《（山東專用）2020版高考物理一輪復習 第十一章 第1節(jié) 交變電流的產(chǎn)生和描述練習（含解析）新人教版》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《（山東專用）2020版高考物理一輪復習 第十一章 第1節(jié) 交變電流的產(chǎn)生和描述練習（含解析）新人教版（8頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、第1節(jié) 交變電流的產(chǎn)生和描述
1.(2019·河南洛陽模擬)(多選)圖中閉合金屬線圈都在勻強磁場中繞虛線所示的固定轉軸勻速轉動,能產(chǎn)生正弦式交變電流的是( AD )
解析:A圖中,雖然只有一半金屬線圈在磁場中,但是始終有一邊切割磁感線,轉動過程中感應電動勢連續(xù)按照正弦規(guī)律變化,故A正確,B圖中,線圈轉動,磁通量不變,無感應電流,故B錯誤,C圖中,只有半周有電流,不能產(chǎn)生正弦式交變電流,故C錯誤,D圖中,轉軸垂直于磁場,轉動過程中,有效面積為線圈面積的一半,能產(chǎn)生正弦式交變電流,故D正確.
2.(2019·廣東惠州模擬)交流發(fā)電機在工作時的電動勢為E=
E0sin ωt,
2、若將其電樞的轉速提高到原來的2倍,其他條件不變,則其電動勢變?yōu)? B )
A.E0sin 2ωt B.2E0sin 2ωt
C.E0sin D.2E0sin
解析:感應電動勢的瞬時值表達式為E=E0sin ωt,當將其電樞的轉速提高到原來的2倍時,由ω=2πn,E0=nBSω,可知E0和ω都增加2倍,其表達式變?yōu)?E0sin 2ωt,故B正確,A,C,D錯誤.
3.(2019·北京模擬)如圖所示的空間存在一勻強磁場,其方向垂直于紙面向里,磁場的右邊界為MN,在MN右側有一矩形金屬線圈abcd,ab邊與MN重合.現(xiàn)使線圈以ab邊為軸按圖示方向勻速轉動(從上往下
3、看為順時針轉動),將a,b兩端連到示波器的輸入端,若ab邊中電流從a到b為正,則從示波器觀察到的ab中電流隨時間變化的圖形是( D )
解析:先將右側磁場補全,即矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動,會產(chǎn)生正弦式交變電流,由楞次定律可知,電流從0開始,沿負向,可畫出完整電流隨時間變化的圖形,在此基礎上,去掉右側磁場,故需將完整圖形中每個周期的前周期及后周期圖形去掉,選項D正確.
4.(2018·甘肅天水模擬)如圖所示,是一個匝數(shù)n=10的線圈在勻強磁場中沿垂直于磁場方向的固定軸轉動時,通過線圈平面的磁通量隨時間變化的圖像.關于線圈中的感應電動勢,以下說法正確的是( B )
A.在t1
4、=0.1 s時,線圈中的感應電動勢最大
B.在t2=0.2 s時,線圈中的感應電動勢最大
C.在t3=0.2 s時,線圈位于中性面位置
D.在t4=0.4 s時,線圈中的感應電動勢改變方向
解析:由圖像可知,在t1=0.1 s時刻,線圈中的磁通量最大,線圈轉到中性面位置,感應電動勢為零,故A錯誤;在t2=0.2 s時刻,線圈中的磁通量為零,線圈平面跟磁場平行,感應電動勢最大,故B正確,C錯誤;t4=0.4 s時,線圈中的感應電動勢的方向不變,故D錯誤.
5.(2019·河南焦作模擬)如圖所示的交變電流,最大值為Im,周期為T,則下列有關該交變電流的有效值I,判斷正確的是( B )
5、
A.I= B.I<
C.I> D.以上均不正確
解析:正弦式交變電流的最大值與有效值之間的關系為I有=,從圖像可以看出,正弦式交變電流的每一時刻的電流都比題中的電流大,所以正弦式交變電流的有效值也比題中交變電流的有效值大,即I<,故B正確.
6.(2019·河北唐山模擬)一個U形金屬線框在勻強磁場中繞OO′軸以相同的角速度勻速轉動,通過導線給同一電阻R供電,如圖(甲)、(乙)所示.其中(甲)圖中OO′軸右側有磁場,(乙)圖中整個空間均有磁場,兩磁場磁感應強度相同.則(甲)、(乙)兩圖中交流電流表的示數(shù)之比為( A )
A.1∶ B.1∶2 C.1∶4
6、 D.1∶1
解析:題圖(甲)中的磁場只在OO′軸的右側,所以線框只在半周期內有感應電流產(chǎn)生,如圖(a),電流表測的是有效值,所以I=.題圖(乙)中的磁場布滿整個空間,線框中產(chǎn)生的感應電流如圖(b),所以I′= ,則 I∶I′=1∶.
