高考物理一轮复习 课时作业51 交变电流的产生与描述.doc

课时作业(五十一)交变电流的产生与描述基础训练1(2018河北保定定州期末)(多选)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势如图所示，则()at1时刻线圈中磁通量为零bt2时刻线圈中磁通量变化率最大ct3时刻线圈中磁通量最大dt4时刻线圈平面与磁场方向垂直答案：bc解析：t1时刻感应电动势为零，磁通量最大，此时线圈位于中性面，故a错误；t2时刻感应电动势最大，线圈平面与中性面垂直，故磁通量的变化率最大，故b正确；t3时刻感应电动势为零，线圈通过中性面，磁通量最大，故c正确；t4时刻线圈中感应电动势最大，磁通量变化率最大，线圈平面与中性面垂直，与磁感线平行，故d错误2(2018四川遂宁射洪月考)如图所示为一交流电电流随时间变化的图象，其中电流的正值为正弦曲线的正半周，其最大值为im；电流的负值的强度为im，则该交变电流的有效值为()a.im b. c.im d.im答案：c解析：设电流的有效值为i，取一个周期时间，由电流的热效应得：2r(1102 s)ir(1102 s)i2r2102，解得：iim，故选c.3(2018黑龙江哈六中模拟)两个完全相同的电热器，分别通以图甲、乙所示的峰值相等的矩形交变电流和正弦式交变电流，则这两个电热器的电功率之比p甲p乙等于()甲乙a.1 b21 c41 d11答案：b解析：矩形交变电流的有效值i1im，正弦式交变电流的有效值i2，根据电功率公式pi2r得p甲p乙iii221，故选项b正确4如图所示，实验室一台手摇交流发电机，内阻r1.0 ，外接r9.0 的电阻闭合开关s，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e10sin 10t(v)，则()a该交变电流的频率为10 hzb该电动势的有效值为10 vc外接电阻r所消耗的电功率为10 wd电路中理想交流电流表的示数为 a答案：b解析：根据题意知，转子转动的角速度10 rad/s，又2f，则该交变电流的频率f5 hz，选项a错误；该交变电流电动势的最大值em10 v，则有效值e10 v，选项b正确；根据欧姆定律可得，电路中电流有效值i1.0 a，即电流表的示数为1.0 a，电阻r所消耗的电功率pi2r9.0 w，选项c、d错误5(2018河南开封一模)如图所示，甲为一台小型发电机构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律如图乙所示发电机线圈内阻为1 ，外接灯泡的电阻为9 恒定不变，则下列说法中正确的是() a电压表的示数为6 vb发电机的输出功率为4 wc在1.0102 s时刻，穿过线圈的磁通量最大d在1.0102 s时刻，穿过线圈的磁通量变化率最大答案：c解析：由图象可知，发电机产生电压的最大值为6 v，电压的有效值是6 v，电压表测量的是灯泡两端的电压，所以电压表示数为6 v5.4 v，所以a错误由p知，p w3.24 w，所以b错误在t1102 s时刻，由图象可知此时的电动势为零，那么此时的磁通量应该最大，所以c正确感应电动势与磁通量的变化率成正比，该时刻磁通量的变化率为零，所以d错误6如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生的正弦交流电的图象如图线b所示以下关于这两个正弦交流电的说法中正确的是()a线圈先后两次转速之比为12b交流电a的电压瞬时值u10sin 0.4t(v)c交流电b的电压最大值为 vd在图中t0时刻穿过线圈的磁通量为零答案：c解析：产生的正弦交流电的周期之比为23，线圈先后两次转速之比为32，选项a错误；交流电a的周期为0.4 s，交流电a的电压瞬时值u10sin 5t(v)，选项b错误；由最大值nbs可知，二者最大值之比为32，交流电b的电压最大值为 v，选项c正确；在t0时刻感应电动势为零，穿过线圈的磁通量最大，选项d错误7(2018河南洛阳尖子生全市第二次联考)(多选)如图所示，矩形线圈面积为s，匝数为n，线圈电阻为r，在磁感应强度为b的匀强磁场中绕oo轴以角速度匀速转动，外电路电阻为r，下列判断正确的是()a电压表的读数为b当线圈由图示位置转过30的过程中，通过电阻r的电荷量为c在线圈转过一周的过程中，电阻r上产生的焦耳热为d当线圈由图示位置转过30时通过电阻r的电流为答案：ad解析：电动势的最大值emnbs，有效值e，电压表的示数为路端电压的有效值，解得ue，a正确；线圈转过30的过程中，通过电阻r的电荷量q，b错误；在线圈转过一周的时间内电阻r上产生的热量q，c错误；电流的最大值为im，电流的瞬时值表达式为iimsin