《2021年最新高考物理能力训练-交变电流的产生电感和电容(含答案)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2021年最新高考物理能力训练-交变电流的产生电感和电容(含答案)（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、基础训练 38 交变电流的产生电感和电容 （时间 60 分钟，赋分100 分） 训练指要 通过训练， 理解掌握交变电流的产生及变化规律；会从图象 上了解描述交变电流的有关信息；深刻理解有效值、最大值、周 期和频率等有关概念， 掌握有效值求法及应用；了解电感线圈和 电容器在交变电路中的作用.第 8 题、第 15 题为创新题， 使我们 了解交变电流在实践中的一些应用. 一、选择题 (每小题 5 分，共 40 分) 1.线圈在匀强磁场中转动产生的交流电动势e=10 2sin20 t（V） ，则下列说法中正确的是 t=0 时，线圈平面位于中性面t=0 时，穿过线圈的磁 通量为最大t=0时，导线切割磁感
2、线的有效速度最大 t=0.4 s 时，e有最大值 10 2（V） A.B.C.D. 2.如图 138 1 所示，边长为a m的正方形线圈在磁感应 强度为BT的匀强磁场中，以对角线为轴匀速转动.角速度为 rad/s ，转动轴与磁场方向垂直，若线圈电阻为R， 则从图示位 置转过 90角的过程中 图 138 1 磁通量变化率的最大值为Ba2Wb/s 感应电流的最 大值为2Ba2/RA 流过导体横截面的电荷量为Ba2/RC 线圈中产生的热量为2B2a4/ R J A.B.C.D. 3.有一个电子器件， 当其两端电压高于100 V 时则导电， 等 于或低于 100 V 时则不导电，若把这个电子器件接到1
3、00 V、 50 Hz 的正弦交流电源上，这个电子器件将 A.不导电B.每秒钟导电 50 次 C.每秒钟内导电100 次D.每次导电时间为 0.005 s 4.一个电热器接在10 V 的直流电源上， 在t s 内产生的焦耳 热为Q，今将该电热器接在一交流电源上，它在2ts 内产生的 焦耳热为Q， 则这一交流电源的交流电压的最大值和有效值分别 是 A.最大值是 10 2V，有效值是 10 V B.最大值是 10V ，有效值是 5 2V C.最大值是 5 2V，有效值是 5 V D.最大值是 20 V ，有效值是 102V 5.图 1 38 2（a）所示为电热毯的电路图，电热丝接在 u=311 s
4、in 100 t V 的电源上， 电热毯被加热到一定温度后，通 过装置P使输入电压变为如图1 382（b）所示波形，从而 进入保温状态 .若电热丝电阻保持不变，此时交流电压表的读数 是 A.156 V B.220 V C.211 V D.110 V 图 138 2 6.如图 138 3 所示，灯A接电感线圈，L很大，灯B接 电容器，C很大，灯A和B是同规格的两盏灯，下列说法中正 确的是 图 138 3 A.开关接通的瞬间，灯A、灯B都变亮 B.开关接通后待电路稳定，灯B不亮，灯A一直亮 C.开关闭合后，两盏灯都不亮 D.开关断开后，灯B亮一下，灯A逐渐熄灭 7.内阻不计的交流发电机产生电动势e
5、=10sin50 t V， 接有 负载电阻R=10 ，现把发电机的转速增加一倍，则 A.负载两端电压的有效值变为28.2 V B.交流电的频率变为100 Hz C.负载消耗的功率将变为20 W D.负载消耗的功率将变为40 W 8.如图 138 4 所示是利用高频交流电焊 接自行车零件的原理示意图，其中外圈A是通过 高频交流电的线圈，B是自行车的零件，a是待 焊接的接口，接口两端接触在一起.当A中通有交变电流时，B 中会产生感应电流，使接口处金属熔化而焊接起来.高频焊接时 线圈中通以高频交变电流，金属工件的焊缝中就产生大量焦耳热. 要使焊接处产生的热量较大，可采用 A.增大交变电流的电压B.增
6、大交变电流的 频率 C.增大焊接缝的接触电阻D.减小焊接缝的接 触电阻 二、填空题 (每小题 6 分，共 24 分) 9.一交流电压随时间变化的图象如图138 5 所示.则此 图 1384 交变电流的频率是 _Hz ，若将该电压加在10 F 的电容器 上，则电容器的耐压值不应小于_V ；若将该电压加在一 阻值为 1 k的纯电阻用电器上，用电器恰能正常工作，为避免 意外事故的发生，电路中保险丝的额定电流不能低于_A. 图 1 385 10.有一交流电压的变化规律为U=311sin314tV，若将一 辉光电压是 220 V 的氖管接上此交流电压， 则在 1 s 内氖管发光 的时间为 _s. 11.
