人教版高中物理交变电流的产生和描述单元测试(2)

1、名校名 推荐31 交变电流的产生和描述时间： 45 分钟一、单项选择题1某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的交变电流的图象如图所示，由图中信息可以判断()A 在 A、C 时刻线圈处于中性面位置B在 B、D 时刻穿过线圈的磁通量为零C从 A D 线圈转过的角度为2D若从 O D 历时 0.02 s，则在 1 s 内交变电流的方向改变了100次解析：由题中交变电流的图象可知，在 A、C 时刻产生的感应电流最大，对应的感应电动势最大，线圈处于垂直中性面的位置，选项A 错误；在 B、D 时刻感应电流为零，对应的感应电动势为零，即磁通量的变化率为零，此时磁通量最大，选项B 错误；从 A D

2、，经历的33时间为4周期，线圈转过的角度为2，选项 C 错误；若从 O D 历时 0.02s，则交变电流的周期为0.02 s，而一个周期内电流的方向改变两次，所以 1 s 内交变电流的方向改变了100 次，选项 D 正确答案： D1名校名 推荐2一个 U 形金属线框在匀强磁场中绕OO轴以相同的角速度匀速转动，通过导线给同一电阻 R 供电，如图甲、乙所示其中甲图中 OO轴右侧有磁场，乙图中整个空间均有磁场，两磁场磁感应强度相同则甲、乙两图中交流电流表的示数之比为()A 12B12C14D11解析：题图甲中的磁场只有OO轴的右侧，所以线框只在半周1BS期内有感应电流产生， 如图甲，电流表测得是有效

3、值， 所以 I2 R .题图乙中的磁场布满整个空间，线框中产生的感应电流如图乙，所以I 2I12，即 A 正确2BS，则 IR答案： A3某正弦交流发电机产生的电动势波形如图所示，已知该发电机线圈匝数 n100 匝，线圈面积为S0.1 m2，线圈内阻为 r1 ，用一理想交流电压表接在发电机的两个输出端由此可知()2名校名 推荐A 线圈在匀强磁场中转动的角速度为50 rad/sB线圈所在处的磁感应强度是B1 TC交流电压表的读数为220 VD交变电动势的平均值为E 200 V解析：由正弦交流发电机产生的电动势波形图可知，周期 T0.02，而2100 rad/s，解得线圈在匀强磁场中转动的角速度为

4、sT选项 A 错误；由正弦交流发电机产生的电动势波形图可知，电动势最大值为 Em314 V，而 EmnBS，解得 B0.1 T，选项 B 错误；由于电压表是理想交流电压表，测量值等于交变电压的有效值，为2314 2V222 V ，选项 C 错误；由法拉第电磁感应定律，交变电压的平均值为E nt ，取 T/4 时间，磁通量变化量 BS，所以nBSE T 200 V，选项 D 正确4答案： D4利用实验室的手摇发电机产生的正弦交流电给灯泡L 供电，其电路如图所示当线圈以角速度匀速转动时，电压表示数为U，灯泡正常发光已知发电机线圈的电阻为r ，灯泡正常发光时的电阻为 R，电表均为理想电表，导线电阻可

5、忽略则()3名校名 推荐UA 图中电流表示数为rB灯泡的额定功率为U2RrrC发电机的线圈中产生的电动势的最大值为U(1R)D从线圈转到中性面开始计时，灯泡两端电压的瞬时值表达式为 u2UsintU解析：由欧姆定律可知，图中电流表示数为I R，选项 A 错误；U2灯泡的额定功率为PUI R ，选项 B 错误；设发电机的线圈中产生的电动势的最大值为Em，有效值为E Em2，由闭合电路欧姆定律得UrE UIr ，I R，联立解得Em2U(1R)，选项 C 错误；从线圈转到中性面开始计时，发电机产生的正弦交变电流表达式为i2Isint，灯泡两端电压的瞬时值表达式为 u 2Usint，选项 D 正确答

6、案： D5如图所示电路，电阻R1 与电阻 R2 阻值相同，都为R，和 R1并联的 D 为理想二极管 (正向电阻可看作零，反向电阻可看作无穷大 )，在 A、B 间加一正弦交流电 u20 2sin100 tV ，则加在 R2 上的电压有效值为 ()4名校名 推荐A 10 VB20 VC15 VD5 10 V解析： 电压值取正值时，即在前半个周期内，二极管电阻为零，R2 上的电压等于输入电压值， 电压值取负值时， 即在后半周期内， 二极管电阻无穷大可看作断路， R2 上的电压等于输入电压值的一半，据此可设加在R2 的电压有效值为U，根据电流的热效应，在一个周期U2202T102T内满足 R T R

