高考物理一轮复习 第十一章 交变电流 传感器 第一讲 交变电流的产生和描述课时作业.doc

第一讲 交变电流的产生和描述a组基础题一、单项选择题1.一边长为l的正方形单匝线框绕垂直于匀强磁场的固定轴转动，线框中产生的感应电动势e随时间t的变化情况如图所示已知匀强磁场的磁感应强度为b，则结合图中所给信息可判定()at1时刻穿过线框的磁通量为bl2bt2时刻穿过线框的磁通量为零ct3时刻穿过线框的磁通量变化率为零d线框转动的角速度为解析：t1时刻，感应电动势最大，穿过线框的磁通量应为零，a错误；t2时刻，穿过线框的磁通量最大为mbl2，b错误；t3时刻，感应电动势最大，则磁通量变化率也最大，c错误；交变电流的最大值为embl2，则，d正确答案：d2.(2017湖北重点中学联考)如图所示为某一线圈交流电的电流时间关系图象(前半个周期为正弦波形的)，则一个周期内该电流的有效值为()a.i0b.i0c.i0 d.i0解析：设电流的有效值为i，由i2rt()2r(2i0)2r，解得ii0.答案：b3(2017山东师大附中模拟)如图所示，一交流发电机的矩形线圈共有10匝，其电阻r2 ，面积是0.2 m2，在磁感应强度bt的匀强磁场中，若线圈从中性面位置开始绕垂直于磁场方向的对称轴oo以10 rad/s的角速度匀速转动，向r18 的电阻供电则以下说法中正确的是()a该线圈产生的是余弦式交变电流b线圈在转动过程中产生的最大感应电动势为40 vc线圈开始转动 s时流过电阻r的瞬时电流大小为 ad电阻r上消耗的电功率为9 w解析：由法拉第电磁感应定律可知，其产生的感应电动势(感应电流)将按照正弦规律变化，选项a错误；由于oo为线圈的对称轴，所以线圈产生的感应电动势的最大值应为emnbs20 v，选项b错误；线圈在转动过程中产生的感应电动势的瞬时值表达式为e20sin 10t v，所以其感应电流的瞬时值表达式为isin 10t a，故当t s时，流经电阻r的瞬时电流大小为isin(10)a a，选项c错误；流经r的电流的有效值为i a，所以电阻r上消耗的电功率为pi2r9 w，选项d正确答案：d4.(2015高考四川卷)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()a峰值是e0 b峰值是2e0c有效值是ne0 d有效值是ne0解析：由“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”知线圈产生正弦交流电矩形线圈产生感应电动势的最大值为2ne0，又“不计线圈电阻”，故发电机输出电压的最大值等于2ne0，有效值是最大值的，d对答案：d二、多项选择题5.(2016忻州模拟)如图所示，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，线圈转过60时的感应电流为1 a那么()a线圈消耗的电功率为4 wb线圈中感应电流的有效值为2 ac任意时刻线圈中的感应电动势为e4cos t (v)d任意时刻穿过线圈的磁通量为sint解析：线圈转动的角速度，线圈平面从与磁场方向平行开始计时，当转过60时，电流的瞬时值表达式为iimcos 601 a，解得im2 a，则正弦式交变电流的有效值为i a，b项错；线圈消耗的电功率pi2r4 w，a项正确；由欧姆定律可知，感应电动势最大值为emimr4 v，所以其瞬时值表达式为e4cos t (v)，c项正确；通过线圈的磁通量msin tmsin t，感应电动势的最大值embsm，m，联立解得sint，d项错答案：ac6.(2017沧州五校高三联考)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次解析：由交变电流有效值和最大值的关系可知线圈产生的电动势的有效值为em，选项a错误；由题意知线圈产生的电动势的最大值为embsbs，故线圈转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值bs，选项b正确；线圈转动过程中磁通量变化率的大小等于产生的感应电动势的大小，选项c正确；正弦式交变电流一个周期内电流方向变化两次，经过2t0的时间，通过线圈电流的方向改变4次，选项d错误答案：bc7如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()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：电流表的示数为交变电流的有效值10 a，a项正确；由可得，线圈转动的角速度为100 