高考物理 第10章第1节 知能演练强化闯关 新人教版选修3-2

1 高考物理高考物理 第第 1010 章第章第 1 1 节节 知能演练强化闯关知能演练强化闯关 新人教版选修新人教版选修 3 23 2 1 2012 泉州模拟 如图 10 1 9 所示 面积均为S的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀 强磁场B中以角速度 匀速转动 能产生正弦交变电动势e BS sin t的图是 图 10 1 9 解析 选 A 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴 轴在线圈所在平面内 匀速转动 产 生的正弦交变电动势为e BS sin t 由这一原则判断 A 图中感应电动势为 e BS sin t B 图中的转动轴不在线圈所在平面内 C D 图转动轴与磁场方向平行 而 不是垂直 2 2011 高考四川理综卷 如图 10 1 10 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 时的感应电流为 1 A 那么 图 10 1 10 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 选 AC 从线圈平面平行于磁感线开始计时 正弦交变电流的感应电动势的一般表达 式为e Emcos 且只要转轴垂直于磁感线且与线圈共面 该式的成立与转轴的位置无关 则感应电流i cos 由题给条件有 1 Em 4 V 则Im 2 A I有效 e R Em R Em 2 1 22 A 电功率P IR 4 W 所以 A 正确 B 错误 e 4cos t 4cost 即 C 正确 2有效 2 T 由Em BS m 得 m 故 sint 即 D 错误 2 T 2T 2T 2 T 3 2012 亳州检测 如图 10 1 11 所示 图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变 电流与时间的变化关系 若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻 则经过 1 min 的 时间 两电阻消耗的电功之比W甲 W乙为 2 图 10 1 11 A 1 B 1 2 2 C 1 3 D 1 6 解析 选 C 电功的计算 I要用有效值计算 图甲中 由有效值的定义得 2R 2 10 2 0 2R 2 10 2 I R 6 10 2 得I1 A 图乙中 I的值不变 1 2 1 2 2 1 3 3 I2 1 A 由W UIt I2Rt可以得到W甲 W乙 1 3 C 正确 4 如图 10 1 12 所示 在两平行金属板中央有一个静止的电荷 不计重力 当两板间加 上如图 10 1 13 所示的交变电压后 能使电荷有可能做往返运动的电压是 图 10 1 12 图 10 1 13 解析 选 ABC 对 A 图像可知电荷先做加速度减小的加速运动 T 4 时刻速度最大 由T 4 到T 2 做加速度变大的减速运动 T时刻速度为零 从T到T电荷反向做加速度减小的 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 回到 3 4 3 4 原位置 即电子能做往复运动 A 正确 同样的方法可得 B C 正确 5 交流发电机转子有n匝线圈 每匝线圈所围面积为S 匀强磁场的磁感应强度为B 匀 速转动的角速度为 线圈内电阻为r 外电路电阻为R 当线圈由图 10 1 14 中实线位 置匀速转动 90 到达虚线位置过程中 求 3 图 10 1 14 1 通过R的电荷量q为多少 2 R上产生的电热QR为多少 3 外力做的功W为多少 解析 1 按照电流的定义I q t 计算电荷量q应该用电流的平均值 即q t 而 II 所以q E R r n t R r nBS t R r nBS R r 2 求电热应该用有效值 先求总电热Q 再按照内外电阻之比求R上产生的电热QR Q I2 R r t E2 R r 2 nBS 2 2 R r 2 n2B2S2 4 R r 所以QR Q R R r n2B2S2R 4 R r 2 3 根据能量守恒 外力做功的过程是机械能向电能转化的过程 电流通过电阻 又将电能 转化为内能 即放出电热 因此 W Q n2B2S2 4 R r 答案 1 2 3 nBS R r n2B2S2R 4 R r 2 n2B2S2 4 R r 一 选择题 1 下列图中不表示交变电流的是 图 10 1 15 解析 选 A 交流电是大小方向发生周期性变化的电流 A 中电流方向不变 始终为正 不 是交变电流 故选 A 2 关于交流电的下列几种说法正确的是 A 在一个周期内正弦 余弦 交流电方向改变 1 次 非正弦 余弦 交流电的方向改变次数不 确定 B 如果某交流电的电流有效值为 5 A 那么该交流电的最大值为 10 A 2 C 对正弦交流电 线圈的转轴一定与匀强磁场垂直 4 D 对正弦交流电 线圈在中性面时 穿过线圈的磁通量最大 磁通量的变化率最小 解析 选 CD 正弦式交变电流在一个周期内电流方向改变两次 选项 A 错误 非正弦式交 变电流的最大值不一定是有效值的倍 所以 B 项错误 2 3 一个矩形线圈在匀强磁场中 绕垂直于磁场的轴匀速运动 周期为T 从中性面开始计 时 当t T时感应电动势为 2 V 则此交变电动势的有效值为 1 12 A 2 V B 2 V 2 C V D V 2 2 2 解析 选 A 矩形线圈在匀强磁场中 轴垂直于磁场 匀速转动时产生的感应电流为正弦交 流电 设其电动势的瞬时值表达式为e Emsin t 所以e Emsin t 当 2 T 2 T t T时 e 2 V 所以Em 4 V 此交变电动势的有效值E Em 2 V 选 A 1 12 2 22 4 一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动 穿过线圈的磁通量随时间变 化的图像如图 10 1 16 甲所示 则下列说法中正确的是 图 