高考物理一轮复习 第十一章 第1课时 交变电流的产生和描述备考典题精炼 粤教版.doc

第十一章 第1课时 交变电流的产生和描述(课时活页卷)一、单项选择题（经典题）1有一个小型发电机，机内的100匝面积为1 m2的矩形线圈在匀强磁场中，以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴转动，穿过每匝线圈的磁通量随时间的变化规律如图所示，由此可知发电机电动势瞬时值表达式是()ae220sin 100t(v)be220cos 100t(v)ce314sin 100t(v) de314cos 100t(v)【答案】d【解析】100 rad/semnbsnm1001.0102100 v314 v.因t0时磁通量变化率最大，故感应电动势最大，故e314 cos 100t(v)2图甲、乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示电压按正弦规律变化下列说法正确的是()a图甲表示交变电流，图乙表示直流电b两种电压的有效值相等c图甲所示电压的瞬时值表达式为u311sin 100t vd图甲所示电压经匝数比为101的变压器变压后，频率变为原来的【答案】c【解析】由图像的纵坐标知，电压的正、负分别表示电压的方向，因此两图均为交变电流，a错；对于正弦式交变电流才有u有效，虽然两图的最大值相同，但图乙所示的非正弦(余弦)式电流不适用上式，故b错；正弦式电流瞬时值表达式为uumsin t，由图像可知um311 v，t2102 s，可得100，代入上式得u311sin 100t v，故c对；由变压器原理可知变压器只能根据匝数比改变电压和电流，它不会改变交变电流的周期和频率，故d错3一个边长为6 cm的正方形金属线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，电阻为0.36 .磁感应强度b随时间t的变化关系如图所示，则线框中感应电流的有效值为()a.105 a b.105 ac.105 a d.105 a【答案】b【解析】由bt图可知i1 a2105 ai2 a3105 a由电流的热效应得：irt1irt2i2rt，即(2105)20.363(3105)20.362i20.365，得i105 a，故选项b正确4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、方向如图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，外电路接有额定功率为p的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，灯泡的电阻应为()a. b.c. d.【答案】b【解析】单匝正方形线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，将产生正弦式交变电流，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选项正确二、双项选择题5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穿过线圈的磁通量最大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】bc【解析】注意线圈转动过程中通过两个特殊位置(平行于磁感线和垂直于磁感线)时的特点；磁通量、磁通量的变化、磁通量的变化率不同；t，线圈转过90，本题应选b、c.（2013.广东梅州中学月考）6正弦交变电源与电阻r、交流电压表按照图甲所示的方式连接，r10 ，交流电压表的示数是10 v图乙是交变电源输出电压u随时间t变化的图像则()a通过r的电流ir随时间t变化的规律是ircos 100t(a)b通过r的电流ir随时间t变化的规律是ircos 50t(a)cr两端的电压ur随时间t变化的规律是ur10cos 100t(v)dr两端的电压ur随时间t变化的规律是ur10cos 50t(v)【答案】ac【解析】交流电压表示数为10 v，是有效值，故um10 v，电阻上的交变电流与交变电压的变化趋势相同，电阻r上电流的最大值为 a a，又因t0时，uum，故ircos 100t(a)，ur10cos100 t(v)，故选a、c.7.某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，产生交变电流的图像如图所示，由图中信息可以判断()a在a和c时刻线圈处于中性面位置b在b和d时刻穿过线圈的磁通量最大c从ad时刻线圈转过的角度为2d若从od时刻历时0.02 s，则在1 s内交变电流的方向改变100次【答案】bd【解析】根据图像，首先判断出感应电流的数学表达式iimsin t.其中im是感应电流的最大值，是线圈旋转的角速度另外应该进一步认识到线圈是从中性面开始旋转，而且线圈旋转一周，两次经过中性面，经过中性面的位置时电流改变方向从该图形来看，在o、b、d时刻电流为零，所以此时线圈恰好在中性面的位置，且穿过线圈的磁通量最大；在a、c时刻电流最大，线圈处于和中性面垂直的位置，此时磁通量为零；从a到d时刻，线圈旋转周，转过的角度为；如果从o到d时刻历时0.02 s，恰好为一个周期，所以1 s内线圈转动50个周期，100次经过中性面，电流方向改变100次综合以上分析可得，只有选项b、d正确8电阻r1、r2与交流电源按照图甲所示方式连接，r110 ，r220 .合上开关s后，通过电阻r2的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图乙所示则()a通过r1的电流有效值是 abr1两端的电压有效值是6 vc通过r2的电流最大值是 adr2两端的电压最大值是12 v【答案】bd【解析】首先从交变电流图像中找出交变电流的最大值即为通过r2的电流的最大值，为 a，由正弦交变电流最大值与有效值的关系知imi，可知其有效值为0.6 a，由于r1与r2串联，所以通过r1的电流的有效值也是0.6 a，a、c两项错误；r1两端电压的有效值为u1ir16 v，b正确；r2两端电压的最大值为um2imr2 20 v12 v，d项正确（2013.广东梅州中学月考）9.如图所示，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t时刻瞬时值表达式为icos tb线圈中电流的有效值为ic线圈中电流的有效值为id线圈消耗的电功率为p【答案】cd【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isin t.电流有效值i，pi2r，故a、b错误，c、d正确三、非选择题10如图所示，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的转速匀速旋转时问：(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？(4)从中性面开始计时，经 s通过电阻r的电荷量是多少？【答案】(1)e50sin 10t v(2)43.3 v(3)31.86 v3.54a(4) c【解析】(1)eemsin tnbs2fsin(2ft)1000.052sinv50sin 10t 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.(4) s内线圈转过的角度t2.该过程中，bsbscos bs，由，得qc c.11如图是高频焊接的原理示意图将待焊接的圆形金属工件放在导线做成的线圈内线圈中通以高频的交变电流已知待焊接的圆形金属工件半径r10 cm.焊接时，线圈通电后产生垂直于工件所在平面的变化磁场磁场的磁感应强度的变化率为1 000sin t(t/s)焊接处的接触电阻为工件非焊接部分电阻的99倍工件非焊接部分每单位长度上的电阻r0103(m1)，焊缝非常狭窄求焊接过程中焊接处产生的热功率(取210，不计温度变化对电阻的影响)【答案】4.95104 w【解析】对金属工件，根据法拉第电磁感应定律得esr2代入数据得e100sin t(v)电动势的有效值e100 v工件非焊接部分的电阻rr02r2103 对金属工件，根据闭合欧姆定律得i5102 a焊接处产生的热功率pi299r代入数据得p4.95104 w.12.如图所示，一个半径为r的半圆形线圈，以直径ab为轴匀速转动，转速为n，ab的左侧有垂直于纸面向里(与ab垂直)的匀强磁场，磁感应强度为b.m和n是两个集流环，负载电阻为r，线圈、电流表和连接导线的电阻不计，求：(1)从图示位置起转过转的时间内负载电阻r上产生的热量(2)从图示位置起转过转的时间内通过负载电阻r的电荷量(3)电流表的示数【答案】(