【导与练】(福建专版)2014届高考物理一轮复习 第一课时交变电流的产生和描述课时训练.doc

第课时交变电流的产生和描述【测控导航】知识点题号1.交变电流的产生及其变化规律1、2、62.交变电流的“四值”3、5、7、113.交变电流有效值的计算8、94.综合问题4、10、121.下图中不表示交变电流的是(A)解析:交变电流是大小和方向均随时间发生周期性变化的电流,A中的电流方向不变,始终为正方向,不是交变电流,故选A.2.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,不能产生正弦式交变电流的是(C)解析:A、B选项中闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场且过线圈平面的转轴匀速转动,满足产生正弦式交变电流的条件,能产生正弦式交变电流;C选项中转轴平行于磁场,转动过程中,穿过线圈的磁通量始终为零,故C中不产生正弦式交变电流;D选项中虽然只有一半线圈在磁场中,但是始终有一边切割磁感线按照正弦规律产生感应电动势,且一边出时,另一边恰好入,保证转动过程中感应电动势连续按照正弦规律变化,D中能产生正弦式交变电流.正弦式交变电流的产生只与线圈是否是在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴转动有关,与线圈的形状、轴的位置无关.3.电阻R1、R2与交流电源按照图(甲)所示方式连接,R1=10 ,R2=20 .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(B) A.通过R1的电流有效值是1.2 AB.R1两端的电压有效值是6 VC.通过R2的电流最大值是1.2 AD.R2两端的电压最大值是62 V解析:由it图象可知,电流最大值Im=0.62 A,有效值I=Im2=0.6 A,因R1与R2串联,则I1=I=0.6 A,U1=IR1=6 V,I2m=Im=0.62 A,U2m=ImR2=122 V,故选项A、C、D错误,B正确.4.(2012上海八校高三月考)如图所示,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的位置开始计时,则在t=时刻(B)A.线圈中的感应电动势最小B.线圈中的感应电流最大C.穿过线圈的磁通量最大D.穿过线圈磁通量的变化率最小解析:在t=T2时刻,线圈将转动至其平面与磁场方向平行的位置,穿过线圈的磁通量最小,但磁通量的变化率最大,感应电动势最大,感应电流最大,故正确选项为B.5.(2012年大纲全国卷)一台电风扇的额定电压为交流220 V.在其正常工作过程中,用交流电流表测得某一段时间内的工作电流I随时间t的变化如图所示.这段时间内电风扇的用电量为(B)A.3.910-2度B.5.510-2度C.7.810-2度D.11.010-2度解析:由于电风扇正常工作,根据W=UIt可得:W=220(0.310+0.410+0.240)60 J=1.98105J=5.510-2kWh,选项B正确.6.如图(甲)所示,单匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中,线圈轴线OO与磁场边界重合.线圈按图示方向匀速转动.t=0时刻线圈平面与磁场方向垂直,规定电流方向沿abcda为正方向,则线圈内感应电流随时间变化的图象如图(乙)中的(A)解析:由楞次定律可知,前半个周期感应电流沿adcba方向,后半个周期沿abcda方向,因线圈匀速转动,所以产生正弦式交变电流,故选项A正确.7.电阻为1 的矩形线圈,绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动,产生的交变电动势随时间变化的图象如图所示.现把交流电加在电阻为9 的电热丝上,则下列说法中正确的是(C)A.线圈转动的角速度为10 rad/sB.如果线圈转速提高一倍,则电流不会改变C.电热丝的发热功率P=1 800 WD.电热丝两端的电压U=1002 V解析:由图可知周期T=0.02 s,=2/T=100 rad/s,所以A错;由Em=nBS,如果线圈转速提高一倍,则Em增加一倍,Im也增加一倍,B错;由图可知电热丝两端的电压U=1002R/(R+r)=902 V,电热丝的发热功率P=U2/R=1 800 W,C对,D错.8.已知某电阻元件在正常工作时,通过它的电流按如图所示的规律变化.今与这个电阻元件串联一个多用电表(已调至交流电流挡),则多用电表的读数为(C)A.4 AB.4 AC.5 AD.5 A解析:根据电流的热效应,取一个周期T,多用电表的读数为此交变电流的有效值,设此交变电流的有效值为I,则I2RT=(82)2RT2+(32)2RT2,解得I=5 A,故选项C正确.9.一个边长为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(B)A.210-5 AB.610-5 AC.2210-5 AD.32210-5 A解析:由题中Bt图知,线框在03 s内感应电动势为7.210-6 V,感应电流为I1=210-5 A,在3 s5 s内感应电动势为1.0810-5 V,感应电流为I2=310-5 A;根据热效应知一个周期5 s内产热Q=I12Rt1+I22Rt2=I2R(t1+t2),故交变电流有效值I=610-5 A,选项B正确.10.如图所示,矩形线圈面积为S,匝数为n,线圈电阻为r,在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO轴以角速度匀速转动,外电路电阻为R,当线圈由图示位置转过60的过程中,下列判断正确的是(B)A.电压表的读数为nBS2B.通过电阻R的电荷量为q=nBS2(R+r)C.电阻R所产生的焦耳热为Q=n2B2S2R4(R+r)2D.当线圈由图示位置转过60时的电流为nBS2(R+r)解析:线圈在磁场中转动产生了正弦交流电,其电动势的最大值Em=nBS,电动势的有效值E=nBS2,电压表的读数等于交流电源的路端电压,且为有效值,则U=nBSR2(R+r),A错误;求通过电阻R的电荷量要用交流电的平均电流,则q=It=nR+r=n(BS-12BS)R+r=nBS2(R+r),故B正确;电阻R上产生的热量的计算应该用有效值来计算,则电阻R产生的热量Q=I2Rt=nBS2(R+r)2R3=n2B2S2R6(R+r)2,故C错误;线圈由图示位置转过60时的电流为瞬时值,则符合瞬时值表达式为i=nBSR+rsin t=nBSR+rsin3=3nBS2(R+r),故D错误.11.如图所示,线圈abcd的面积是0.05 m2,共100匝,线圈总电阻r=1 ,外接电阻R=9 ,匀强磁场的磁感应强度B=1 T,线圈以角速度=100 rad/s匀速转动.(1)若线圈经图示位置开始计时,写出线圈中感应电动势瞬时值的表达式;(2)求通过电阻R的电流有效值.解析:(1)Em=nBS=10010.05100 V=500 Ve=Emsin t所以:e=500sin 100t(V)(2)流过R的最大电流Im=EmR+r=5009+1 A=50 A流过R的电流的有效值:I=Im2=252 A.答案:(1)e=500sin 100t(V)(2)252 A12.(2012江苏无锡模拟)如图所示,面积S=0.5 m2,匝数n=100匝,内阻r=2.0 的矩形线圈放在磁感应强度为B=0.02 T的匀强磁场中,使它绕垂直于磁场的OO轴以角速度=100 rad/s匀速转动,线圈通过电刷与一个阻值R=20 的电阻连接,V为交流电压表.求:(1)电阻R上的发热功率;(2)线圈从图示位置转过90的过程中,电阻R中通过的电荷量;(3)线圈从图示位置转过60时,交流电压表V的读数.解析:(1)由题意知,交变电流电动势的最大值为Em=nBS=1000.020.5100 V314 V有效值E=Em2=3142 V222 V电阻R上的发热功率P=I2R=(ER+r)2R=(22220+2.0)220 W2103 W.