高考物理 101交变电流的产生和描述领航规范训练.doc

2014届高考物理领航规范训练：10-1交变电流的产生和描述1图中闭合线圈都在匀强磁场中绕虚线所示的固定转轴匀速转动，能产生正弦式交变电流的是()答案：abd2矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的转轴匀速转动，产生的交流电动势的最大值为em.设t0时线圈平面与磁场平行，当线圈的匝数增加一倍，转速也增大一倍，其他条件不变时，交流电的电动势为()ae2emsin 2tbe4emsin 2tceemsin 2t de4emcos 2t解析：emnbs所以当s和都增大一倍时，电动势的最大值增大到原来的4倍，再考虑到，相位与的关系所以选项d正确答案：d3一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如下图甲所示，则下列说法中正确的是()at0时刻线圈平面与中性面垂直bt0.01 s时刻的变化率达到最大c0.02 s时刻感应电动势达到最大d该线圈相应的感应电动势图象如图乙所示解析：由t图知，在t0时，最大，即线圈处于中性面位置，此时e0，故a、d两项错误；由图知t0.04 s，在t0.01 s时，0，最大，e最大，则b项正确；在t0.02 s时，最大，0，e0，则c项错答案：b4电阻r1、r2和交流电源按照图甲所示方式连接，r110 ，r220 .合上开关s后，通过电阻r2的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图乙所示，则()a通过r1的电流的有效值是1.2 abr1两端的电压有效值是6 vc通过r2的电流的有效值是1.2 adr2两端的电压有效值是6 v解析：由题图知流过r2交流电电流的最大值i2m0.6 a，故选项c错误；由u2mi2mr212 v，选项d错误；因串联电路电流处处相同，则i1m0.6 a，电流的有效值i10.6 a，故a项错误；由u1i1r16 v，故选项b正确答案：b5(2012高考北京卷)一个小型电热器若接在输出电压为10 v的直流电源上，消耗电功率为p；若把它接在某个正弦交流电源上，其消耗的电功率为.如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为()a5 v b5 vc10 v d10 v解析：设电热器电阻为r，正弦交流电源的电压有效值为u效，接10 v直流电源时，p；接交流电源时，联立得u效5 v，故最大值umu效10 v，c选项正确答案：c6如图所示，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图甲、乙中的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u0b第二次灯泡两端的电压有效值是u0c第一次和第二次灯泡的电功率之比是29d第一次和第二次灯泡的电功率之比是15解析：第一次所加正弦交流电压的有效值u1u0，a项正确；设第二次所加交流电压的有效值为u2，则根据有效值的含义有t，解得u2u0，b项错；根据电功率的定义式p可知，p1p215，c项错、d项正确答案：ad7(2011高考安徽卷)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：扇形闭合导线框切割磁感线的有效长度始终是半径l，各点的平均速度v，导线框进磁场和出磁场时有感应电流产生，由法拉第电磁感应定律和有效值的定义有：e，i2rt，可得i，故d正确，a、b、c错误答案：d8(2013山西四校联考)如图所示，电阻为r的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以某一角速度匀速转动t0时，线圈平面与磁场垂直，各电表均为理想交流电表，则()at0时，线圈中的感应电动势最大b1 s内电路中的电流方向改变了次c滑片p向下滑动时，电压表的读数不变d线圈匀速运动的角速度变大时，电流表的读数也变大解析：由题意可知：线圈在t0时处于中性面位置，感应电动势最小为0，a错；1 s内线圈转过圈，每一圈电流方向改变两次，所以电流方向改变次数为，b错；电压表测量的是路端电压，p向下滑时，外电阻r阻值增加，电压表示数增大，c错；线圈转动速度增大时，由ebs得，感应电动势有效值增加，电流有效值也增加，即电流表示数增加，d对答案：d9(2011高考四川卷)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e4costd任意时刻穿过线圈的磁通量为sin t解析：从线圈平面平行于磁感线开始计时，正弦式交变电流的感应电动势的一般表达式为eemcos ，且该式的成立与转轴的位置无关(转轴平行于磁感线的情况除外)，则感应电流icos ，由题给条件有：1，em4 v，则im2 a，i有效 a，电功率pir4 w，所以a正确、b错误e4cos t4cost，即c正确由embsm得m，故sint，即d错误答案：ac10(2012江苏无锡模拟)如图所示，面积s0.5 m2，匝数n100匝，内阻r2.0 的矩形线圈放在磁感应强度为b0.02 t的匀强磁场中，使它绕垂直于磁场的oo轴以角速度100 rad/s匀速转动，线圈通过电刷与一个阻值r20 的电阻连接，v为交流电压表求：(1)线圈从图示位置转过60时，交流电压表v的读数；(2)线圈从图示位置转过90的过程中，电阻r中通过的电荷量解析：(1)由题意知，交变电流电动势的最大值为emnbs1000.020.5100 v314 v有效值e v222 v交流电压表的示数为有效值，则示数ue222 v.(2)线圈从图示位置转过90的过程中，感应电动势的平均值为n，平均电流，通过电阻r的电荷量qt联立解得qnn，代入数据，得q100 c0.045 c.答案：(1)222 v(2)0.045 c11电压u120sin t v，频率为50 hz的交变电流，把它加在激发电压和熄灭电压均为u060 v的霓虹灯的两端(1)求在一个小时内，霓虹灯发光时间有多长？(2)试分析为什么人眼不能感到这种忽明忽暗的现象？解析：(1)如图所示，画出一个周期内交变电流的ut图象，其中阴影部分对应的时间t1表示霓虹灯不能发光的时间，根据对称性，一个周期内霓虹灯不能发光的时间为4t1当uu060 v时，由u120sin t，求得：t1 s再由对称性知一个周期内能发光的时间：tt4t1 s4 s s再由比例关系求得一个小时内霓虹灯发光的时间为：t s2 400 s.(2)很明显霓虹灯在工作过程中是忽明忽暗的，而熄灭的时间间隔只有 s(如图中t2t3那段时间)，由于人的眼睛具有视觉暂留现象，而这个视觉暂留时间约为 s远大于 s，因此经过灯光刺激的人眼不会因为短暂的熄灭而有所感觉答案：(1)2 400 s(2)见解析12(2012高考安徽卷)图1是交流发电机模型示意图在磁感应强度为b的匀强磁场中，有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴oo转动，由线圈引出的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕oo转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻r形成闭合电路图2是线圈的主视图，导线ab和cd分别用它们的横截面来表示已知ab长度为l1，bc长度为l2，线圈以恒定角速度逆时针转动(只考虑单匝线圈)(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达式；(2)线圈平面处于与中性面成0夹角位置时开始计时，如图3所示，试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式；(3)若线圈电阻为r，求线圈每转动一周电阻r上产生的焦耳热(其它电阻均不计)解析：(1)矩形线圈abcd转动过程中，只有ab和cd切割磁感线，设ab和cd的转动速度为v，则v在t时刻，导线ab和cd因切割磁感线而产生的感应电动势均为e1bl1vy由图