高三物理一轮复习 题组层级快练38 第十章 交流电 传感器 第1讲 交流电的产生及描述.doc

交流电的产生及描述一、选择题(其中15题，只有一个选项正确，611题有多个选项正确)1(2013福建)如图所示，实验室一台手摇交流发电机，内阻r1.0 ，外接r9.0 的电阻闭合开关s，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e10sin10t(v)，则()a该交变电流的频率为10 hzb该电动势的有效值为10 vc外接电阻r所消耗的电功率为10 wd电路中理想交流电流表的示数为1.0 a解析根据题意知，转子转动的角速度10 rad/s，又2f，则该交流电的频率f5 hz，选项a错误；该交变电流电动势最大值em10 v，则有效值e10 v，选项b错误；根据欧姆定律可得，电路中电流i1.0 a，即电流表的示数为1.0 a，电阻r消耗的电功率pi2r9.0 w，选项c错误，选项d正确答案d设置目的考查交流电瞬时值表达式的理解2在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图1所示，产生的交变电动势的图像如图2所示，则()at0.005 s时线框的磁通量变化率为零bt0.01 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的频率为100 hz解析根据题图可知，t0.005 s时，电动势为311 v，根据法拉第电磁感应定律可知，此时磁通量的变化率最大，a项错误；t0.01 s时，电动势为零，线框与中性面重合，b项正确；线框产生电动势的有效值e有 v220 v，c项错误；周期t0.02 s，则频率f1/t50 hz，d项错误答案b设置目的考查交流电图像的识别、中性面的特点3一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()a. 5 vb. 5 vc. 10 v d. 10 v解析根据p，知对直流电有p，对正弦式交流电有，所以正弦式交流电的有效值为u v，故交流电源输出电压的最大值为umu10 v，故选项c正确，选项a、b、d错误答案c设置目的考查正弦交流电的有效值与最大值之间的关系4关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流，下列说法中正确的是()a线圈平面每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次，感应电动势的方向不变b线圈每转动一周，感应电流的方向改变一次c线圈平面每经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都改变一次d线圈每转动一周，感应电动势和感应电流的方向都改变一次解析依据交流电的变化规律可知，如果从中性面开始计时，有eemsint和iimsint；如果从垂直于中性面的位置开始计时，有eemcost和iimcost.不难看出：线圈平面每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次，感应电动势的方向也改变一次；线圈每转动一周，感应电流的方向和感应电动势的方向都改变两次故正确答案为c项答案c设置目的考查中性面的特点5(2015南平综测)如图所示，图甲、图乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示的电压按正弦规律变化，下列说法正确的是()a图甲表示交流电，图乙表示直流电b图甲电压的有效值为220 v，图乙电压的有效值小于220 vc图乙电压的瞬时值表达式为u220sin100tvd图甲电压经过匝数比为101的变压器变压后，频率变为原来的0.1倍解析交流电和直流电的定义，直流电是指电流方向不发生变化的电流；理解并会求交流电的有效值，u，只适用于正余弦交流电；根据图像书写交流电的表达；变压器的原理等a项，由于两图中表示的电流方向都随时间变化，因此都为交流电，故a项错误；b项，由于对应相同时刻，图甲电压比图乙电压大，根据有效值的定义可知，图甲有效值要比图乙有效值大，图甲是正弦式交流电，所以有效值u220 v，乙小于220 v，故b项正确；c项，图乙不是正弦式交流电，所以表达式不是正弦函数，故c项错误；d项，理想变压器变压后，频率不发生变化，故d项错误答案b命题立意本题旨在考查变压器的构造原理、交流电的四值6(2013山东)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像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电流表显示的是交变电流的有效值，即i10 a，a项正确；从题中图像可知，交变电流的周期t2102s，则100 rad/s，b项错误；0.01 s时，线圈转过了半个周期，线圈平面与磁场方向平行，c项正确；0.02 s时线圈转动到图示位置，ab边向下切割磁感线，根据右手定则可判断电流方向从b指向a，即电阻r中电流的方向自左向右，d项错误答案ac设置目的考查交流发电的原理、过程、参量7.(2015天津十二区县重点学校联考)如图所示，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为b的水平匀强磁场中，线框面积为s，电阻为r.