【全程复习方略】高考物理一轮总复习 第十章 第1讲 交变电流的产生和描述 课时提能演练 新人教版(1).doc

交变电流的产生和描述(20分钟50分)一、选择题(本大题共5小题,每小题6分,共30分。每小题只有一个选项正确)1.交流发电机在工作时的电动势为e=e0sint,若将其电枢的转速提高1倍,其他条件不变,则其电动势变为()a.e0sint2b.2e0sint2c.e0sin2td.2e0sin2t【解析】选d。转速提高1倍,也就是角速度变为2,由e=nbssint得选项d对。2.(2013海南高考)通过一阻值r=100的电阻的交变电流如图所示,其周期为1s。电阻两端电压的有效值为()a.12 vb.410vc.15 vd.85v【解题指南】解答本题时应注意理解以下两点:(1)根据电流的热效应在一个周期内分段计算交变电流的有效值。(2)根据图像确定一个周期的时间。【解析】选b。根据图像,一个周期t=1s,设该交变电流的有效值为u,00.4s的时间间隔为t1=0.4s,0.40.5 s的时间间隔t2=0.1s,根据电流的热效应,由2(i12rt1+i22rt2)=u2tr,解得u=410v,b正确。【变式备选】电阻r1、r2和交流电源按照图甲所示方式连接,r1=10,r2=20。合上开关s后,通过电阻r2的正弦交变电流i随时间t的变化情况如图乙所示。则()a.通过r1的电流的有效值是1.2ab.r1两端的电压有效值是6vc.通过r2的电流的有效值是1.2ad.r2两端的电压有效值是62v【解析】选b。通过r1和r2的电流的有效值都是0.6a,故a、c错,r2两端的电压有效值是12v,故d错,r1两端的电压有效值是6v,故b正确。3.如图所示,图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦交流电的图像,当调整线圈转速后,所产生的正弦交流电的图像如图线b所示,以下关于这两个正弦交流电的说法错误的是()a.在图中t=0时刻穿过线圈的磁通量均为零b.线圈先后两次转速之比为32c.交流电a的瞬时值为u=10sin5t(v)d.交流电b的最大值为203v【解析】选a。由题图可知t=0时刻感应电动势为零,穿过线圈的磁通量最大,选项a错误;由题图可知ta=0.4s,tb=0.6s,线圈先后两次转速之比nanb=tbta=32,选项b正确;交流电a的瞬时值为u=umsin(2tat),得u=10sin5t(v),选项c正确;感应电动势最大值um=nbs=nbs(2t),所以umaumb=tbta,交流电b的最大值为203v,选项d正确。【总结提升】根据交变电流的图像可以确定的量(1)电流最大值;(2)周期t和频率f;(3)不同时刻交流电的瞬时值;(4)线圈处于中性面和电流最大值对应的时刻;(5)任意时刻线圈的位置和磁场的夹角。4.(2014福州模拟)如图所示,空间存在竖直向上磁感应强度为b0的匀强磁场,一质量为m、边长为d、总电阻为r的正方形均匀导线框平放在粗糙的水平地面上。在外力作用下让线框做如下运动:先让线框绕cd边(cd边固定)顺时针转动180,然后线框绕ab边(ab边固定)顺时针转动180如此不断重复,线框在地面上向右翻转,线框转动的角速度恒为。以开始运动时作为计时起点,用i表示线框中的电流(以abcda方向为正方向),用uab表示a、b两点间的电势差。下列图线中正确的是()【解析】选c。由楞次定律可判断,线框中的电流在以cd为轴转动时沿adcba,以ab为轴转动时沿abcda,故a、b均错误;当以cd为轴转动时,ab边相当于电源,电动势最大值em=bs=b0d2,e=emsint,uab=34e;当以ab为轴转动时,cd边相当于电源,此时uab=14e,故c正确、d错误。【变式备选】矩形线框在匀强磁场内匀速转动过程中,线框输出的交流电压随时间变化的图像如图所示,下列说法中正确的是()a.交流电压的有效值为362vb.交流电压的最大值为362v,频率为0.25 hzc.2 s末线框平面垂直于磁场,通过线框的磁通量变化最快d.1 s末线框平面垂直于磁场,通过线框的磁通量变化最快【解析】选b。由线框输出的交流电压随时间变化图像可知,交流电压的最大值为362v,频率为0.25 hz,b正确;有效值则为36v,a错误;2 s末线框产生的感应电动势为零,所以此时线框平面垂直于磁场,磁通量的变化率为零,c错误;1 s末线框产生的感应电动势最大,此时线框平面平行于磁场,通过线框的磁通量变化最快,d错误。5.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1a。那么下列说法正确的是()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e=4sin2ttd.任意时刻穿过线圈的磁通量为=tsin2tt【解题指南】解答本题应注意以下三点:(1)线圈从平行于磁场开始计时,其瞬时值表达式为余弦函数;(2)利用瞬时值表达式求出电动势的最大值、有效值;(3)利用磁通量的定义计算磁通量的表达式。【解析】选a。由于线圈从垂直于中性面启动,则瞬时值表达式可记为e=emcos,代入数据可知2=emcos60,得最大值em=4v,即有效值e=22v以及i=er=2a,功率为p=e2r=4 w,瞬时值表达式为e=4cos2tt。故a正确,b、c错误。再由em=nbs,则任意时刻穿过线圈的磁通量为=bssin=emnsin=4n2tsin=2tnsin2tt,可知d错误。二、非选择题(本大题20分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)6.(能力挑战题)如图所示,匀强磁场b=0.1t,所用矩形线圈的匝数n=100,边长ab=0.2m,bc=0.5m,以角速度=100rad/s绕oo轴匀速转动。当线圈平面通过中性面时开始计时,试求:(1)线圈中感应电动势的瞬时值表达式。(2)由t=0至t=t4过程中的平均电动势的大小。(3)该交变电流的电动势有效值是多少?【解析】(1)感应电动势的瞬时值e=nbssint,由题意可知:s=abbc=0.20.5m2=0.1m2(2分)em=nbs=1000.10.1100v=314 v(3分)所以e=314sin100tv(3分)(2)用e=nt计算t=0至t=t4过程中的平均电动势