2012届高考物理一轮复习 第十章交变电流传感器第1讲交变电流的产生和描述课时训练 新人教版

1 2012 届高考一轮物理复习 人教版 课时训练第十章届高考一轮物理复习 人教版 课时训练第十章 交变电流交变电流 传感器第传感器第 1 1 讲讲 交变电流的产生和描述交变电流的产生和描述 一 选择题 本题共 10 小题 共 70 分 1 如图 10 1 18 所示 矩形线圈abcd 面积为S 匝数为N 线 圈电阻为R 在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P1和 P2以相同的角速度 匀速转动 P1以ab边为轴 P2以ad边中 点为轴 当线圈平面从与磁场方向平行开始计时 线圈转过 90 的 过程中 绕P1及P2轴转动产生的交流电的电流大小 电量及焦 耳热分别为I1 q1 Q1及I2 q2 Q2 则下面判断正确的是 A 线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同 都是a b c d B q1 q2 NBS 2R C I1 I2 NB S R 2 D Q1 Q2 NBS 2 2R 解析 本题考查电磁感应中电量 热量 电流的计算和感应电流方向的判断 绕P1 P2转动时电流的方向相同 但电流的方向为a d c b a A 错 电量q N R 与绕哪个轴转动没有关系 B 项错 线圈绕两轴转动时产生的电动势相同 所以电流 相同 发热也相同 C 对 D 错 答案 C 2 一只 220 V 100 W 的灯泡接在u 311sin 314t V 的交变电源上 则下列判断错误 的 是 A 在 1 min 内 电流通过灯泡做的功是 22 000 J B 与灯泡串联的电流表的示数为 0 45 A C 与灯泡并联的电压表的示数为 220 V D 通过灯泡的电流的表达式为i 0 64sin 314t A 解析 在 1 min 内 电流通过灯泡做的功是W Pt 100 60 J 6 000 J A 错误 从 电压瞬时值表达式知 电压有效值为 220 V 通过灯的电流I 0 45 A 也是 100 W 220 V 与灯泡串联的电流表的示数 故 B 正确 电压表与灯泡并联 测得的也是灯泡的电压 有效值 故示数为 220 V 所以 C 正确 通过灯泡的电流的有效值为 0 45 A 故其最 大值Im 0 45 A 0 64 A 故 D 正确 2 答案 A 图 10 1 18 2 3 图 10 1 19 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 图 10 1 19 A 图甲表示交流电 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u 311 sin 100 t V D 图甲所示电压经匝数比为 10 1 的变压器变压后 频率变为原来的 1 10 解析 因图象的纵坐标上电压的正负表示电压的方向 因此两图均为交流电 A 项错 对于正弦交流电才有U有效 虽然两图的峰值相同 但图乙非正弦 余弦 交流电不 Um 2 适用上式有效值的求法 故 B 错 正弦交流电电压瞬时值的表达式为u Umsin t 由图象可知Um 311 V T 2 10 2 s 可得 100 rad s 代入上式得 2 T u 311sin 100 t V 故 C 项对 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 它不会改变周期和频率 故 D 错 答案 C 4 三个相同的电阻分别接入电压为U的恒压电路 电压峰值为U 频率为f的交流电路 电压峰值为U 频率为 2f的交流电路中 在相同时间内三个电阻上产生的热量之比为 A 1 1 1 B 1 1 2 C 2 1 1 D 4 2 1 答案 C 5 正弦交变电源与电阻R 交流电压表 交流电流表按照图 10 1 20 甲所示的方式连接 R 200 图 10 1 20 乙是交变电源输出电压u随时间t变化的图象 则 图 10 1 20 A 交流电压表的读数是 311 V 3 B 交流电流表的读数是 1 1 A C R两端电压随时间变化的规律是uR 311cos t V D R两端电压随时间变化的规律是uR 311cos 100 t V 解析 由图乙可知 电源输出电压峰值为 311 V 有效值为 220 V 所以电压表示数为 有效值 220 V 电流表读数为电流的有效值I 1 1 A A 错 B 对 由图乙可知 U R T 2 10 2 s 100 rad s 所以R两端电压随时间变化的规律为 2 T uR 311cos 100 t V C 错 D 对 答案 BD 6 如图 10 1 21 所示 在两平行金属板中央有一个静止的电子 不计 重力 当两板间加上交变电压后 能使电子有可能做往返运动的电 压 是 解析 对 A 图象可知 电子先做加速度减小的加速运动 T时刻速度最大 由T到 1 4 1 4 T做加速度增加的减速运动 T时刻速度为零 从T到T电子反向做加速度减小的 1 2 1 2 1 2 3 4 加速运动 T时刻速度最大 由T到T做加速度增大的减速运动 T时刻速度为零 3 4 3 4 回到原位置 即电子能做往复运动 同样的方法可得 B C 也对 答案 ABC 7 某同学学了电学以后 为了了解调光灯的调光原理 