2019高考物理一輪復習 第十一章 交變電流 課時規(guī)范練35 交變電流的產(chǎn)生及其描述 新人教版.doc

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課時規(guī)范練35　交變電流的產(chǎn)生及其描述 基礎鞏固組 1.(交變電流的產(chǎn)生)如圖所示為一臺發(fā)電機的結構示意圖,其中N、S是永久磁鐵的兩個磁極,它們的表面成半圓柱面形狀。M是圓柱形鐵芯,鐵芯外套有一矩形線圈,線圈繞鐵芯M中心的固定轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動。磁極與鐵芯之間的縫隙中形成方向沿半徑的輻向磁場。若從圖示位置開始計時電動勢為正值,則下列圖中能正確反映線圈中感應電動勢e隨時間t變化規(guī)律的是(　　) 答案D 解析由磁場分布特點知,線圈在每一個位置的切割磁感線情況相同,故感應電動勢大小是相同的,方向做周期性變化。 2.(交變電流的圖象)如圖甲所示,一矩形線圈abcd放置在勻強磁場中,并繞過ab、cd中點的軸OO以角速度ω逆時針勻速轉(zhuǎn)動。若以線圈平面與磁場夾角θ=45時(如圖乙)為計時起點,并規(guī)定當電流自a流向b時電流方向為正。則能夠正確反映線圈中電流變化規(guī)律的圖象是(　　) 答案D 解析t=0時刻,根據(jù)圖乙表示的轉(zhuǎn)動方向,由右手定則知,此時ad中電流方向由a到d,線圈中電流方向為a→d→c→b→a,與規(guī)定的電流正方向相反,電流為負值,由圖乙還能觀察到,線圈在接下來的45轉(zhuǎn)動過程中,ad、bc兩邊垂直切割磁感線的速度越來越小,所以感應電動勢應減小,感應電流減小,故D正確。 3.(交變電流的有效值)(2017安徽宿州期末)如圖所示為正弦交變電流經(jīng)過整流器處理后的電壓波形,其電壓的有效值是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 A.1.5 V B.1 V C.32 V D.3 V 答案A 解析設交變電流電壓的有效值為U,一個周期T=4 s,32 V2RT2=U2RT,解得U=1.5 V,A正確。 4.(交變電流的有效值)(2017山東萊蕪期末)一矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動,周期為T,從中性面開始計時,當t=112T時,感應電動勢的瞬時值為10 V,則此交流電壓的有效值為(　　) A.52 V B.10 V C.102 V D.20 V 答案C 解析從中性面開始計時,瞬時值表達式為e=Emsin 2πTt,當t=112T時,e=Em2=10 V,解得Em=20 V,有效值E=Em2=102 V,C正確。 5. (交變電流的有效值)如圖所示電路,電阻R1與電阻R2阻值相同,都為R,和R1并聯(lián)的D為理想二極管(正向電阻可看作零,反向電阻可看作無窮大),在A、B間加一正弦式交變電流u=202sin 100πt V,則加在R2上的電壓有效值為(　　) A.10 V B.20 V C.15 V D.510 V 答案D 解析電壓值取正值時,即在前半個周期內(nèi),二極管電阻為零,R2上的電壓等于輸入電壓值,電壓值取負值時,即在后半周期內(nèi),二極管電阻無窮大可看作斷路,R2上的電壓等于輸入電壓值的一半,據(jù)此可設加在R2的電壓有效值為U,根據(jù)電流的熱效應,在一個周期內(nèi)滿足U2RT=(20V)2TR2+(10V)2TR2,可求出U=510 V。故選項D正確。 