2014年高考物理一轮复习 章节训练 交变电流的产生及描述VIP

1 20142014 年高考一轮复习章节训练之交变电流的产生及描述年高考一轮复习章节训练之交变电流的产生及描述 时间 45 分钟 满分 100 分 一 选择题 8 8 64 1 2013 贵阳质检 如右图所示 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 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 经过时间t 线圈转过的角度为 则该时刻磁通量为零 左 右两个边的 速度刚好与磁感线垂直 由电动势E BLv得此刻产生的感应电动势最大 磁通量的变化率 最大 线圈中的感应电流最大 B 正确 A C D 错误 答案 B 2 如右图所示 图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图象 当 调整线圈转速后 所产生正弦交流电的图象如图线b所示 以下关于这两个正弦交流电的说 法正确的是 2 A 在图中t 0 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 3 2 C 交流电a的瞬时值为u 10sin5 t V D 交流电b的最大值为 5 V 解析 t 0 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 错 读 图得两次周期之比为 2 3 由转速 得转速与周期成反比 故 B 正确 读图得a的最 2 T 大值为 10 V 5 由交流电感应电动势瞬时值表达式e Emsin t V 从中性面开始计 时 得 u 10sin5 t V 故 C 正确 交流电的最大值Em nBS 所以根据两次转速 的 比值可得 交流电b的最大值为 10 V V 故 D 错 2 3 20 3 答案 BC 3 如图所示的电路中 A是熔断电流I0 2 A 的保险丝 R是可变电阻 S 是交流电 源 交流电源的内阻不计 其电动势随时间变化的规律是e 220sin314t V 为了不使保 2 险丝熔断 可变电阻的阻值应该大于 A 110 B 110 2 C 220 D 220 2 解析 该交变电流电动势的有效值为U V 220 V 故电阻的最小阻值 220 2 2 Rmin 110 U I0 220 2 答案 B 3 4 矩形线框在匀强磁场内匀速转动过程中 线框输出的交流电压随时间变化的图象如 图所示 下列说法中正确的是 A 交流电压的有效值为 36 V 2 B 交流电压的最大值为 36V 频率为 0 25 Hz 2 C 2 s 末线框平面垂直于磁场 通过线框的磁通量最大 D 1 s 末线框平面垂直于磁场 通过线框的磁通量变化最快 解析 由线框输出的交流电压随时间变化图象可知 交流电压的最大值为 36 V 频率 2 为 0 25 Hz B 正确 有效值则为 36 V A 错误 2 s 末 线框产生的感应电动势为零 所以 此时线框平面垂直于磁场 C 正确 1 s 末 线框产生的感应电动势最大 此时线框平面平 行于磁场 通过线框的磁通量变化最快 D 错误 答案 BC 5 在如下图甲所示的电路中 电阻R的阻值为 50 在ab间加上图乙所示的正弦交 流电 则下面说法中正确的是 A 交流电压的有效值为 100 V B 电流表示数为 2 A C 产生该交流电的线圈在磁场中转动的角速度为 3 14 rad s D 在 1 分钟内电阻R上产生的热量为 1 2 104 J 解析 从题图乙中可以看出 交流电压的峰值为 100 V 所以有效值U 100 V A 项 2 正确 通过电阻的电流I U R 2 A B 项正确 交流电的周期为T 0 02 s 故角速度 4 100 rad s C 项错误 根据Q t得 Q 1 2 104 J D 项正确 2 T U2 R 答案 ABD 6 一正弦交流电的电压随时间变化的规律如下图所示 由图可知 A 该交流电的电压瞬时值的表达式为u 100sin 25t V B 该交流电的频率为 25 Hz C 该交流电的电压的有效值为 100 V 2 D 若将该交流电压加在阻值为R 100 的电阻两端 则电阻消耗的功率是 50 W 解析 从题图中可知 交流电周期T 4 10 2 s 峰值电压Um 100 V 故交流电的频 率f 25 Hz 有效值U 50 V 加在R 100 的电阻上时的热功率P 50 1 T Um 22 U2 R W 瞬时值表达式u Umsint 100sin 50 t V 故正确选项为 B D 2 T 答案 BD 7 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下图甲所示 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 的示数为 220 V B 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 W D 发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为 24 2 J 解析 电动势的有效值为E V 220 V 所以电流的有效值I 220 2 2 E R r 220 95 0 5 0 5 A 2 2 A 所以电压表的示数为U IR 2 2 95 0 V 209 V 选项 A 错 交流电的频率为 f 50 Hz 每个周期内电流方向改变 