【志鸿优化设计】（安徽专用）高考物理一轮复习 第十章 交变电流第一节交变电流的产生和描述课时作业（含解析）.doc

课时作业30交变电流的产生和描述一、单项选择题1一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，的变化率最大ct0.02 s时刻，交流电动势最大d该线圈相应的交流电动势图象如图乙所示2(2012福州模拟)小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图所示，此线圈与一个r10 的电阻构成闭合电路。不计电路的其他电阻。下列说法正确的是( )a交变电流的周期为0.125 sb交变电流的频率为8 hzc交变电流的有效值为 ad交变电流的最大值为4 a3一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( )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产生的焦耳热为24.2 j4电学元件的正确使用，对电路安全工作起着重要作用。某电解电容器上标有“25 v,450 f”字样，下列说法中正确的是( )a此电容器在交流、直流电路25 v的电压时都能正常工作b此电容器只有在不超过25 v的直流电压下才能正常工作c当工作电压是直流25 v时，电容才是450 fd若此电容器在交流电压下工作，交流电压的最大值不能超过25 v5(2012马鞍山教学质量检测)如图所示，边长l0.2 m的正方形线圈abcd，其匝数n10，总电阻r2 ，外电路的电阻r8 ，ab边的中点和cd边的中点的连线oo恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度b1t，若线圈从图示位置开始计时，以角速度2 rad/s绕oo轴匀速转动。则以下判断中正确的是( )a在t s时刻，磁场穿过线圈的磁通量最大b闭合电路中感应电动势的瞬时表达式为e0.8 sin 2t(v)c从t0时到t s时刻，通过电阻r的电荷量q0.02 cd从t0时到t s时刻，电阻r上产生的热量为q3.2104 j6某n匝线圈，线圈所围面积为s，匀速转动的角速度为，线圈总电阻为r，外电路电阻为r，匀强磁场的磁感应强度为b。当线圈在外力作用下由图中位置匀速转动90过程中，下列说法正确的是( )a通过r的电荷量q为b通过r的电荷量q为c外力做的功w为d外力做的功w为7(2012合肥教学质量检测)一台发电机的结构示意图如图所示，其中n、s是永久磁铁的两个磁极，它们的表面呈半圆柱面形状。m是圆柱形铁芯，铁芯外套有一矩形线圈，线圈绕铁芯m中心的固定转轴匀速转动。磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径的辐向磁场。若从图示位置开始计时电动势为正值，下列图象中能正确反映线圈中感应电动势e随时间t变化规律的是( )8(2012北京理综)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二、非选择题9某集装箱吊车的交流电动机输入电压为380 v，则该交流电压的最大值为_ v。当吊车以0.1 m/s的速度匀速吊起总质量为5.7103 kg的集装箱时，测得电动机的电流为20 a，电动机的工作效率为_。(g取10 m/s2)10如图所示，在真空中速度v6.4107 m/s的电子束，连续地射入两平行极板间，极板长度为l8.0102 m，间距d5.0103 m。两极板不带电时，电子束沿两极板之间的中线通过，在极板上加50 hz的交变电压uu0sin t，如果所加电压的最大值u0超过某一值uc时，将开始出现以下现象：电子束有时能通过两极板，有时间断不能通过。(1)求uc的大小。(2)求u0为何值时才能使通过的时间t通跟间断的时间t断之比即t通t断21。11(2012安徽理综)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。(其他电阻均不计)参考答案1b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；由题图甲知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。2c解析：由图象可以看出，此交变电流的周期为0.250 s，电压的最大值um20 v。所以交变电流的频率为4 hz，a、b均错误；交变电流的最大值im2 a，有效值i a，c正确，d错误。3d解析：电动势的有效值为e v220 v，所以电流的有效值i a2.2 a，所以电压表的示数为uir2.295.0 v209 v，选项a错；交流电的频率为f50 hz，每个周期内电流方向改变2次，故每秒钟内电流方向改变100次，选项b错；灯泡实际消耗的功率为p灯i2r2.2295.0 w459.8 w，故选项c错；发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为qi2rt2.225.01 j24.2 j，选项d对。4b解析：电解电容器的极性是固定的，因此只能在直流电压下工作。25 v是电容器的耐压值，不能超过，所以选b。5c解析：t，t时，线圈中磁通量为零，a错；enbsin t1012sin 2t(v)0.4sin 2t(v)，b错；经过周期通过电路的电荷量q0.02 c，c正确；电路中电流的有效值i a。利用qi2r知道d错误。6d解析：求通过电阻r的电荷量，需用平均电流，而求平均电流必须知道平均感应电动势，所以采用定义式求电动势：线圈转过90平均感应电动势e，平均感应电流i，所以通过r的电荷量qit，a、b错，由能量关系可知外力做的功转化为焦耳热，而计算焦耳热需利用交流电的有效值，所以要先求最大值emnbs，产生的焦耳热q，c错，d对。7d解析：由题图可知，穿过线圈的磁通量显然不为零，且变化率不为零，据右手定则，线圈中将产生交变电流，大小不变，方向每转一周改变两次，d对。8c解析：该电热器接在10 v直流电源的时候，功率p，接在交流电源上的时候，可得，u有效5 v，umu有效10 v。9答案：38075%解析：对于正弦交流电umu380 v电动机的输出功率为p出mgv5.7 kw电动机的输入功率为p入ui7.6 kw电动机的工作效率为0.7575%。10答案：(1)91 v(2)105 v解析：电子通过平行板所用的时间t1.25109 s交变电压的周期t2.0102 s，则有tt。因此，电子通过平行板时，极板的电压及板间电场强度可看做是恒定不变的。电子在板间受恒力作用，电子将做相当于平抛运动的曲线运动。据平抛运动的规律at2，而a，所以uc91 v。从图中所示交变电压半个周期图象可知，为使题设通断关系成立，应让两极电压在t时达到两极电压uc，t两极电压uucsin t，得u0105 v。11答案：(1)e1bl1l2sin t(2)e2bl1l2sin(t0)(3)r2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