（北京专用）2019版高考物理一轮复习 第十三章 交变电流电磁场与电磁波 第1讲 交变电流的产生和描述检测.doc

第1讲交变电流的产生和描述基础巩固1.(2016北京西城一模,16)如图所示,有一个电热器r,接在电压为u=311 sin 100t(v)的交流电源上。电热器工作时的电阻为100 ,电路中的交流电表均为理想电表。由此可知()a.电压表的示数为311 vb.电流表的示数为2.2 ac.电热器的发热功率为967 wd.交流电的频率为100 hz2.(2016北京海淀二模,18)如图甲所示,交流发电机的矩形金属线圈abcd的匝数n=100,线圈的总电阻r=5.0 ,线圈位于匀强磁场中,且线圈平面与磁场方向平行。线圈的两端分别与两个彼此绝缘的铜环e、f(集流环)焊接在一起,并通过电刷与阻值r=95 的定值电阻连接。现使线圈绕过bc和ad边中点、且垂直于磁场的转动轴oo以一定的角速度匀速转动。穿过线圈的磁通量随时间t变化的图像如图乙所示。若电路其他部分的电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。则下列说法中正确的是()a.线圈匀速转动的角速度为100 rad/sb.线圈中产生感应电动势的最大值为100 2 vc.线圈中产生感应电动势的有效值为100 vd.线圈中产生感应电流的有效值为2 a3.(2016北京朝阳二模,16)a、b是两个完全相同的电热器,a通以图甲所示的交变电流,b通以图乙所示的交变电流,则两电热器的电功率之比papb等于()a.21b.11c.21d.124.(2017北京东城期末,4)如图所示,一线圈在匀强磁场中匀速转动,当线圈平面转动至与磁场方向平行的位置时()a.穿过线圈的磁通量最小,磁通量的变化率最大b.穿过线圈的磁通量最大,磁通量的变化率最大c.穿过线圈的磁通量最小,磁通量的变化率最小d.穿过线圈的磁通量最大,磁通量的变化率最小5.(2017北京西城二模,16)某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如图所示。由图像可知()a.该交流电的周期为4 sb.该交流电的频率为50 hzc.该交流发电机线圈转动的角速度为100 rad/sd.电动势的瞬时值与时间的关系为e =100 sin 50t(v)6.(2017北京西城期末)在如图所示的电路中,l1、l2、l3是三盏相同的灯泡。当a、b两端接交流电6 v时,三盏灯的发光情况相同。若将a、b两端接直流电6 v时,稳定后观察到的现象是()a.三盏灯的亮度相同b.l1不亮,l2、l3的亮度相同c.l1不亮,l2比l3亮d.l1不亮,l3比l2亮7.(2017北京海淀期末)如图所示,位于竖直平面内的矩形金属线圈,边长l1=0.40 m、l2=0.25 m,其匝数n=100匝,总电阻r=1.0 ,线圈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r=3.0 的定值电阻相连接。线圈所在空间存在水平向右的匀强磁场,磁感应强度b=1.0 t,在外力驱动下线圈绕竖直固定中心轴o1o2匀速转动,角速度=2.0 rad/s。求:(1)电阻r两端电压的最大值;(2)从线圈通过中性面(即线圈平面与磁场方向垂直的位置)开始计时,经过14周期通过电阻r的电荷量;(3)在线圈转动一周的过程中,整个电路产生的焦耳热。8.如图所示,交流发电机的矩形金属线圈abcd的边长ab=cd=50 cm,bc=ad=30 cm,匝数n=100,线圈的总电阻r=10 ,线圈位于磁感应强度b=0.050 t的匀强磁场中,线圈平面与磁场方向平行。线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环e、f(集流环)焊接在一起,并通过电刷与阻值r=90 的定值电阻连接。现使线圈绕过bc和ad边中点且垂直于磁场的转轴oo以角速度=400 rad/s匀速转动。电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。求: (1)线圈中感应电流的最大值; (2)线圈转动过程中电阻r的发热功率;(3)从线圈经过图示位置开始计时,经过14周期时间通过电阻r的电荷量。综合提能1.(2017北京海淀期末)(多选)在电子技术中,从某一装置输出的交流信号常常既含有高频成分,又含有低频成分。为了在后面一级装置中得到高频成分或低频成分,我们可以在前面一级装置和后面一级装置之间设计如图所示的电路。关于这种电路,下列说法中正确的是()a.要使“向后级输出”端得到的主要是高频信号,应该选择图甲所示电路b.要使“向后级输出”端得到的主要是高频信号,应该选择图乙所示电路c.要使“向后级输出”端得到的主要是低频信号,应该选择图甲所示电路d.