高考物理总复习巩固练习 正弦交流电的产生和描述（基础）

【巩固练习】一、选择题1、(2015 湛江检测) 某正弦交流电的It图象如图所示，则该电流的()A频率f0.02 HzB有效值C峰值D瞬时值表达式I20sin 100t(A)2、(2015 深圳中学模拟) 如图 所示，面积为S、匝数为N、电阻为r的线圈与阻值为R的电阻构成闭合回路，理想交流电压表并联在电阻R的两端线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场的转动轴以角速度匀速转动设线圈转动到图示位置的时刻t0，则()A在t0时刻，线圈处于中性面，流过电阻R的电流为0，电压表的读数为0B1 s内流过电阻R的电流方向改变次C在电阻R的两端再并联一只电阻后，电压表的读数将减小D在电阻R的两端再并联一只电容较大的电容器后，电压表的读数不变3、(2014 茂名质检) 如图所示，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的匀强磁场中，以10 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e50sin 10t VB电流表的示数为 C电压表的示数为DR1上消耗的电功率为50 W4、交流发电机产生的感应电动势为E = Em sint，若发电机的转速和线圈的匝数都增加到原来的两倍，这时产生的感应电动势为（ ） AE =4 Em sint BE =4 Em sin2t CE =2 Em sint DE =2 Em sin2t 5、一矩形线圈绕垂直磁场方向的轴在匀强磁场中转动，产生的交变电动势e = 20sin20t V，由此可以判断（ ）At = 0时，线圈平面和磁场垂直 Bt = 0时，线圈的磁通量为零Ct = 0.05s时，线圈切割磁感线的有效速度最小Dt = 0.05s时，e第一次出现最大值6、一个矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动。线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图所示，下列说法正确的是（ ）At1时刻通过线圈的磁通量为零Bt2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大Ct1时刻通过线圈的磁通量的变化率的绝对值最大D每当e方向变化时，通过线圈的磁通量绝对值都为最大7、收录机等小型家用电器所用的稳压电源，是将220 V的正弦交流电变为稳定的直流电的装置，其中的关键部分是整流电路。有一种整流电路可以将正弦交流电变成如图所示的脉动直流电（每半个周期都按正弦规律变化）,则该脉动直流电电流的有效值为 （ ）A.8A B.4AC.2A D.A 8、如图所示，矩形线圈abcd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，当线圈平面转到与磁场方向平行时（ ）A线圈绕P1转动时的电流等于绕P2转动的电流B线圈绕P1转动时的电动势小于绕P2转动时的电动势C线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同，都是abcdD线圈绕P1转动时dc边受到的安培力大于绕P2转动时dc边受到的安培力9、两个电流随时间的变化关系如图所示，把它们通入相同的电阻中，则在1s内两电阻消耗的电功之比等于（ ） A. B. 1 : 2 C. 1 : 4 D. 1 : 110、在如图所示电路中，电阻R、电感线圈L、电容器C并联接在某一交流电源上，三个相同的交流电流表的示数相同。若保持电源的电压不变，而将其频率增大，则三个电流表的示数I1、I2、I3的大小关系是（ ）AI1I2I3 BI1I2I3CI1I3I2 DI3I1I2二、填空题1、一交变电压的变化规律为，当时线圈相对磁场的位置是_；当时线圈相对磁场的位置是_。2、如图甲所示的直流电通过图乙中的电阻R，则交变电流表的示数为_A。 3、如图电路中，已知交流电源电压u=200sin100t（V），电阻R=100。则电流表和电压表的读数分别为 A V。三、计算题1、一边长为l的正方形线圈abcd绕对称轴OO在匀强磁场中转动，转速为n=120 r / min，若已知边长l=20 cm，匝数N=20，磁感应强度B=0.2 T，求：（1）转动中的最大电动势及位置。（2）从中性面开始计时的电动势瞬时值表达式。（3）从如图所示位置转过90过程中的平均电动势。