将调光灯拆卸开 发现并没有电阻 的串并联现象 实际调光灯是用可控硅电子元件来实现的 一般调光灯有四个挡 调光 灯上的旋钮可以控制截去多少 每个挡截去电流的四分之一周期 在第三挡时 即在正 弦交流电的每一个二分之一周期中 前面四分之一周期被截去 从而改变电灯的功 率 如果调光灯最亮时功率为Pm 那么现在电灯的功率为 A Pm B C D 2Pm 2 Pm 2 Pm 4 解析 根据每个二分之一周期中 前四分之一周期被截去 则在一个周期中有二分之 图 10 1 21 4 一周期被截去 由有效值的定义可知 PmT T 2T P 2T 即P 故 Um 2 2 R U 2 R Pm 2 C 正确 答案 C 8 如图 10 1 22 所示 交流发电机线圈的面积为 0 05 m2共 100 匝 该线圈在磁感应强度为 T 的匀强磁场中 以 10 1 rad s 的 角速度匀速转动 电阻R1和R2的阻值均为 50 线圈的内 阻 忽略不计 若从图示位置开始计时 则 A 线圈中的电动势为e 50 sin 10 t V B 电流表的示数为 A 2 C 电压表的示数为 50 V 2 D R1上消耗的电功率为 50 W 解析 由于线圈从图示位置 即磁场方向平行于线圈平面 开始计时 所以e Emcos t 其中E m NBS 50 V 故线圈中的电动势e 50cos 10 t V 故 A 选项错误 线圈产生的电动势的有效值为E V 25 V 由于线圈的内阻不计 故电压表的 50 22 示数为U E 25 V 故 C 选项错误 电流表的示数I 其中R并 25 2 U R并 R1R2 R1 R2 所以I A 故 B 选项正确 电阻消耗的电功率为P U2 R1 25 W 故 D 选项 2 错误 答案 B 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 10 1 23 所示 则线框中感应电流 的 有效值为 A 10 5 A B 10 5 A 26 C 10 5 A D 10 5 A 2 2 3 2 2 解析 由法拉第电磁感应定律和欧姆定律E S I t B t E R S R B t 图 10 1 22 图 10 1 23 5 可得 0 3 s 内 I1 A 2 10 5 A 6 10 2 2 0 36 6 10 3 3 3 s 5 s 内 I2 A 6 10 2 2 0 36 0 6 10 3 2 3 10 5 A 于是可作出i随时间变化的图象如图所示 由有效值的定义 Q直 Q交 I Rt1 I Rt2 I2Rt 2 12 2 12 10 10R 18 10 10R 5RI2 I 10 5 A 故 B 选项正确 6 答案 B 10 如图 10 1 24 所示 半径为r的半圆形金属导线 CD为直径 处于磁感应强度为B的匀强磁场中 磁场方向垂直于线圈平面 有关导线中产生的感应电动势的大小的说法正确的是 A 导线从图示位置开始绕CD以角速度 匀速转动时 e r2B sin t 1 2 B 导线在纸面内沿与CD成 45 角以速度v斜向下匀速运动时E rBv 2 C 导线不动 匀强磁场以速度v水平向左匀速运动时E 0 D 导线在纸面内以速度v水平向右运动 同时匀强磁场以速度v沿CD方向向上匀速 运动时E 2Brv 解析 半圆形导线CAD在匀强磁场中以角速度 绕CD匀速转动时 e BS sin t r2B sin t A 正确 半圆形导线的长度等效为 2r 当它在纸面内沿与CD成 1 2 45 角以速度v斜向下匀速运动时其切割磁感线的有效长度为r 则感应电动势的 2 大小E rBv B 正确 导线不动 匀强磁场以速度v水平向左匀速运动时 等效为 2 导线在纸面内沿垂直CD方向以速度v向右匀速运动 则E 2Brv C 错误 导线在纸 面内以速度v水平向右运动 同时匀强磁场以速度v沿CD方向向上匀速运动 等效为 导线在纸面内以大小为v 方向与CD成 45 斜向下匀速运动 则感应电动势的大小 2 E 2rBv D 正确 答案 ABD 一 非选择题 第 11 题 12 分 第 12 题 18 分 11 如图 10 1 25 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 合的竖直固定转轴以角速度 匀速转动 线框中感应电流的有效值 图 10 1 24 图 10 1 25 6 I 线框从中性面开始转过的过程中 通过导线横截面的电 2 荷量q 解析 由题意可知Emax BS 则回路中电流的有效值为I 当线圈从中性面转 Emax 2R 过时 由E 及q t可求得q 2 t BS tI E RI BS R 答案 2BS 2R BS R 12 如图 10 1 26 所示 一小型发电机内有n 100 匝的矩形线圈 线圈面积S 0 10 m2 线圈电阻可忽略不计 在外力作用下矩形线 圈在B 0 10 T 的匀强磁场中 以恒定的角速度 100 rad s 绕垂 直于磁场方向的固定轴OO 匀速转动 发电机线圈两端与R 100 的电阻构成闭合回路 求 1 线圈转动时产生感应电动势的最大值 2 从线圈平面通过中性面时开始 线圈转过 90 角的过程中通过电阻R横截面的电 荷量 3 线圈匀速转动 10 s 电流通过电阻R产生的焦耳热 解析 1 线圈中感应电动势的最大值Em nBS 3 14 102 V 2 设从线圈平面通过中性面时开始 线圈转过 90 角所用时间为