2 次 故每秒钟内电流方向改变 100 次 选项 B 错 1 T 灯泡实际消耗的功率为P灯 I2R 2 22 95 0 W 459 8 W 故选项 C 错 发电机线圈内阻每 秒钟产生的焦耳热为Q I2rt 2 22 5 0 1 J 24 2 J 选项 D 对 答案 D 8 2011 四川高考 如右图所示 在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T 转轴 O1O2垂直于磁场方向 线圈电阻为 2 从线圈平面与磁场方向平行时开始计时 线圈转过 60 角时的感应电流为 1 A 那么 A 线圈消耗的电功率为 4 W B 线圈中感应电流的有效值为 2 A C 任意时刻线圈中的感应电动势为e 4cost 2 T D 任意时刻穿过线圈的磁通量为 sint T 2 T 解析 线圈转动角速度 线圈平面从与磁场方向平行开始计时 当转过 60 时 2 T 电流的瞬时值为i Imcos60 1 A Im 2 A 正弦交变电流有效值I A B 项错 Im 22 线圈消耗的功率P I2R 4 W A 项正确 由欧姆定律可知 感应电动势最大值Em ImR 4 V 所以瞬时值表达式为e 4 cost C 项正确 通过线圈的磁通量 2 T msin t msint 由感应电动势的最大值Em BS m m 2 T 2 T EmT 2 解两式得 sint sint D 项错 EmT 2 2 T 2T 2 T 答案 AC 二 计算题 3 12 36 6 9 如右图所示 矩形线圈abcd在磁感应强度B 2 T 的匀强磁场中绕轴OO 以角速度 10 rad s 匀速转动 线圈共 10 匝 电阻r 5 ab 0 3 m bc 0 6 m 负载电 阻R 45 求 1 写出从图示位置开始计时线圈中感应电动势的瞬时值表达式 2 电阻R在 0 05 s 内产生的热量 3 0 05 s 内流过电阻R上的电荷量 设线圈从垂直中性面开始转动 解析 1 电动势的最大值为Em nBS 10 2 0 3 0 6 10 V 113 04 V 故瞬时值表达式e Emcos t 113 04cos10 t V 2 电流的有效值I 1 6 A Im 2 Em 2 R r 所以 0 05 s 内R上产生的热量Q I2Rt 5 76 J 3 平均感应电动势为 n 72 V E t 平均感应电流为 1 44 A I E R r 所以通过电阻R的电荷量为q t 0 072 C I 答案 1 e 113 04cos10 t V 2 5 76 J 3 0 072 C 10 2013 郑州模拟 如下图甲所示 一固定的矩形导体线圈水平放置 线圈的两端接 一只小灯泡 在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场 已知线圈的匝数 n 100 匝 总电阻r 1 0 所围成矩形的面积S 0 040 m2 小灯泡的电阻R 9 0 磁感应强度随时间按如图乙所示的规律变化 线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为 e nBmScost 其中Bm为磁感应强度的最大值 T为磁场变化的周期 不计灯丝电阻随 2 T 2 T 温度的变化 求 7 1 线圈中产生感应电动势的最大值 2 小灯泡消耗的电功率 3 在磁感应强度变化的 0 时间内 通过小灯泡的电荷量 T 4 解析 1 由图象知 线圈中产生的交变电流的周期T 3 14 10 2 s 所以 Em nBmS 8 0 V 2 nBmS T 2 电流的最大值Im 0 80 A 有效值I A 小灯泡消耗的电功率 Em R r Im 2 2 2 5 P I2R 2 88 W 3 在 0 时间内 电动势的平均值 平均电流 T 4E nS B tI E R r nS B R r t 流过灯泡的电荷量Q t 4 0 10 3 C I nS B R r 答案 1 8 0 V 2 2 88 W 3 4 0 10 3 C 11 2012 安徽理综 下图甲是交流发电机模型示意图 在磁感应强度为B的匀强磁场 中 有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO 转动 由线圈引出的导线ae 和df分别与两个跟线圈一起绕OO 转动的金属圆环相连接 金属圆环又分别与两个固定的 电刷保持滑动接触 这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路 下图 乙是线圈的主视图 导线ab和cd分别用它们的横截面来表示 已知ab长度为L1 bc长度 为L2 线圈以恒定角速度 逆时针转动 只考虑单匝线圈 8 1 线圈平面处于中性面位置时开始计时 试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的 表达式 2 线圈平面处于与中性面成 0夹角位置时开始计时 如上图丙所示 试写出t时刻整 个线圈中的感应电动势e2的表达式 3 若线圈电阻为r 求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热 其它电阻均不计 9 解析 1 矩形线圈abcd转动过程中 只有ab和cd切割磁感线 设ab和cd的转动速 度为v 则 v L1 2 在t时刻 导线ab和cd因切割磁感线而产生的感应电动势均为 E1 BL2v 由图可知 v vsin t 则整个线圈的感应电动势为 e1 2E1