为零；在t20.2 s时，线圈中的磁通量为零，磁通量变化最快，感应电动势最大；在t30.3 s时，线圈中磁通量又达到最大值，前后时刻电流方向发生改变；t40.4 s 时，线圈中的感应电流的方向不变3(多选)如图所示，一个单匝矩形导线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO匀速转动，转动周期为T0.线圈产生的电动势的最大值为Em，则()A线圈产生的电动势的有效值为EmB线圈转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为C线圈转动过程中磁通量变化率的最大值为EmD经过2T0的时间，通过线圈电流的方向改变2次BC解析：电动势的有效值为E；电动势的最大值EmBSm，所以穿过线圈的磁通量的最大值m；由E得磁通量变化率的最大值即为电动势的最大值；一个周期内电流的方向改变两次，两个周期内改变4次4(2017山西五校四联，19)(多选)如图甲所示，一台线圈内阻为2 的小型发电机外接一只电阻为10 的灯泡，发电机内匀强磁场的磁感应强度为T，线圈的面积为0.01 m2，发电机正常工作时灯泡的电流i随时间t变化的正弦规律图像如图乙所示下列说法正确的是()At0.05 s时，穿过线圈的磁通量为零Bt0.05 s时，理想交流电压表的示数为30 VC发电机内线圈的匝数为240D发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为9 JAB解析：由图乙可知t0.05 s时，发电机的输出电流为最大值，此时线圈平面与中性面垂直，磁通量为零，A正确由图乙可知电流的有效值I3 A，理想交流电压表的示数U310 V30 V，B项正确由图乙可知，电流最大值为3 A，则发电机产生的感应电动势最大值EmnBS(2 10 )3 A36 V，又BT，S0.01 m2，10 rad/s，得n360，C项错误Q3221 J18 J，D项错误二、有效值的理解与计算5图甲中，A、B两点间接直流稳压电源，UAB100 V，R140 ，滑动变阻器总电阻R20 ，滑片处于变阻器正中位置；图乙中，自耦变压器输入端a、b接交流稳压电源，其电压有效值Uab100 V，滑片处于线圈正中位置，R240 .若R1和R2的发热功率分别为P1和P2，则P1和P2的关系为()AP1P2 B.C. D.C解析：图甲中，R1两端的电压为U180 V，图乙中，R2两端的电压为U2200 V，所以，选项C正确6(多选)图(甲)为一正弦式交变电流的图像，图(乙)为一方波交变电流的图像以下关于这两个交变电流的说法中正确的是()A两种交变电流的有效值均为 AB图(甲)表示的交变电流的瞬时值的表达式为i2sin 10t(A)C两种交变电流分别通过同一只电阻，在各自的一个周期内，在该电阻上产生的热量之比为Q甲Q乙23D图(甲)表示的交变电流经过一个理想二极管后有效值为1 ACD解析：从题图上可以看出，正弦式交变电流的峰值是2 A，周期是0.4 s；而方波交变电流的峰值也是2 A，周期则为0.3 s正弦式交变电流的有效值为I1 A，方波交变电流的有效值I22 A；正弦式交变电流瞬时值的数学表达式为i2sin 5t(A)；将两种不同的交变电流分别通过同一个电阻的时候，由于热量的计算要用电流的有效值，所以有Q甲IRT1，Q乙IRT2，代入数据可得Q甲Q乙23；由于二极管的单向导电性，t轴以下(或上)的图线消失了，则()2RI2RT，I1 A.7如图(甲)所示为一种调光台灯的电路示意图，它通过双向可控硅电子元件实现了无级调节亮度给该台灯接220 V的正弦式交变电流后加在灯管两端的电压为如图(乙)所示的周期性电压(每个周期的前半部分为一正弦函数完整波形的前段)，则此时交流电压表的示数为()A220 V B110 V C. V D. VB解析：根据有效值定义有T，解得U110 V.三、交变电流“四值”的理解和应用8(多选)如图所示，面积为S、匝数为N、电阻为r的正方形导线框与阻值为R的电阻构成闭合回路，理想交流电压表并联在电阻R的两端线框在磁感应强度为B的匀强磁场中，以与电路连接的一边所在直线为轴垂直于磁场以角速度匀速转动，不计其他电阻，则下列说法正确的是()A若从图示位置开始计时，线框中感应电动势的瞬时值为eNBSsin tB线框通过中性面前后，流过电阻R的电流方向将发生改变，1秒钟内流过电阻R的电流方向改变次C线框从图示位置转过60的过程中，通过电阻R的电荷量为D电压表的示数跟线框转动的角速度大小无关ABC解析：从图示位置开始计时，即从线框处于中性面位置开始计时，感应电动势瞬时值eNBSsin t，选项A正确；线框通过中性面前后，流过电阻R的电流方向发生改变，每转1周电流方向改变2次，1秒钟内线框转动圈数为，故流过电阻R的电流方向改变2次，选项B正确；线框从图示位置转过60的过程中，通过电阻R的电荷量qttN，而BSBS，故q，选项C正确；电压表的示数U，而E，故U，选项D错误9(2018沈阳质量检测)在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图(甲)所示，产生的交变电动势随时间变化规律的图像如图(乙)所示，已知发电机线圈内阻为1.0 ，外接一只电阻为9.0 的灯泡，则()A电压表V的示数为20 