rad/s，b项错误；0.01 s时，电路中电流最大，故该时刻通过线圈的磁通量最小，即该时刻线圈平面与磁场平行，c项正确；根据楞次定律可得，0.02 s时电阻r中电流的方向自左向右，d项错误答案：ac8如图甲所示，一单匝圆形闭合导线框半径为r，线框电阻为r，连接一交流电流表(内阻不计)线框内充满匀强磁场，已知该磁场磁感应强度b随时间按正弦规律变化，如图乙所示(规定向下为b的正方向)，则下列说法正确的是()at0.005 s时线框中的感应电流最大bt0.01 s时线框中感应电流方向从上往下看为顺时针方向ct0.015 s时电流表的示数为零d00.02 s内闭合导线框上产生的热量为解析：t0.005 s时，磁感应强度最大，磁通量最大，而e0，a错误；t0.01 s时感应电流的方向与0.0050.01 s内电流方向相同，由楞次定律可知，感应电流的方向沿顺时针方向，b正确；t0.015 s时的瞬时电流为零，但电流表的示数为有效值，不等于零，c错误；线框中产生的感应电动势的最大值embs102r2，一个周期内产生的热量q0.020.02，d正确答案：bdb组能力题选择题9.(2017湖南怀化模拟)电阻为1 的矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电动势随时间变化的图象如图所示现把该交流电加在电阻为9 的电热丝上，则下列说法中正确的是()a线圈转动的角速度为31.4 rad/sb如果线圈转速提高1倍，电流不会改变c电热丝两端的电压u100 vd电热丝的发热功率p1 800 w解析：由图可以看出该交变电流的周期t0.02 s，则线圈转动的角速度100 rad/s314 rad/s，a错误；emnbs，转速提高1倍，电压的最大值变为原来的2倍，有效值、瞬时值都要发生变化，电流也会发生变化，b错误；电热丝两端的电压ue90 v，电热丝的发热功率p1 800 w，c错误，d正确答案：d10.如图所示，矩形线圈abcd与可变电容器c、理想电流表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bt.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，电流表的示数变小解析：该线圈产生的交流电动势峰值emnbs50 v，a项错误；因为该线圈产生的交流电不是完整的正弦式交流电，只有一半，所以根据有效值的定义得t，e，联立解得电动势有效值e25 v，b项正确；电容器的耐压值至少为50 v，c项错误；电容器的电容c变大时，容抗变小，电容器的充放电电流增大，d项错误答案：b11如图所示为一个经双可控硅调节后加在电灯上的电压，正弦式交变电流的每一个二分之一周期中，前面四分之一周期被截去，则现在电灯上电压的有效值为()aum b.c. d.解析：设电灯的阻值为r，正弦式交变电压的有效值与峰值的关系是u，由于一个周期内半个周期有交变电压，一个周期内交变电流产生的热量为q，设交变电压的有效值为u，由电流热效应得qt，所以该交变电压的有效值u，d正确答案：d12.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()a. b.c. d.解析：线框进入磁场和穿出磁场产生的感应电动势均为ebl2，产生感应电动势的时间均为，则一个周期产生的电热q()2r2i2rt，解得i，选d.答案：d13(多选)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(如图甲所示)；第二次灯泡两端的电压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b第二次，灯泡两端的电压有效值是c第一、第二次，灯泡的电功率之比是29d第一、第二次，灯泡的电功率之比是15解析：第一次，灯泡两端电压的有效值为u1，功率p1.第二次，设灯泡两端电压的有效值为u2，则t，解得u2u0，功率p2，则p1p215，故b、c错误，a、d正确答案：ad14(多选)(2017合肥模拟)传统的自行车发电机内部电路如图甲所示，驱动轴一端与自行车车轮相连，另一端连接条形永磁铁，车轮转动过程中，驱动轴带动磁铁在铁芯之间匀速转动，发电机线圈两端产生的交变电压波形如图乙所示已知波形图中正负尖峰电压分别为um和um.两个相邻正负尖峰电压所对应的时间差为t，发电机线圈匝数为n.以下判断正确的是()a驱动轴转动的角速度b线圈电压的有效值uc穿过线圈磁通量变化率的最大值kmd相邻两个向上尖峰时间内，线圈电压的平均