6. (多選)(交變電流“四值”的計算)(2017河南鄭州一模)邊長為l的正方形線框在勻強磁場B中以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生的感應電流的最大值為Im,設燈泡的電阻為R,其他電阻不計。從如圖所示位置開始計時,則 (　　) A.電路中電流的最大值Im=Bl2ωR B.電路中電流的瞬時表達式為i=Imsin ωt C.電流表的讀數(shù)為Im2 D.燈泡的電功率為Im22R 答案AD 解析感應電動勢的最大值Em=Bl2ω,則電流的最大值Im=EmR=Bl2ωR,選項A正確;由線圈電流為最大值時開始計時,故電路中電流的瞬時表達式應為i=Imcos ωt,選項B錯誤;電流表的讀數(shù)為有效值,為I=22Im,選項C錯誤;燈泡的電功率P=I2R=12Im2R,選項D正確。 7. (多選)(交變電流“四值”的計算)(2017安徽屯溪模擬)如圖所示,面積為S、匝數(shù)為N、電阻為r的正方形導線框與阻值為R的電阻構成閉合回路,理想交流電壓表并聯(lián)在電阻R的兩端。線框在磁感應強度為B的勻強磁場中,以與電路連接的一邊所在直線為軸垂直于磁場以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動,不計其他電阻,則下列說法正確的是(　　) A.若從圖示位置開始計時,線框中感應電動勢的瞬時值為e=NBSωsin ωt B.線框通過中性面前后,流過電阻R的電流方向?qū)l(fā)生改變,1秒內(nèi)流過電阻R的電流方向改變ωπ次 C.線框從圖示位置轉(zhuǎn)過60的過程中,通過電阻R的電荷量為NBS2(R+r) D.電壓表的示數(shù)跟線框轉(zhuǎn)動的角速度ω大小無關 答案ABC 解析從圖示位置開始計時,即從線框處于中性面位置開始計時,感應電動勢瞬時值e=NBSωsin ωt,選項A正確;線框通過中性面前后,流過電阻R的電流方向發(fā)生改變,每轉(zhuǎn)1周電流方向改變2次,1秒鐘內(nèi)線框轉(zhuǎn)動圈數(shù)為1T=ω2π,故流過電阻R的電流方向改變2ω2π=ωπ次,選項B正確;線框從圖示位置轉(zhuǎn)過60的過程中,通過電阻R的電荷量Δq=IΔt=ER+rΔt=NΔΦR+r,而ΔΦ=BΔS⊥=12BS,故Δq=NBS2(R+r),選項C正確;電壓表的示數(shù)U=RER+r,而E=NBSω2,故U∝ω,選項D錯誤。 8.(交變電流“四值”的計算)(2017廣東中山月考)如圖甲所示,標有“220 V　40 W”的燈泡和標有“20 μF　300 V”的電容器并聯(lián)到交流電源上,V為交流電壓表,交流電源的輸出電壓如圖乙所示。閉合開關,下列判斷正確的是(　　) A.t=T2時刻,V的示數(shù)為零 B.燈泡恰好正常發(fā)光 C.電容器不可能被擊穿 D.V的示數(shù)保持1102 V不變 答案B 解析V的示數(shù)應是電壓的有效值220 V,故A、D錯;電壓的有效值恰好等于燈泡的額定電壓,燈泡正常發(fā)光,B正確;電壓的峰值Um=2202 V=311 V,大于300 V,故電容有可能被擊穿,C錯。?導學號06400486? 能力提升組 9. (多選)如圖,M為半圓形導線框,圓心為OM;N是圓心角為直角的扇形導線框,圓心為ON;兩導線框在同一豎直面(紙面)內(nèi),兩圓弧半徑相等;過直線OMON的水平面上方有一勻強磁場,磁場方向垂直于紙面。現(xiàn)使線框M、N在t=0時從圖示位置開始,分別繞垂直于紙面且過OM和ON的軸,以相同的周期T逆時針勻速轉(zhuǎn)動,則(　　) A.兩導線框中均會產(chǎn)生正弦交變電流 B.