优化方案高考物理大一轮复习 第十章 第一节 交变电流的产生和描述课后达标检测.doc

第十章 第一节 交变电流的产生和描述一、单项选择题1如图甲所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴oo以恒定的角速度转动，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈中产生的交变电流按照图乙所示的余弦规律变化，在t时刻()a线圈中的电流最大b穿过线圈的磁通量为零c线圈所受的安培力为零d穿过线圈磁通量的变化率最大答案：c2(2015安徽池州调研)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钟产生的电热为24.2 j解析：选d.产生的感应电动势为220 v，灯泡中电流i2.2 a，电压表示数为uir2.295.0 v209 v，选项a错误；交变电流频率为50 hz，电路中的电流方向每秒钟改变100次，选项b错误；灯泡实际消耗的功率为pui2092.2 w459.8 w，选项c错误；发电机线圈内阻每秒钟产生的电热为qi2rt2.225.01 j24.2 j，选项d正确3如图所示，图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻，则经过1 min的时间，两电阻消耗的电功之比w甲w乙为()a1 b12c13 d16解析：选c.电功的计算中，i要用有效值计算，图甲中，由有效值的定义得2r210202r2102ir6102，得i1 a；图乙中，i的大小不变，i21 a，由wuiti2rt可以得到w甲w乙13.4(2015浙江五校联考)如图所示，将一根绝缘硬金属导线弯曲成一个完整的正弦曲线形状，它通过两个小金属环a、b与长直金属杆导通，在外力f作用下，正弦形金属线可以在杆上无摩擦滑动杆的电阻不计，导线电阻为r，ab间距离为2l，导线组成的正弦图形顶部或底部到杆的距离都是.在导线和杆平面内有一有界匀强磁场区域，磁场的宽度为l，磁感应强度为b.现在外力f作用下导线沿杆以恒定的速度v向右运动，在运动过程中导线和杆组成的平面始终与磁场垂直t0时刻导线从o点进入磁场，直到全部穿过磁场，外力f所做功为 ()a. b.c. d.解析：选c.根据功能关系，外力f所做功等于克服安培力所做的功，也等于导线与杆组成的闭合回路中消耗的电能整个过程，导线运动了3l，第1个l和第3个l，导线切割磁感线的长度为lsin t，产生的感应电动势为eblvsin t，相当于正弦交流电，该过程运动的时间t1，消耗的电能q1t1；第2个l，导线切割磁感线的长度为lsin t，产生的感应电动势为eblvsin t，相当于正弦交流电，该过程运动的时间t2，消耗的电能q2t2；所以外力f所做功wq1q2，选项c正确5如图甲所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴oo匀速转动，从图示位置开始计时，产生的感应电动势如图乙所示若线圈的转速变为原来的2倍，而其他条件保持不变，从图示位置转过90开始计时，则能正确反映线圈中产生的电动势e随时间t的变化规律的图象是()解析：选a.由题图乙知，周期t4 s，感应电动势的最大值em1 v，而感应电动势的最大值的表达式emnbsnbs.若仅把线圈的转速变为原来的2倍，则周期t变为原来的，即t2 s，感应电动势的最大值的表达式em变为原来的2倍，即em2 v，所以选项b、c错误；从图示位置转过90开始计时的时刻线圈中产生的感应电动势应为0，所以选项a正确，d错误二、多项选择题6如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()解析：选abd.线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动，就能产生正弦交流电，故a、b、d正确，c错7(2015北京房山区模拟)在匀强磁场中，n100匝的一矩形金属线框绕与磁感线垂直的轴匀速转动，如图甲所示，产生的感应电动势如图乙所示，则()at0.005 s时线框的磁通量变化率为3.11 wb/sbt0.01 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：选ab.t0.005 s时，电动势最大em311 v，由emn得3.11 wb/s，故选项a正确t0.01 