2、如图所示，线圈abcd的面积是0.05m2，共100匝；线圈电阻为1，外电阻为9，匀强磁场的磁感应强度为BT，当线圈以300r/min的转速匀速旋转时，求：（1）若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时表达式。（2）线圈转过s时电动势的瞬时值为多大?（3）电路中电压表和电流表的示数各是多少?3、如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一匝数为N的矩形线圈，其面积为S，电阻为r，线圈两端外接一电阻为R的用电器和一个交流电压表。若线圈绕对称轴OO以角速度做匀速转动，则线圈从图示位置转过90的过程中，求：（1）感应电动势的最大值；（2）交流电压表的示数；（3）通过电阻的电量；（4）电阻产生的热量。【答案与解析】一、选择题：1、【答案】BD【解析】本题考查交变电流及其图象，意在考查考生对交变电流的理解由题图可知，该交变电流的周期为0.02 s，所以频率f50 Hz，A错峰值Im20 A，有效值，C错，B对，D对2、【答案】BC【解析】电压表示数应为有效值，t0时示数不为0，故A错误；交流电频率，电流方向改变的次数为，B正确；并联一个电阻后，路端电压减小，故C正确；并联电容后，电容器反复充放电，电路中的电流增大，路端电压减小，故D错误3、【答案】B【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eEmcos t，其中EmnBS50 V，故线圈中的电动势e50cos 10t V，故A错误；线圈产生的电动势的有效值为，由于线圈的内阻不计，故电压表的示数为，故C错误；电流表的示数，其中，所以，故B正确；R1上消耗的电功率为，故D错误4、【答案】B【解析】转速： 即角速度增大到原来的两倍匝数：，所以，感应电动势 5、【答案】AC【解析】根据交变电动势的表达式，可知从中性面开始计时，磁通量最大，则A对B错；，线圈平面与磁场方向平行，感应电动势为零，可认为线圈切割磁感线的有效速度为零，C对D错。故正确选项为AC。6、【答案】D【解析】从图中可以看出t1时刻是中性面，通过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零，每次通过中性面电动势、电流就改变方向，A错B错C错，D对。7、【答案】B【解析】每个半波都是正弦交流电，在一个周期产生的热量与正弦交流电相同，所以有效值等于最大值除以，即为4A。8、【答案】A【解析】A、由于它们的角速度相同，线框面积相同，则它们的产生的电动势最大值相同，所以它们的有效值也相同，因此线圈绕P1转动时的电流等于绕P2转动时的电流，故A正确B错误；C、相同的线框在匀强磁场中以不同的转轴转动会产生交流电，所以它们的方向变化的，故C错误；D、线圈绕P1转动时的电流等于绕P2转动时的电流，而安培力F=BIL，则有线圈绕P1转动时dc边受到的安培力等于绕P2转动时dc边受到的，故D错误；故选A。9、【答案】B【解析】在1s内两电阻消耗的电功之比即功率之比，显然要求有效值。图（a）电流的有效值为，图（b）正负半周的最大值相等，电流的有效值为所以 。10、【答案】D【解析】原来交流电流表的示数相同，只将其频率增大了，电容器的阻碍作用减小，与电容器串联的电流表示数变大；电感的阻碍作用变大，与电感串联的电流表示数变小；与电阻串联的电流表示数不变，得I3I1I2，故D正确。二、填空题：1、【答案】线圈平面与磁场方向平行；线圈平面与磁场方向垂直。【解析】由电压的瞬时表达式可知计时是从中性面开始的，是角度，写出角度就可以知道了，即从中性面转过了90，位置是：线圈平面与磁场方向平行；同理当时，又到了中性面，位置是：线圈平面与磁场方向垂直。2、【答案】【解析】交变电流表的示数为有效值， 所以。3、【答案】1.41A，141V；【解析】电流表、电压表读数是有效值。电压表读数： ，电流表读数：。三、计算题：1、【答案】（1）与磁场平行时，2.0 V（2）e = 2sin（4t）V（3）1.28V.【解析】（1）当线圈平面转到与磁场平行时（SB），ab、cd两边均垂直切割磁感线， 角速度这时线圈中产生的感应电动势最大Em= NBS = 200.20.2222=2.0 V；（2）电动势瞬时值表达式为e = Em sin t = 2sin（4t）V；（3）转过90，磁通量的变化为，所用时间，所以平均电动势 .2、【答案】（1）（2）（3）。【解析】（1）角速度感应电动势的最大值感应电