线框绕与cd边重合的竖直固定转动轴以角速度匀速转动，线框转过时的感应电流为i，下列说法正确的是()a线框中感应电流的有效值为2ib线框转动过程中穿过线框的磁通量的最大值为c从中性面开始转过的过程中，通过导线横截面的电荷量为d线框转一周的过程中，产生的热量为解析根据法拉第电磁感应定律可得感应电动势：ebssint，电流isint，线框转过时的感应电流为i，电流的有效值i，故a项错误；线框转动过程中穿过线框的磁通量的最大值为bs，又i，所以b项正确；从中性面开始转过的过程中，通过导线横截面的电荷量为q，故c项正确；转一周产生的热量qi2rt，代入解得qr，故d项错误答案bc8(2013广东)某小型发电机产生的交变电动势为e50sin100t(v)对此电动势，下列表述正确的有()a最大值是50 v b频率是100 hzc有效值是25 v d周期是0.02 s解析交变电动势eemsint或eemcost，其中em为电动势的最大值，为角速度，有效值e，周期t，频率f.由e50sin100t(v)知，em50 v，e v25 v，t s0.02 s，f hz50 hz，所以选项c、d正确答案cd设置目的考查正弦交流电瞬时值的表达式、各参量的含义9(2016福建福州)如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦式交流电的图像，当调整线圈转速后，所产生的正弦式交流电的图像如图线b所示，以下关于这两个正弦式交流电的说法正确的是()a在图中t0时刻穿过线圈的磁通量均为零b线圈先后两次转速之比为32c交流电a的瞬时值表达式为u10sin5t(v)d交流电b的最大值为5v解析t0时刻穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，故电压为零，a选项错误；读图得两次周期之比为23，由转速n，得转速与周期成反比，b选项正确；读图得a的最大值为10 v，5 rad/s，由交流电感应电动势瞬时值表达式eemsint(v)(从中性面开始计时)，得u10sin5t(v)，c选项正确；交流电的最大值emnbs，所以根据两次转速的比值可得，交流电b的最大值emb10 v v，d选项错误答案bc设置目的考查识图能力、注意b的电动势的最大值不是从图中读出的，而是利用最大值表达式计算出来的10.(2016江西抚州)如图所示，边长为l的正方形单匝线圈abcd，电阻为r，外电路的电阻为r，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，磁场的磁感应强度为b，若线圈从图示位置开始，以角速度绕oo轴匀速转动，则以下判断正确的是()a图示位置线圈中的感应电动势最大为embl2b闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为ebl2sintc线圈从图示位置转过180的过程中，流过电阻r的电荷量为qd线圈转动一周的过程中，电阻r上产生的热量为q解析图示位置线圈中的感应电动势最小为零，选项a错误；若线圈从图示位置开始转动，闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为ebl2sint，选项b正确；线圈从图示位置转过180的过程中，流过电阻r的电荷量为q，选项c错误；线圈转动一周的过程中，电阻r上产生的热量为q，选项d正确答案bd设置目的考查线圈半充满磁场情况下的电动势的表达式、电动势的最大值、电荷量、热量等11(2014天津)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像如图乙中曲线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t0时刻，两次产生的交流电的电动势瞬时值均为零，因此线圈平面均与中性面重合，a项正确；图中a、b对应的周期之比为23，因此线圈转速之比nanb32，b项错误；a线表示的交流电动势的频率为fa hz25 hz，c项正确；a线对应线圈相应的电动势的最大值eamnbs，由图像知eam15 v，b线对应线圈相应的电动势的最大值ebmnbs，因此，ebm10 v，有效值eb v5 v，d项错误答案ac设置目的考查识图能力、b的电动势的最大值的计算二、非选择题12(2016东北师大附中)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)感应电动势的最大值；(2)从图示位置起转过1/4转的时间内负载电阻r上产生的热量；(3)从图示位置起转过1/4转的时间内通过负载电阻r的电荷量；(4)电流表的示数解析(1)线圈绕轴匀速转动时，在电路中产生如图所示的交变电流此交变电动势的最大值为embsb2n2bnr2(2)在线圈从图示位置转过1/4转的时间内，电动势的有效值为e电阻r上产生的热量q()2r(3)在线圈从图示位置转过1/4转的时间内，电动势的平均值为e通过r的电荷量qitt(4)设此交变电动势在一个周期内的有效值为e，由有效值定义，得t，解得eem故电流表示数为i答案(1)2bnr2(2)(3)(4)设置目的考查区分交流电的最大值、瞬时值、有效值、平均值及其使用13(2015河南郑州模拟)如图甲所示是某同学设计的一种振动发电装置的示意图，一个半径r0.10 m、匝数n20的线圈套在永久磁铁槽中，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右视图如图乙所示)在线圈所在位置磁感应强度b的大小均为b0.20 t，线圈的电阻为r10.50 ，它的引出线接有r29.5 的小灯泡l.外力推动线圈框架的p端，使线圈沿轴线做往复运动，便有电流通过灯泡当线圈向右的位移x随时间t变化的规律如图丙所示时(x取向右为正)求：(1)线圈运动时产生的感应电动势e的大小；(2)线圈运动时产生的感应电流i的大小；(3)每一次推动线圈运动过程中作用力f的大小；(4)该发电机的输出功率p.解