要使“向后级输出”端得到的主要是低频信号,应该选择图乙所示电路2.匀强磁场中有一长方形闭合导线框,分别以相同的角速度绕图a、b、c、d所示的固定转轴旋转,用ia、ib、ic、id表示四种情况下线框中电流的有效值,则()a.iaidb.iaibc.ibicd.ic=id3.电源是把其他形式能转化为电势能的装置。我们通常使用的电源有交流、直流之分。(1)法拉第发明了世界上第一台直流发电机法拉第圆盘发电机。如图1所示为其示意图,铜质圆盘竖直放置在水平向左的匀强磁场中,它可以绕水平轴在竖直平面内转动。当两个电刷分别位于圆盘的边缘和圆心处时,在圆盘匀速转动时产生的电流是稳定的。用导线将电刷与电阻r连接起来形成回路。已知匀强磁场的磁感应强度大小为b,圆盘半径为a,圆盘匀速转动时的角速度为,发电机内阻为r1。求电源电动势e,并判断通过电阻r的电流方向。图1(2)如图2所示为一个小型交流发电机的原理图,n匝矩形线圈处于磁感应强度大小为b的匀强磁场中,ab边、cd边分别连在两个滑环上,导体做的两个电刷分别压在滑环上。线圈ab边的边长为l1,bc边的边长为l2,总电阻为r2。线圈以恒定的角速度绕与磁场方向垂直的轴oo匀速转动。用导线将电刷与电阻r连接起来形成回路。回路中其他电阻不计。请你说明发电机线圈平面转至何位置时感应电动势具有最大值em,并推导此最大值的表达式。(3)若已知l1=2a,l2=a,求上述两个发电机分别为电阻r供电时,电阻r消耗的电功率之比。图2答案精解精析基础巩固1.b交流电表测量的是有效值,u=um2=220 v,故a错误;i=ur=2.2 a,故b正确;电热器的发热功率根据电压、电流的有效值计算,p=ui=484 w,故c错误;由u=311 sin 100t(v)可知,频率 f=2=50 hz,故d错误。2.d根据-t图像可知:t=10-2 s,m=bs=110-2 wb=2t=200 rad/s,a项错误;em=nbs=200 v,b项错误;e=em2=1002 v,c项错误;i=er+r=2 a,d项正确。3.a甲图电流有效值为i0,乙图电流有效值为i02,由p=i2r知,papb=21,a正确。4.a线圈平面与磁场方向平行时,磁通量为0,此时磁通量的变化率最大,故选a。5.d由图知t=410-2 s,f=1t=25 hz,=2t=50 rad/s,em=100 v,电动势的瞬时值与时间的关系为e=em sin t=100 sin 50t(v),d正确。6.c电容器通交流隔直流,所以将交流电换为直流电后,灯泡l1不亮;电感线圈l通直流阻交流,所以将交流电换为直流电后,电感线圈l对电流的阻碍作用减小,l2变亮;电阻对直流电和交流电的阻碍能力相同,l3亮度不变。故将交流电换为直流电后l1不亮,l2比l3亮,c选项正确。7.答案(1)15 v(2)2.5 c(3)157 j解析(1)线圈中感应电动势的最大值em=nbs,其中s=l1l2em=nbs=nbl1l2=20 v线圈中感应电流的最大值im=emr+r=5.0 a电阻r两端电压的最大值um=imr=15 v(2)设从线圈通过中性面时开始,经过14周期的时间t=t4=2此过程中线圈中的平均感应电动势e=nt=nbst通过电阻r的平均电流i=er+r=nbs(r+r)t通过电阻r的电荷量q=it=nbsr+r=2.5 c(3)线圈中感应电流的有效值i=im2=522 a线圈转动一周的过程中,电流通过整个回路产生的焦耳热:q热=i2(r+r)t=50 j157 j8.答案(1)3.0 a(2)405 w(3)7.510-3 c解析(1)线圈产生感应电动势的最大值em=nbabbc=300 v(1分)根据闭合电路欧姆定律可知,线圈中感应电流的最大值im=emr+r(1分)解得:im=3.0 a(1分)(2)通过电阻r的电流的有效值i=im2(1分)线圈转动过程中电阻r的热功率p=i2r(1分)解得:p=405 w(1分)(3)根据法拉第电磁感应定律有:e=nt=nbst(1分)根据闭合电路欧姆定律有:i=er+r=nbs(r+r)t(1分)解得:q=it=7.510-3 c(1分)综合提能1.bc电容器对交流电的作用是“通高频,阻低频”,电感器对交流电的作用是“通低频,阻高频”,甲图所示电路,高频信号从电容处通过,低频信号被输送到“向后级输出”端;乙图所示电路中,低频信号从电感器处通过,高频信号被输送到“向后级输出”端。故选b、c。2.d由图可知,在相等的时间内,a、b、c、d四种情况线框中磁通量的变化情况是一样的,故产生的感应电动势大小也是一样的,故有ia=ib=ic=id,即d正确。3.答案见解析解析(1)圆盘产生的电动势为e=bavv=12ae=12ba2根据右手定则可以判断:流过电阻r 的电流方向为从c到d。(2)当线圈平面转至与磁场方向平行位置时,线圈中的感应电动势最大设此时ab、cd边的线速度大小为v,则单匝线圈时