10 1 16 A t 0 时刻线圈平面与中性面垂直 B t 0 01 s 时刻 的变化率达最大 C 0 02 s 时刻感应电动势达到最大 D 该线圈相应的感应电动势图像如图乙所示 解析 选 B 由题 t图知 在t 0 时 最大 即线圈处于中性面位置 此时e 0 故 A D 两项错误 由图知T 0 04 s 在t 0 01 s 时 0 最大 e最大 则 B t 项正确 在t 0 02 s 时 最大 0 e 0 则 C 项错 t 5 如图 10 1 17 甲所示是某种型号的电热毯的电路图 电热毯接在交变电源上 通过装 置P使加在电热丝上的电压的波形如图乙所示 此时接在电热丝两端的交流电压表的读数 为 图 10 1 17 A 110 V B 156 V C 220 V D 311 V 解析 选 B 电压表的读数是交变电流电压的有效值 从u t图像看出 每个周期的前半 周期是正弦图形 其有效值为U1 220 V 后半周期电压为零 根据有效值的定义 T U2 R 0 得U 156 V U2 1 R T 2 5 6 2011 高考天津理综卷 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 10 1 18 甲所示 产生的交变电动势的图像如图乙所示 则 图 10 1 18 A t 0 005 s 时线框的磁通量变化率为零 B t 0 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 V D 线框产生的交变电动势频率为 100 Hz 解析 选 B 线框中感应电动势与磁通量的变化率成正比 而t 0 005 s 时e最大 故 A 错误 t 0 01 s 时e 0 故 B 正确 电动势有效值为 311 V 220 V 故 C 错误 周 2 2 期T 0 02 s 频率f 50 Hz 故 D 错误 1 T 7 一个闭合的矩形线圈放在匀强磁场中 并且可绕线圈平面的垂直于磁场的轴匀速转动 角速度为 时 线圈中产生的感应电动势的最大值为E0 周期为T0 外力提供的功率为 P0 若使线圈转动的角速度变为 2 线圈中产生的感应电动势的最大值为E 周期为T 外力提供的功率为P 则E T和P的大小分别为 A E 2E0 T T0 P 2P0 1 2 B E E0 T T0 P 2P0 1 2 C E 2E0 T T0 P 2P0 D E 2E0 T T0 P 4P0 1 2 解析 选 D 若使线圈转动的角速度变为 2 由E0 BS 可得E 2E0 由T0 可得 2 T T0 因为外力提供的功率P Fv F I 且I 2I0 v 2v0 所以P 4P0 1 2 8 2012 上海静安区高三测试 一交流电压的图像如图 10 1 19 所示 将该交流电压加 在一阻值为 22 的电阻两端 下列说法中正确的是 图 10 1 19 A 该电阻消耗的功率为 1100 W B 该交流电压的瞬时值表达式为u 110sin 100 t V 2 6 C 并联在该电阻两端的交流电压表的示数为 110 V 2 D 流过电阻的电流方向每秒改变 50 次 解析 选 B 由图像可知 该交流电压有效值为 110 V 所以该电阻消耗的功率为 P 550 W 该交流电压的瞬时值表达式为u 110sin 100 t V 并联在该电阻两 U2 R2 端的交流电压表的示数为 110 V 流过电阻的电流方向每秒改变 100 次 9 如图 10 1 20 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像是下图中的 图 10 1 20 图 10 1 21 解析 选 A 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的方 向 因线圈绕垂直磁场的轴匀速转动 所以产生正弦式电流 A 正确 10 如图 10 1 22 所示的发电装置向外供电 发电机内部正方形线圈的边长为L 匝数 为n 线圈的电阻不计 在磁感应强度为B的匀强磁场中 绕垂直于磁感线的轴OO 匀速 转动 灯泡 L1 L2的电阻分别为R1和R2 电流表的示数为I 下列说法中正确的是 图 10 1 22 A 灯泡 L1的电功率为 2I2R1 B 通过电阻R3的电流始终为零 C 当由图示位置 线圈平面与磁感线垂直 转过 90 时 灯泡 L2两端的电压达到最大值 D 线圈转动的角速度为 IR1 nBL2 解析 选 C 电流表上测得的值是电流的有效值 而计算功率时也用有效值 A 错误 线圈 中产生交流电 而交流电能通过电容器 B 错 当由图示位置转过 90 时 线圈平面与磁 感线平行 此时线圈中磁通量的变化率最大 线圈产生的电动势也最大 此时灯泡 L2两端 的电压达到最大值 C 正确 线圈产生的电动势的最大值Em nB L2 IR1 则 2 7 D 错 2IR1 nBL2 二 非选择题 11 原创题 一个面积为S的矩形线圈abcd在匀强磁场中以其一条边ab为转轴匀速转动 磁场方向与转轴垂直 线圈中感应电动势e与时间t的关系图像如图 10 1 23 所示 感 应电动势的最大值和周期可以从图中读出 则 图 10 1 23 1 磁感应强度B多大 2 画出t 0 时刻线圈与磁场间相对位置关系 3 在t 时 线圈平面与磁感应强度方向的夹角多大 T 12 解析 1 由e t图像可直接读得Em和T 由Em BS 和 得B 2 T EmT 2 S 2 t 0 时线圈中感应电动势为最大值 故该时刻线圈与磁场的位置关系如图所示 3 由图像可知e Emcos t Emcost 2 T 当t 时 有e Emcos Emcos T 12 2 T T 12 6 即线圈平面与磁感应强度方向的夹角 30 6 答案 1 2 见解析 3 30 EmT 2 S 12 2012 陕西铜川高三检测 如图 10 1 24 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 图 10 1 24 8 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