VB电路中的电流方向每秒改变5次C灯泡实际消耗的功率为36 WD电动势随时间变化的瞬时值表达式为e20cos 5t(V)C解析：由(乙)图知电动势峰值为20 V，周期为0.2 s，所以有效值为20 V，角速度10 rad/s，电压表测的是路端电压UR9.0 V18 V；交变电流的频率f5 Hz，每一周期电流方向改变两次，所以每秒改变10次；灯泡实际消耗功率为P W36 W；电动势瞬时值表达式e20cos 10t(V)10(2017郑州一模)图(甲)为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴OO匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与R10 的电阻连接，与电阻R并联的交流电压表为理想电表，示数是10 V图(乙)是矩形线圈磁通量随时间t变化的图像，则()A电阻R上的电功率为20 WB0.02 s时R两端的电压瞬时值为零CR两端的电压u随时间t变化的规律是u14.1cos 100t(V)D通过R的电流i随时间t变化的规律是icos 50t(A)C解析：电压表上的示数为有效值，故可知电阻R上的电功率为P10 W；由(乙)图可知，0.02 s时磁通量为0，但磁通量的变化率是最大的，故此时的电压瞬时值最大；由于磁通量按正弦规律变化，则电动势必按余弦规律变化，且电压最大值为10 V，100 rad/s，所以R两端的电压u随时间t变化的规律是u14.1cos 100t(V)；同理可知通过R的电流i随时间t变化的规律是i1.41cos 100t(A)11(2017石家庄一模)如图所示为小型旋转电枢式交流发电机原理示意图，电阻r1 的矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴OO匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与电路连接，滑动变阻器R的最大阻值为6 ，滑片P位于滑动变阻器距下端处，定值电阻R12 ，其他电阻不计，线圈匀速转动的周期T0.02 s闭合开关S，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转动过程中理想电压表示数是5 V下列说法正确的是()A电阻R1消耗的功率为WB0.02 s时滑动变阻器R两端的电压瞬时值为零C线圈产生的交流电动势e随时间t变化的规律是e6sin 100t(V)D线圈从开始计时到s的过程中，通过R1的电荷量为 CD解析：外电路总电阻为R外R4 1 5 ，所以形成闭合回路的电流为IA1 A故流过R1的电流I10.5 A，所以P1IR10.522 W0.5 W，A项错误线圈产生的交流电动势的有效值为EUIr6 V，线圈从图示位置开始计时，100 rad/s，产生的交流电动势的瞬时值表达式为e6cos 100t (V)，C项错误t0.02 s时，电动势有最大值，B项错误线圈从开始计时到s即0的过程中，通过R1的电荷量q1n C C，D项正确【素能提升】12如图所示，矩形线圈abcd与可变电容器C、理想电流表A组成闭合电路线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动，转动的角速度100 rad/s.线圈的匝数N100匝，边长ab0.2 m、ad0.4 m，电阻不计磁场只分布在bc边的左侧，磁感应强度大小B T，电容器放电时间不计下列说法正确的是()A该线圈产生的交流电动势峰值为50 VB该线圈产生的交流电动势有效值为25 VC电容器的耐压值至少为50 VD电容器的电容C变大时，电流表的示数变小B解析：该线圈产生的交流电动势峰值EmNBS50 V；因为该线圈产生的交变电流不是完整的正弦式交变电流，只有一半，所以根据有效值的定义T，E，联立解得电动势有效值E25 V；电容器的耐压值至少为50 V；电容器的电容C变大时，由QEmC可知，电容器充电电量增大，电容器的充放电电流增大13(多选)如图所示，某电路上接有保险丝、交流电压表、“220 V900 W”的电饭锅及“220 V200 W”的抽油烟机现接入u311sin 100t(V)的交流电，下列说法正确的是()A交流电压表的示数为311 VB1 s内流过保险丝的电流方向改变100次C电饭锅的热功率是抽油烟机的热功率的4.5倍D为保证电路正常工作，保险丝的额定电流不能小于5 ABD解析：由u311sin 100t (V)知，电压最大值Um311 V，f Hz50 Hz，1 s内电流方向改变100次，有效值为U220 V，故选项A错误，B正确；电饭锅的功率为抽油烟机总功率的4.5倍，但抽油烟机不是纯电阻元件，其热功率小于200 W，故选项C是错误的；电路正常工作时的总功率P1100 W，有I A5 A，故选项D正确14如图甲所示，一固定的圆形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀磁场已知线圈的匝数n100匝，电阻r1.0 ，面积S0.040 m2，小灯泡的电阻R9.0 ，磁场的磁感应强度按如图乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式为eEmcost，其中T为磁场变化的周期不计灯丝电阻随温度的变化(1)求线圈中产生的