7.(2019·四川自貢模擬)一臺小型發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖像如圖(甲)所示.已知發(fā)電機線圈內阻為5.0 Ω,外接電阻為95.0 Ω的燈泡,如圖(乙)所示,則( C )
A.電壓表的示數(shù)為220 V
B.電路中的電流方向每秒鐘改變50次
C.發(fā)電機線圈內阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為24.2 J
D.線圈在如圖(乙)位置時,穿
7、過線圈的磁通量為零,線圈的感應電動勢也為零
解析:由題圖(甲)知電壓峰值為220 V,周期為0.02 s,所以有效值為220 V,角速度ω==100π rad/s.電壓表測的是路端電壓有效值,U=·E=×220 V=209 V,A錯誤;交變電流的頻率為50 Hz,每一周期電流方向改變兩次,所以每秒電流方向改變100次,B錯誤;發(fā)電機線圈內阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱Q=I2rt=()2×5×1 J=24.2 J,C正確;線圈在題圖(乙)位置時,穿過線圈的磁通量為零,線圈的感應電動勢最大,D錯誤.
8.(2019·寧夏吳忠模擬)如圖所示,單匝矩形閉合導線框abcd全部處于磁感應強度為B的水平勻強磁場
8、中,線框面積為S,電阻為R.線框繞與cd邊重合的豎直固定轉軸以角速度ω從中性面開始勻速轉動,下列說法正確的是( C )
A.轉過時,線框中的電流方向為abcd
B.線框中感應電流的有效值為
C.從中性面開始轉過的過程中,通過導線橫截面的電荷量為
D.線框轉一周的過程中,產(chǎn)生的熱量為
解析:轉過的過程中,磁通量變小,產(chǎn)生的感應磁場的方向與原磁場方向相同,根據(jù)楞次定律可知,電流方向為adcb,故A錯誤;線框中產(chǎn)生的感應電動勢最大值Em=BSω,感應電動勢有效值E==BSω,電流的有效值I==,故B錯誤;由=,=,q=t得,電荷量q==,故C正確;T=,線框轉一周的過程中,產(chǎn)生的熱量Q
9、=I2RT=,故D錯誤.
9.(2018·安徽宣城二模)圖(甲)為小型旋轉電樞式交流發(fā)電機的原理圖,其矩形線圏在磁感應強度為B的勻強磁場中,繞垂直于磁場方向的固定軸OO′(OO′沿水平方向)勻速轉動,線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)和電刷與電阻R=10 Ω連接,與電阻R并聯(lián)的交流電壓表為理想電壓表,示數(shù)是10 V.圖(乙)是矩形線圈中磁通量Φ隨時間t變化的圖像.則( C )
A.此交流發(fā)電機的電動勢平均值為10 V
B.t=0.02 s時R兩端的電壓瞬時值為零
C.R兩端的電壓u隨時間t變化的規(guī)律是u=10cos(100πt) V
D.當ab邊速度方向向上時,它所受安培力的方向也向上
解析
10、:矩形線圈為電源,繞垂直于磁場的轉軸勻速轉動,產(chǎn)生正弦交流電,外電阻R=10 Ω,電壓表示數(shù)為10 V,說明=10 V,即Em=10 V.根據(jù)(乙)圖t=0時磁通量等于0可判斷t=0時電動勢最大,所以電動勢隨時間變化的規(guī)律為u=10cos ωt=10cos(100πt)V,選項C對;將t=0.02 s代入電動勢的表達式,此刻電壓為10 V,選項B錯;根據(jù)楞次定律,感應電流總是阻礙線圈的轉動,所以當ab邊速度的方向向上時,它所受安培力的方向向下,選項D錯;電動勢為磁通量和時間的比值,而該比值最大為Em=10 V,所以平均值一定比Em=10 V 小,選項A錯.