t，从图示位置转过30时，t，此时的电流为i，d正确8(2018吉林长春质检)边长为a的n匝正方形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线且与线圈在同一平面内的对称轴匀速转动，转速为n，线圈所围面积内的磁通量随时间t变化的规律如图所示，图象中0为已知则下列说法正确的是()at1时刻线圈中感应电动势最大bt2时刻线圈中感应电流为零c匀强磁场的磁感应强度大小为d线圈中瞬时感应电动势的表达式为e2n0ncos 2nt答案：d解析：t1时刻线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为0，根据法拉第电磁感应定律可知此时线圈中感应电动势为0，a项错误；t2时刻线圈的磁通量为零，但磁通量的变化率最大，根据法拉第电磁感应定律可知此时线圈中感应电流为最大值，b项错误；磁通量与线圈匝数无关，根据磁通量的定义可得0ba2，b，c项错误；线圈中瞬时感应电动势的表达式为enbscos t2n0ncos 2nt，d项正确 能力提升9(2018安徽池州期末)一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示已知发电机线圈内阻为5.0 ，现外接一只电阻为95.0 的灯泡，如图乙所示，则()甲乙a电压表v的示数为220 vb电路中的电流方向每秒钟改变50次c灯泡实际消耗的功率为484 wd发电机线圈内阻每秒钟产生的电热为24.2 j答案：d解析：产生的感应电动势有效值为220 v，通过灯泡中的电流i2.2 a，电压表示数为uir2.295 v209 v，选项a错误；交变电流频率为50 hz，电路中的电流方向每秒钟改变100次，选项b错误；灯泡实际消耗的功率为pui2092.2 w459.8 w，选项c错误；发电机线圈内阻每秒钟产生的电热为qi2rt2.2251 j24.2 j，选项d正确10(2018山东潍坊实验中学三测)如图所示为某小型交流发电机的示意图，其矩形线圈abcd的面积为s0.03 m2，共有10匝，线圈总电阻为r1 ，线圈处于磁感应强度大小为 t的匀强磁场中，可绕与磁场方向垂直的固定对称轴oo转动，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路电阻r9 的连接在外力作用下线圈以10(rad/s)绕轴oo匀速转动，下列说法中正确的是()a电阻r的发热功率是3.6 wb交流电流表的示数是0.6 ac用该交流发电机给电磁打点计时器供电时，打点的时间间隔一定为0.02 sd如果将电阻r换成标有“6 v3 w”字样的小灯泡，小灯泡能正常工作答案：b解析：感应电动势最大值：emnbs10100.03 v6 v，电动势有效值：e6 v，电路中的电流：i a0.6 a，则交流电流表的示数是0.6 a，选项b正确；电阻r的发热功率是pri2r3.24 w，选项a错误；交流电的周期：t s0.2 s，则用该交流发电机给电磁打点计时器供电时，打点的时间间隔一定为0.2 s，选项c错误；如果将电阻r换成标有“6 v3 w”字样的小灯泡，小灯泡的电阻rl 12 ，小灯泡两端的电压ulrl12 v5.54 v，故小灯泡不能正常工作，选项d错误11(2018福建厦门一中月考)如图甲所示的电路，已知电阻r1r2r，和r1并联的d是理想二极管(正向电阻可视为零，反向电阻为无穷大)，在a、b之间加一个如图乙所示的交变电压(电压为正值时，uab0)由此可知()甲乙a在a、b之间所加的交变电压的周期为2 sb在a、b之间所加的交变电压的瞬时值表达式为u20sin 50t(v)c加在r1上电压的有效值为10 vd加在r2上电压的有效值为5 v答案：d解析：由题图乙可得交流电的周期t0.02 s，故a错误；电压最大值为um20 v，交变电压的瞬时值表达式为uumsin t20sin t(v)20sin 100t(v)，故b错误；当电压为正值时a点电位高于b点电位，二极管导通即r1被短路，r2两端电压为电源电压 v20 v，电压为负值时b点电位高于a点电位，二极管截止，r1、r2串联分压，设r1两端的电压有效值为u1，根据有效值的定义，一个周期内r1的电热为t，解得u15 v，同理可得r2两端的电压有效值u2，t，解得u25 v，故c错误，d正确12如图所示，矩形线圈的匝数为n，面积为s，内阻为r，绕oo轴以角速度做匀速转动在它从如图所示的位置转过90的过程中，下列说法正确的是()a通过电阻的电荷量为b通过电阻的电荷量为c外力所做的功为d外力所做的功为答案：d解析：流过电阻的电流平均值in，磁通量的变化量为bs，通过电阻的电量为qit，联立解得q，故a、b项错误；产生交流电的电压有效值为u，根据功能关系可知，外力做功和整个电路中产生的焦耳热相等，所以有wt，故c项错误，d项正确13某兴趣小组设计了一种发电装置，如图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