【志鸿优化设计】（江苏专用）2014届高考物理 第十章交变电流 传感器第一节交变电流的产生和描述练习

1 课时作业课时作业 4343 交变交变电流的产生和描述电流的产生和描述 一 单项选择题 每题 6 分 共 18 分 1 2012 福州模拟 小型交流发电机中 矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动 产 生的感应电动势与时间呈正弦函数关系 如图所示 此线圈与一个R 10 的电阻构成闭 合电路 不计电路的其他电阻 下列说法正确的是 A 交变电流的周期为 0 125 s B 交变电流的频率为 8 Hz C 交变电流的有效值为A 2 D 交变电流的最大值为 4 A 2 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 V 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产生的焦耳热为 24 2 J 3 电学元件的正确使用 对电路安全工作起着重要作用 某电解电容器上标有 25 V 450 F 字样 下列说法中正确的是 A 此电容器在交流 直流电路 25 V 的电压时都能正常工作 B 此电容器只有在不超过 25 V 的直流电压下才能正常工作 C 当工作电压是直流 25 V 时 电容才是 450 F D 若此电容器在交流电压下工作 交流电压的最大值不能超过 25 V 二 多项选择题 每题 8 分 共 24 分 4 2012 吉林二模 如图所示 闭合的矩形导体线圈ABCD在匀强磁场中绕垂直于 磁感线的对称轴OO 匀速转动 沿着OO 方向观察 线圈沿顺时针方向转动 已知匀强磁 场的磁感应强度为B 线圈匝数为n AB边的边长为L1 AD边的边长为L2 线圈电阻为 R 转动的角速度为 则当线圈转至图示位置时 A 线圈中感应电流的方向为ABCDA B 线圈中的感应电动势为 2nBL2 2 C 穿过线圈的磁通量的变化率最大 D 线圈AD边所受安培力的大小为 方向垂直纸面向里 n2B2L1L2 R 5 如图所示 面积均为S的两个电阻相同的线圈 分别放在如图所示的磁场中 甲图 中是磁感应强度为B0的匀强磁场 线圈在磁场中以周期T绕OO 轴匀速转动 乙图中磁场 变化规律为B B0cos 从图示位置开始计时 则 2 t T A 两线圈的磁通量变化规律相同 B 两线圈中感应电动势达到最大值的时刻不同 C 经相同的时间t t T 两线圈产生的热量相同 D 从此时刻起 经T 4 时间 流过两线圈横截面的电荷量相同 6 如图所示 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动 电容器两极板水平放置 在两极板间 不计重力的带正电粒子Q在t 0 时由静止释放 若两极板间距足够宽 则下 列运动可能的是 A 若t 0 时 线圈平面与磁场垂直 粒子一定能到达极板 B 若t 0 时 线圈平面与磁场平行 粒子在两极板间往复运动 C 若t 0 时 线圈平面与磁场垂直 粒子在两极板间往复运动 D 若t 0 时 线圈平面与磁场平行 粒子一定能到达极板 三 非选择题 分值依次为 18 分 20 分 20 分 7 某集装箱吊车的交流电动机输入电压为 380 V 则该交流电压的最大值为 V 当吊车以 0 1 m s 的速度匀速吊起总质量为 5 7 103 kg 的集装箱时 测得电动机的电 流为 20 A 电动机的工作效率为 g取 10 m s2 8 如图所示 在真空中速度v 6 4 107 m s 的电子束 连续地射入两平行极板间 极板长度为l 8 0 10 2 m 间距d 5 0 10 3 m 两极板不带电时 电子束沿两极板之 间的中线通过 在极板上加 50 Hz 的交变电压u U0sin t 如果所加电压的最大值U0超 过某一值Uc时 将开始出现以下现象 电子束有时能通过两极板 有时间断不能通过 1 求Uc的大小 2 求U0为何值时才能使通过的时间 t通跟间断的时间 t断之比即 t通 t断 3 2 1 9 2012 安徽理综 图 1 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 图 2 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 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 如图 3 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 其他电阻均不计 4 参考答案参考答案 1 C 2 D 3 D 4 AC 5 ACD 解析 解析 甲图中的磁通量变化规律为 甲 B0Scost 乙图中磁通量的变化 2 T 规律为 乙 B0Scost 由于两线圈的磁通量变化规律相同 则两线圈中感应电动势的 2 T 变化规律相同 达到最大值的时刻也相同 有效值E也相同 又因两线圈电阻相同 所以 Q t也相同 经过 时间 流过两线圈横截面的电荷量q I 也相同 故 A C D 三项 E2 R T 4 T 4 正确 6 AB 解析 解析 若t 0 时 线圈平面与磁场垂直 则开始时刻 两极板间的电势差为 零 故在一个周期内前 加速 后 减速 粒子将沿一个方向运动 故粒子一定能到达极板 T 2 T 2 A 正确 若t 0 时 线圈平面与磁场平行 由于开始时刻两极板间的电势差不为零 若带 电粒子在 1 4 个周期内不能到达另一极板 则带电粒子将在两极板间做往复运动 B 正确 7 答案 答案 380 75 2 解析 解析 对于正弦交流电Um U 380V 22 电动机的输出功率为P出 mgv 5 7 kW 电动机的输入功率为P入 UI 7 6 kW 电动机的工作效率为 0 75 75 P出 P入 8 答案 答案 1 91 V 2 105 V 解析 解析 电子通过平行板所用的时间 t 1 25 10 9 s l v 交变电压的周期T 2 0 10 2 s 则有 t T 因此 电子通过平行板时 极板的电 压及板间电场强度可看做是恒定不变的 电子在板间受恒力作用 电子将做相当于平抛运 动的曲线运动 据平抛运动的规律 a t2 而a 所以Uc 91 V d 2 1 2 F m eUc md mdv2 el2 从图中所示交变电压半个周期图象可知 为使题设通断关系成立 应让两极电压在 t 时达到两极电压Uc t T 6 2 T T 6 3 两极电压u Ucsin t 得U0 105 V 9 答案 答案 1 e1 BL1L2 sin t 2 e2 BL1L2 sin t 0 3 R 2 解析 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 5 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