7、2 R 2，可求出 U5 10 V故选项 D 正确答案： D二、多项选择题6(2016 新课标全国卷 )如下图， M 为半圆形导线框，圆心为OM；N 是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为ON；两导线框在同一竖直面 (纸面 )内；两圆弧半径相等；过直线OMON 的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面现使线框M、N 在 t0 时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面、 且过 OM 和 ON 的轴，以相同的周期T逆时针匀速转动，则 ()5名校名 推荐A 两导线框中均会产生正弦交流电B两导线框中感应电流的周期都等于TTC在 t8时，两导线框中产生的感应电动势相等D两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流

8、的有效值也相等解析：当线框进入磁场过程中，根据E12BR2可得，感应电动势恒定，感应电流恒定，不是正弦式交流电，A 错误， C 正确；当线框进入磁场时， 根据楞次定律可得， 两线框中的感应电流方向为逆时针，当线框穿出磁场时，根据楞次定律可得，线框中产生的感应电流为顺时针，所以感应电流的周期和线框运动周期相等，B 正确；线框TN 在完全进入磁场后有 4时间内穿过线框的磁通量不变化，没有感应TT 3T电动势产生，即线框 N 在 0 4和 24 内有感应电流，其余时间内没有；而线框 M 在整个过程中都有感应电流，即便两导线框电阻相等，两者的电流有效值不相等， D 错误答案： BC7将电阻 R、理想电

9、压表 V 、开关 S 和交流电源按照图甲所示的方式连接起来，其中R30 ，合上开关 S 后，交流电源输出的正弦交变电压 u 随时间 t 变化的关系如图乙所示则()6名校名 推荐A 电压表 V 的示数是 36 VBR 消耗的电功率是21.6 WC通过 R 的电流瞬时值表达式为i 1.2sin100 tAD通过 R 的电流最大值为1.2 A解析：电压表的示数为有效值， UUm182 V，A 项错误； P2U2Um R 21.6 W，B 项正确； i R sin100 tA 1.2sin100t A ，C 项正Um确； I m R1.2 A，D 项正确答案： BCD8.如图所示，电阻为 r 的矩形线

10、圈面积为 S，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以角速度 匀速转动匀强磁场的磁感应强度为 B，t0 时刻线圈平面与磁场垂直，各电表均为理想交流电表，则()A 滑片 P 下滑时，电压表的读数不变B图示位置线圈中的感应电动势最大7名校名 推荐C线圈从图示位置转过180的过程中， 流过电阻 R 的电荷量为2BSRrD1 s 内流过 R 的电流方向改变 次解析：滑片 P 下滑时，外电阻增大，电压表的读数变大， A 错误；图示位置穿过线圈的磁通量最大，感应电动势为零，B 错误；线圈从图示位置转过 180的过程中，流过电阻R 的电荷量 q 2BS，Rr RrC 正确；一个周期内线圈两次通过中性面，电流方向改变两

11、次，交流电的频率为 ，所以 1 s 内流过 R 的电流方向改变 次， D 正确2答案： CD三、非选择题9交流发电机电枢电阻为2 ，感应电动势瞬时值表达式为e 389sin100 t(V) ，给电阻 R8 的用电器供电，则(1)通过用电器的电流为多少？(2)电源输出功率和发电总功率为多少？(3)发电机输出端电压为多少？解析： (1)交变电流电动势的有效值为：E Em23892 V275 V，根据闭合电路欧姆定律：E275I Rr82 A27.5 A.(2)发电机的输出功率即电阻消耗的电功率：P 出I2R6 050 W，电源消耗的总功率为：8名校名 推荐PEI27527.5 W7 562.5 W

12、.(3)发电机路端电压为：UIR 27.58 V220 V.答案： (1)27.5 A(2)6 050 W7 562.5 W(3)220 V10如图甲所示为一台小型发电机的示意图， 单匝线圈逆时针转动若从中性面开始计时， 产生的电动势随时间的变化规律如图乙所示已知发电机线圈内阻为 1.0 ，外接灯泡的电阻为 9.0 求.：(1)写出流经灯泡的瞬时电流的表达式；(2)转动过程中穿过线圈的最大磁通量；(3)线圈匀速转动一周的过程中，外力所做的功2解析： (1)由题图乙得 T 100 rad/sEm6 2 V线圈从中性面开始计时，则电动势的瞬时表达式eEmsint6 2sin100 t(V)e则电流

13、 i 0.6 2sin100 t(A) (2)由 EmBS 知mBSEm2.7102Wb.(3)电压的有效值EEm26 V由功能关系知外力所做的功9名校名 推荐E2 2WQRrT7.210J.答案： (1)i0.6 2sin100 t(A)(2)2.710 2 Wb(3)7.2102 J11如图甲所示，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n100 匝，总电阻 r1.0 ，所围成矩形的面积 S0.040 m2，小灯泡的电阻R9.0 ，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22enBmST cos T t，其中 Bm 为磁感应强度的最大值， T 为磁场变化的周期，不计灯丝电阻随温度的变化，求：(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；T(3)在磁感应强度变化的0 4时间内，通过小灯泡的电荷量解析： (1)由图象知，线圈