s时感应电动势为0，磁通量变化率为0，但磁通量最大，即线框平面与中性面重合，选项b对正弦交流电的有效值e220 v，选项c错根据乙图知交流电周期t0.02 s，所以频率f50 hz，选项d错8(2013高考山东卷)图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极n、s间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，a为交流电流表，线圈绕垂直于磁场的水平轴oo沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示，以下判断正确的是()a电流表的示数为10 ab线圈转动的角速度为50 rad/sc0.01 s时线圈平面与磁场方向平行d0.02 s时电阻r中电流的方向自右向左解析：选ac.根据it图象可知，电流最大值im10 a，有效值i10 a，a选项正确；交变电流的周期t2102 s，角速度100 rad/s.从图示位置开始转动时，经0.01 s线圈回到水平状态，线圈平面与磁场方向平行根据右手定则，在0.02 s时，线圈经过一个周期，即在图示位置，电阻r中的电流方向自左向右，因此选项a、c正确9(2014高考天津卷)如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图乙中曲线a、b所示，则()a两次t0时刻线圈平面均与中性面重合b曲线a、b对应的线圈转速之比为23c曲线a表示的交变电动势频率为25 hzd曲线b表示的交变电动势有效值为10 v解析：选ac.从图象可知，两次转动都是从中性面开始计时的，故a正确从图象可知，曲线a、b对应的线圈转动的周期之比为23，则转速之比为32，故b错误由图象可知曲线a的周期ta4102 s，则曲线a表示的交变电动势频率fa25 hz，故c正确交变电动势的最大值emnbs，则曲线a、b表示的交变电动势的峰值之比为emaembab32，即embema10 v，故曲线b表示的交变电动势的有效值为e有 v5 v，d错误10(2015忻州联考)如图所示，一个“u”形线框处在磁感应强度大小为b的匀强磁场中，oo为磁场的边界现使线框以角速度绕轴oo匀速转动，线框通过金属转轴和电刷与阻值为r的外电阻相连已知线框各边的长均为l，总电阻为r，不计转轴与电刷的电阻，则()a图示时刻线框产生的感应电动势为bl2b线框产生的感应电动势的最大值为bl2c电路中电阻r两端电压的有效值为d电路中电流的有效值为解析：选bd.由法拉第电磁感应定律知，图示时刻，磁通量最大，感应电动势为零，a项错；由交变电流电动势最大值表达式emnbs可知b项正确；根据闭合电路欧姆定律可知，c项中表达式为r两端电压的最大值，c项错；由图可知，线框转动一圈的过程中，只有半个周期为正弦交变电流，另半个周期电流为零，由有效值定义有t，解得e，由欧姆定律可知，d项正确三、非选择题11(2015北京海淀质检)如图甲所示，长、宽分别为l1、l2的矩形金属线框位于竖直平面内，其匝数为n，总电阻为r，可绕其竖直中心轴o1o2转动线框的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环c、d(集流环)焊接在一起，并通过电刷和定值电阻r相连线框所在空间有水平向右均匀分布的磁场，磁感应强度b的大小随时间t的变化关系如图乙所示，其中b0、b1和t1均为已知量在0t1的时间内，线框保持静止，且线框平面和磁场垂直；t1时刻后线框在外力的驱动下开始绕其竖直中心轴以角速度匀速转动求：(1)0t1时间内通过电阻r的电流大小；(2)线框匀速转动后，在转动一周的过程中电流通过电阻r产生的热量；(3)线框匀速转动后，从图甲所示位置转过90的过程中，通过电阻r的电荷量解析：(1)0t1时间内，线框中的感应电动势en根据闭合电路欧姆定律可知，通过电阻r的电流i.(2)线框产生感应电动势的最大值emnb1l1l2感应电动势的有效值enb1l1l2通过电阻r的电流的有效值i线框转动一周所需的时间t此过程中，电阻r产生的热量qi2rtr.(3)线框从图甲所示位置转过90的过程中，平均感应电动势n平均感应电流通过电阻r的电荷量qt.答案：(1)(2)r(3)12.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？(已知人眼的视觉暂留时间约为 s)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 v求得