【名师一号】高考物理一轮 101交变电流的产生和描述双基练 新人教版.doc

2014名师一号高考物理一轮双基练：10-1交变电流的产生和描述a级双基达标1.练图1011一个矩形线圈绕与匀强磁场垂直的oo轴逆时针转动，线圈的两条引线分别与a、b两半圆铜环相连，两个铜环通过滑动电刷连入电路，电路中仅有一个电阻r.如练图1011所示，在线圈转动过程中，通过r的电流()a大小和方向都不断变化b大小不断变化，方向从arbc大小和方向都不变d大小不断变化，方向从bra解析线圈中产生交流电，由于电刷交替与两铜环接触，流过r的电流方向不变根据右手定则可知，通过r的电流方向是bra.答案d2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(如练图1012所示)；第二次灯泡两端的电压变化规律如练图1012所示若图、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()练图1012a第一次，灯泡两端的电压有效值是u0/2b第二次，灯泡两端的电压有效值是3u0/2c第一、第二次，灯泡的电功率之比是2:9d第一、第二次，灯泡的电功率之比是1:5解析电源有效值uu0，a项错电源t，u u0，b项错p，则两次功率之比.即只有d项正确答案d3.练图1013将硬导线中间一段折成不封闭的正方形，边长为l，它在磁感应强度为b、方向如练图1013所示的匀强磁场中匀速转动，转速为n，导线在a、b两处通过电刷与外电路连接，外电路中有额定功率为p的小灯泡并正常发光，电路中除小灯泡外，其余部分的电阻不计，小灯泡的电阻应为()a. b.c. d.解析单匝正方形线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，将产生正弦式交流电，则电动势的最大值embl22nbl2，其有效值e，计算小灯泡的额定功率p要用其有效值，即p，r，故只有b选项正确答案b4在匀强磁场中，一矩形金属框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如练图1014所示，产生的交变电动势的图象如练图1014所示，则()练图1014at0.005 s时线框的磁通量变化率为零bt0.01 s时线框平面与中性面重合c线框产生的交变电动势有效值为311 vd线框产生的交变电动势频率为100 hz解析由图象知，该交变电流电动势峰值为311 v，交变电动势频率为f50 hz，c、d项错；t0.005时，e311 v，磁通量变化最快，t0.01 s时，e0，磁通量最大，线圈处于中性面位置，a项错，b项对答案b5.练图1015如练图1015所示的电路中，a是熔断电流i02a的保险丝，r是可变电阻，s是交流电源交流电源的内电阻不计，其电动势随时间变化的规律是e220sin314t v为了不使保险丝熔断，可变电阻的阻值应该大于()a110 b110 c220 d220 解析该交变电流电动势的有效值为u v220 v，故电阻的最小阻值rmin 110 .答案b6.练图1016(多选题)如练图1016所示，闭合的矩形导体线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴oo匀速转动，沿着oo方向观察，线圈沿逆时针方向转动已知匀强磁场的磁感应强度为b，线圈匝数为n，ab边的边长为l1，ad边的边长为l2，线圈电阻为r，转动的角速度为，则当线圈转至图示位置时()a线圈中感应电流的方向为abcdab线圈中的感应电动势为2nbl2c穿过线圈磁通量随时间的变化率最大d线圈ad边所受安培力的大小为解析当线圈转到图示的位置时，由右手定则可知线圈中感应电流的方向为adcba，故a项错误；当转到图示的位置时产生的电动势最大，由法拉第电磁感应定律可得，穿过线圈的磁通量的变化率最大此时电动势的大小为e2nbl2nbl1l2，b项错误，c项正确；线圈此时的感应电流大小为：i，所以ad边所受的安培力的大小为：fnbil2，代入i可得：f，d项正确答案cd7.练图1017如练图1017所示，线圈abcd的面积是0.05 m2，共100匝，线圈电阻为1 ，外接电阻r9 ，匀强磁场的磁感应强度b t，当线圈以300 r/min的转速匀速旋转时，求：(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；(2)线圈转过 s时，电动势的瞬时值多大？(3)电路中电压表和电流表的示数各是多少？解析(1)eemaxsintnbs2fsin2ft1000.052sin v50sin10t v.(2)当t s时，e50sin v43.3 v.(3)电动势的有效值为e v35.4 v，电流表示数i a3.54 a，电压表示数uir3.549 v31.86 v.答案(1)e50sin(10t) v(2)43.3 v(3)31.86 v3.54 ab级能力提升1.练图1018(多选题)如练图1018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 vd任意时刻穿过线圈的磁通量为sin wb解析线圈在匀强磁场中匀速转动时产生正(或余)弦式交变电流，因为从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，所以瞬时电动势表达式eemcost，当转过60时eemcos60，而i1 a，所以em4 v故电动势有效值e2 v，则线圈消耗功率p w4 w，则选项a正确；线圈中感应电流的有效值i a a，则选项b错误；因为em4 v，所以eemcost4cos v，则选项c正确；因为embs，所以mbs，所以任意时刻穿过线圈的磁通量为msintsin wb，所以选项d错误答案ac2.练图1019如练图1019所示，单匝矩形线圈放置在磁感应强度为b的匀强磁场中，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向垂直于纸面向里，线圈所围面积为s，线圈导线的总电阻为r.t0时刻线圈平面与纸面重合，且cd边正在向纸面外转动，则()a线圈中电流的瞬时值表达式为icostb线圈中电流的有效值ic线圈中电流的有效值id线圈消耗的电功率p解析回路中感应电动势最大值embs，电流最大值im，t0时为中性面，故瞬时值表达式isint.电流的有效值i，pi2r，故a、b、d项错误，c项正确答案c3(多选题)(2013宝鸡质检)如练图10110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式交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生的正弦式交流电的图象如图线b所示，以下关于这两个正弦式交流电的说法正确的是()练图10110a在图中t0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3:2c交流电a的瞬时值表达式为u10sin5t(v)d交流电b的最大值为5 v解析t0时刻穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，故电压为零，a项错读图得两次周期之比为2:3，由角速度得角速度与周期成反比，故b项正确读图得a的最大值为10 v，5，由交流电感应电动势瞬时值表达式eemsint(v)(从中性面开始计时)得，u10sin5t(v)，故c项正确交流电的最大值emnbs.所以根据两次角速度的比值可得，交流电b的最大值为10 v v，故d项错答案bc4.练图10111如练图10111所示，间距为l的光滑水平金属导轨，水平地放置在竖直方向的磁感应强度为b的匀强磁场中，一端接阻值为r的电阻质量为m的导体棒放置在导轨上，其电阻为r0.在拉力f作用下从t0的时刻开始运动，其速度随时间的变化规律为vvmaxsint，不计导轨电阻求：(1)从t0到t时间内电阻r产生的热量；(2)从t0到t时间内拉力f所做的功解析(1)导体棒产生的感应电动势eblvblvmaxsint，是正弦交变电流其有效值：e，在tt的时间内产生的热量qi2rt2r.(2)从t0到t的时间是周期，这段时间内棒的速度由0增至vmax，外力f做的功转化为棒的动能和在r及r0上产生的热量，由能量守恒定律得：w外mvq，q，所以这段时间外力f所做的功wmv.答案(1)(2)mv5电压u120sint 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？(已知人眼的视觉暂留时间约为 s)解析(1)如练答图1011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.练答图1011当uu060 v时，由u120sint v求得t1 s.再由对称性知一