【红对勾】高考物理复习 课时作业29 交变电流的产生及描述.doc

课时作业29交变电流的产生及描述时间：45分钟满分：100分一、选择题(8864)1下图中不属于交变电流的是( )解析：根据交变电流的定义，大小和方向都随时间做周期性变化的电流是交变电流，a、b、c图中电流的大小、方向均随时间做周期性变化，是交变电流，d图中电流的方向不变，为直流电答案：d图12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1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 a解析：由图可知交变电流的周期t0.250 s，频率f4 hz，故选项a、b错误；交变电流的有效值ia a，故选项c正确；交变电流的最大值im a2 a，故选项d错误答案：c3如下图中各图面积均为s的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场b中以角速度匀速转动，能产生正弦交变电动势ebssint的图是()解析：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴(轴在线圈所在平面内)匀速转动，产生的正弦交变电动势为ebssint，由这一原则判断，a图和c图中感应电动势均为ebssint；b图中的转动轴不在线圈所在平面内；d图转动轴与磁场方向平行，而不是垂直答案：ac4一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动在转动过程中，线框中的最大磁通量为m，最大感应电动势为em，下列说法中正确的是()a当磁通量为零时，感应电动势也为零b当磁通量减小时，感应电动势也减小c当磁通量等于0.5m时，感应电动势等于0.5emd角速度等于em/m解析：根据正弦式电流的产生及其变化规律：当磁通量最大时，感应电动势为零；当磁通量减小时，感应电动势在增大；磁通量减为零时，感应电动势最大由此可知a、b项错误设从线框位于中性面开始计时，则有eemsint，式中embs.因mbs，故角速度，d项正确设e0.5em，则解出t/6.此时bscosbsm，所以c项错答案：d图25.如图2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sint解析：从线圈平面平行于磁感线开始计时，正弦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，em4v，则im2a，i有效a，电功率pi有效2r4w，所以a正确，b错误e4cost4cost，即c正确由embsm.得m，故sint，即d错误答案：ac6一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3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()图3a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钟产生的焦耳热为24.2 j解析：电动势的有效值为e v220 v，所以电流的有效值ia2.2 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对答案：d图47(2012杭州模拟)如图4所示，边长为l0.2 m的正方形线圈abcd，其匝数为n10、总电阻为r2 ，外电路的电阻为r8 ，ab的中点和cd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b1 t，若线圈从图示位置开始，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时刻，磁场穿过线圈的磁通量为零，但此时磁通量随时间变化最快b闭合电路中感应电动势的瞬时表达式e0.8 sin2t vc从t0时刻到t时刻，电阻r上产生的热量为q3.2104 jd从t0时刻到t时刻，通过r的电荷量q0.02 c解析：线圈在磁场中转动，emnbs0.4 v，b错当线圈平面与磁场平行时磁通量变化最快，a正确qri2rt2rt1.6103 j，c错qn002 c，d正确答案：ad图58如图5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象，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图象如图线b所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是()a线圈先后两次转速之比为32b两种情况在0.3 s内通过线圈的磁通量之比为11c两种情况在相等时间内产生的焦耳热之比qaqb32d两种情况在相等时间内产生的焦耳热之比qaqb94解析：两种情况tatb23，fafb32，线圈先后两次转速之比为32，选项a正确两种情况下在0.3 s内磁通量的变化量不同，选项b错误交流电的最大值emnbs，电动势最大值之比为32.qt，两种情况在相等时间内产生的焦耳热之比qaqb94，选项d正确答案：ad二、计算题(31236)9用均匀导线弯成正方形闭合线框abcd，线框每边长10 cm，每边的电阻值为0.1 .把线框放在磁感应强度为b0.1 t的匀强磁场中，并使它绕轴o1o2以100 rad/s的角速度旋转，旋转方向如图6所示(沿o2o1由o2向o1看为顺时针方向)已知o1、o2两点分别在ad和bc上，轴o1o2在线框平面内，并且垂直于b，o1d3o1a，o2c3o2b.图6(1)当线框平面转至和b平行的瞬时(如图6所示位置)每个边产生的感应电动势的大小各是多少？线框内感应电流的大小是多少？方向如何？(2)求线框由图所示位置旋转的过程中产生的平均电动势的大小；(3)线框旋转一周内产生的热量为多少？解析：(1)令l表示正方形线框的边长，r表示其每边的电阻值，则l0.1 m，r0.1 ，设此时cd段感应电动势的大小为e1，ab段感应电动势的大小为e2，则e1blv13bl2/40.075 ve2blv2bl2/40.025 vda段和bc段不切割磁感线，所以它们的电动势都是零线框中的感应电动势ee1e20.1 v线框中的感应电流为ie/(4r)0.25 a根据楞次定律或右手定则，可判断电流方向沿dcbad(2)根据法拉第电磁感应定律，线框由图所示位置旋转的过程中产生的平均电动势的大小，e v0.083 v(3)线框旋转一周产生的热量为q()2r总t()24r2.5104 j7.85104 j答案：(1)ecd0.075 veab0.025 vedaebc0i0.25 a方向沿dcbad(2)0.083 v(3)7.85104 j图710如图7所示，矩形线圈abcd在磁感应强度b2 t的匀强磁场中绕轴oo以角速度10 rad/s匀速转动，线圈共10匝，每匝线圈的电阻值为0.5 ，ab0.3 m，bc0.6 m，负载电阻r45 .求(1)电阻r在0.05 s内发出的热量；(2)电阻r在0.05 s内流过的电荷量(设线圈从垂直中性面开始转动)解析：(1)矩形线圈abcd在匀强磁场中旋转产生正弦交变电流，电动势的峰值为emnbs1020.30.610113.04 v，电流的有效值i1.60 aqi2rt5.76 j(2)矩形线圈旋转过程中产生的感应电动势的平均值en72 v，电流的平均值i1.44 a；0.05 s内电路流过的电荷量qit0.072 c.答案：(1)5.76 j(2)0.072 c11曾经流行过一种自行车车头灯供电的小型交流发电机，图8甲为其结构示意图图中n、s是一对固定的磁极，abcd为固定转轴上的矩形线框，转轴过bc边中点，与ab边平行，它的一端有一半径r01.0 cm的摩擦小轮，小轮与自行车车轮的边缘相接触，如图8乙所示当车轮转动时，因摩擦而带动小轮转动，从而使线框在磁极间转动设线框由n800匝导线圈组成，每匝线圈的面积s20 cm2，磁极间的磁场可视作匀强磁场，磁感应强度b0.010 t，自行车车轮的半径r135 cm，小齿轮的半径r24.0 cm，大齿轮的半径r310.0 cm.现从静止开始使大齿轮加速转动，问大齿轮的角速度为多大才能使发电机输出电压的有效值u3.2 v？(假设摩擦小轮与自行车车轮之间无相对滑动)图8解析：当自行车车轮转动时，通过摩擦小轮使发电机的线框在匀强磁场内转动，线框中产生一正弦交流电动势，旋转线框与摩擦小轮角速度相等，而摩擦小轮又与车轮线速度相等(自行车车轮与摩擦小轮之间无相对滑动)，车轮又与小齿轮角速度相等，最终小齿轮与大齿轮