10.(2019·甘肅蘭州質檢
11、)(多選)電阻R1,R2與交流電源按照如圖(甲)方式連接,R1=10 Ω,R2=20 Ω.合上開關S后,通過電阻R1的正弦式交變電流i隨時間t變化的情況如圖(乙)所示.則( AB )
A.R1兩端的電壓是6 V
B.R2兩端的電壓最大值是12 V
C.通過R2的電流最大值是1.2 A
D.若將該電源接到耐壓值為18 V的電容器兩端電壓不會擊穿電容器
解析:從題圖可以看出,通過兩個電阻的電流的最大值為0.6 A,有效值是0.6 A,所以R2兩端電壓的有效值為12 V,最大電壓是12 V,R1兩端電壓的有效值為6 V,最大電壓是6 V,故電源電動勢的有效值為 18 V,最大值為1
12、8 V,故電容器被擊穿.
11.(多選)如圖所示,矩形單匝線圈abcd,放置在磁感應強度大小為B的勻強磁場中,繞OO′軸勻速轉動,轉動的周期為T,ab的中點和cd的中點的連線OO′恰好位于勻強磁場的邊界線上,轉軸OO′垂直于磁場方向,線圈電阻阻值為R,外電阻的阻值也為R,從圖示位置開始計時,線圈轉過30°時的瞬時感應電流為I. 則以下判斷正確的是( AD )
A.線圈的面積為
B.線圈消耗的電功率為4I2R
C.t時刻線圈中的感應電動勢為e=2IRsint
D.t時刻穿過線圈的磁通量為Φ=cost
解析:從圖示位置開始計時,電流的表達式為i=sint,當線圈轉過30°時的瞬時感
13、應電流為I,代入可得S=,而線圈的面積是有效面積的二倍,所以A正確;由i=Imsin ωt,結合線圈轉過30°時的瞬時感應電流為I知最大電流為Im=2I,所以有效電流為I0=,由P=I2R,得P=2I2R,故B錯;最大電流為Im=2I,所以最大電動勢為E=2I×2R=4IR,所以電動勢的表達式為e=4IRsint,故C錯;線圈的有效面積S=,所以Φ=BScost=cost,故D正確.
12.(2019·黑龍江大慶模擬)如圖(甲)所示,一固定的矩形導體線圈水平放置,線圈的一端接一只小燈泡,在線圈所在空間內存在著與線圈平面垂直的均勻分布的磁場.已知線圈的匝數(shù)n=100,總電阻r= 1.0 Ω
14、,所圍成矩形的面積S=0.040 m2,小燈泡的電阻R=9.0 Ω,磁感應強度隨時間按如圖(乙)所示的規(guī)律變化,線圈中產(chǎn)生的感應電動勢瞬時值的表達式為e=nBmScos t,其中Bm為磁感應強度的最大值,T為磁場變化的周期,不計燈絲電阻隨溫度的變化,求:
(1)線圈中產(chǎn)生感應電動勢的最大值;
(2)小燈泡消耗的電功率;
(3)在磁感應強度變化的0～時間內,通過小燈泡的電荷量.
解析:(1)由圖像知,Bm=1.0×10-2 T,
T=3.14×10-2 s,所以Em=nBmSω==8.0 V.
(2)電流的最大值Im==0.80 A,
有效值I== A,
小燈泡消耗的電功率P
15、=I2R=2.88 W.
(3)在0～時間內,電動勢的平均值=,平均電流==,流過燈泡的電荷量q=Δt==4.0×10-3 C.
答案:(1)8.0 V (2)2.88 W (3)4.0×10-3 C
13.某興趣小組設計了一種發(fā)電裝置,如圖所示.在磁極和圓柱狀鐵芯之間形成的兩磁場區(qū)域的圓心角α均為π,磁場均沿半徑方向.匝數(shù)為N的矩形線圈abcd的邊長ab=cd=l,bc=ad=2l.線圈以角速度ω繞中心軸勻速轉動,bc和ad邊同時進入磁場.在磁場中,兩條邊所經(jīng)過處的磁感應強度大小均為B、方向始終與兩邊的運動方向垂直.線圈的總電阻為r,外接電阻為R.求:
(1)線圈切割磁感線時,感應電動勢的大小Em;
(2)線圈切割磁感線時,bc邊所受安培力的大小F;
(3)外接電阻上電流的有效值I.
解析:(1)bc,ad邊的運動速度v=ω,
感應電動勢Em=4NBlv
解得Em=2NBl2ω.
(2)電流Im=,安培力F=2NBIml,
解得F=.
(3)一個周期內,通電時間t=T;
R上產(chǎn)生的熱量Q=Rt,且Q=I2RT,
解得I=.
答案:(1)2NBl2ω (2) (3)
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（山東專用）2020版高考物理一輪復習 第十一章 第1節(jié) 交變電流的產(chǎn)生和描述練習（含解析）新人教版