兩導線框中感應電流的周期都等于T C.在t=T8時,兩導線框中產(chǎn)生的感應電動勢相等 D.兩導線框的電阻相等時,兩導線框中感應電流的有效值也相等 答案BC 解析因半徑、周期相同,故兩線框進入磁場過程產(chǎn)生的感應電動勢大小為e0=12BωR2=12B2πTR2=BπR2T,兩線框中產(chǎn)生的電動勢瞬時值隨時間關系如圖: 所以選項A錯誤,選項B、C正確。由有效值定義可知M、N線圈中電流的有效值不相等,D項錯誤。?導學號06400487? 10. (多選)(2017江西三校第一次聯(lián)考)如圖xOy平面為光滑水平面,現(xiàn)有一長為d、寬為l的線框MNPQ在外力F作用下,沿x軸正方向以速度v做勻速直線運動,空間存在豎直方向的磁場,磁感應強度B=2B0cos πdx(式中B0為已知量),規(guī)定豎直向下為磁感應強度正方向,線框電阻為R,t=0時刻MN邊恰好在y軸處,則下列說法正確的是(　　) A.外力F為恒力 B.t=0時,外力大小F=16B02l2vR C.通過線框的瞬時電流I=4B0lvcos πvtdR D.經(jīng)過t=dv,線框中產(chǎn)生的電熱Q=2B02l2vdR 答案BC 解析由于磁場是變化的,故切割產(chǎn)生的感應電動勢也為變值,安培力也會變化,故要保持其勻速運動,外力F不能為恒力,故A錯誤;t=0時,左右兩邊處的磁感應強度均為2B0,方向相反,則感應電動勢E=4B0lv,拉力等于安培力即F=22B0Il=16B02l2vR,故B正確;由于兩邊正好相隔半個周期,故產(chǎn)生的電動勢方向相同,經(jīng)過的位移為vt,瞬時電動勢E=4B0lvcosπvtd,瞬時電流I=4B0lvcosπvtdR,故C正確;由于瞬時電流為余弦規(guī)律變化,故可知感應電流的有效值I=22B0lvR,故產(chǎn)生的電熱Q=I2Rt=8B02l2vdR,故D錯誤。 11.(2017廣東中山月考) 如圖所示,勻強磁場的磁感應強度B=0.5 T,邊長l=10 cm的正方形線圈共100匝,線圈電阻r=1 Ω,線圈繞垂直于磁感線的對稱軸OO勻速運動,角速度ω=2π rad/s,外電路中的電阻R=4 Ω,求: (1)感應電動勢的最大值; (2)由圖示位置(線圈平面與磁感線平行)轉(zhuǎn)過60時的瞬時感應電動勢; (3)由圖示位置(線圈平面與磁感線平行)轉(zhuǎn)過60的過程中產(chǎn)生的平均感應電動勢; (4)交流電壓表的示數(shù); (5)線圈轉(zhuǎn)動一周產(chǎn)生的總熱量; (6)從圖示位置開始的16周期內(nèi)通過R的電荷量。 答案(1)3.14 V　(2)1.57 V　(3)2.6 V　(4)1.78 V (5)0.99 J　(6)0.087 C 解析(1)感應電動勢的最大值 Em=nBSω=1000.50.122π V=3.14 V。 (2)由圖示位置轉(zhuǎn)過60時的瞬時感應電動勢為 e=Emcos 60=3.140.5 V=1.57 V。 (3)由圖示位置轉(zhuǎn)過60的過程中產(chǎn)生的平均感應電動勢為 E=nΔΦΔt=nBSsin6016T,其中,T=2πω=1 s, E=1000.50.1232161 V=2.6 V。 (4)交流電壓表的示數(shù)為外電路兩端電壓的有效值,即 U=ER+rR=3.14244+1 V=1.78 V。 (5)線圈轉(zhuǎn)動一周產(chǎn)生的總熱量為Q=Em22R+rT=0.99 J。 (6)在16周期內(nèi)通過電阻R的電荷量為q=IT6=ER+rT6=2.64+116 C=0.087 C。