7、一个面积为S的矩形线圈，在匀强磁场中以一条边为转 轴做匀速转动， 磁场方向与转轴垂直， 线圈中的感应电动势e与 时间t的关系如图 1 386 所示.感应电动势的最大值和周期可 在图中直接读出， 则磁场的磁感应强度为_ ， 在时刻t=T/12 时，线圈平面与磁感应强度的夹角等于_. 图 1386 图 1 387 12.如图 138 7 所示，线圈面积S=1.4 10 -2 m 2,共 20 匝，总电阻为0.8，匀强磁场的磁感应强度B=0.5 T，线圈绕 OO轴以某一角速度匀速转动时，标有“24 V 30 W”的电灯L 正常发光， 则线圈转动过程中产生的电动势最大值为_ ，线 圈转动的角速度为 _
8、. 三、计算题 (共 36 分) 13.（12 分） （2002 年春季高考试题）磁铁在电器中有广泛 的应用，如发电机，如图138 8 所示 .已知一台单相发电机 转子导线框共有N匝，线框长为l1，宽为l2，转子的转动角速度 为，磁极间的磁感应强度为B，试导出发电机的瞬时电动势E 的表达式 . 图 138 8 现在知道有一种强永磁材料钕铁硼，用它制成发电机的磁极 时，磁感应强度可增大到原来的K倍，如果保持发电机结构和尺 寸、转子转动角速度、需产生的电动势都不变，那么这时转子上 的导线框需要多少匝？ 14.（12 分） （2000 年全国高考试题）一小型发电机内矩形 线圈在匀强磁场中以恒定的角速
9、度绕垂直于磁场方向的固定 轴转动，线圈匝数n=100, 穿过每匝线圈的磁通量随时间按正 弦规律变化，如图1 389 所示.发电机内阻r=5.0 ，外电 路电阻R=95 ,已知感应电动势的最大值Em=nm,其中m 为穿过每匝线圈的磁通量的最大值.求串联在外电路中的交流电 流表（内阻不计）的读数. 图 138 9 15.（12 分） （2003 年春季高考试题）如图138 10 所 示是一台发电机定子中的磁场分布图，其中N、S是永久磁铁的 两个磁极，它们的表面呈半圆柱面形状.M是圆柱形铁芯，它与 磁极的柱面共轴.磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿圆柱半 径、大小近似均匀的磁场，磁感应强度B=0.05
10、0 T. 图1 38 10 图1 38 11 图 138 12 图 1 3811 是该发电机转子的示意图 （虚线表示定子的铁 芯M）.矩形线框abcd可绕过ad、cb边的中点并与图 138 10 中的铁芯M共轴的固定转轴OO旋转，在旋转过程中，线框 的ab、cd边始终处在如图所示的缝隙内的磁场中.已知ab边长 l1=25.0 cm ，ad边长l2= 10.0 cm ，线框共有N=8 匝导线， 转动的角速度=250 rad/s.将发电机的输出端接入图中的装置K 后，装置 K 能使交流电变成直流电，而不改变其电压的大小.直流 电的另一个输出端与一可变电阻R相连， 可变电阻的另一端P是直流电的正极，
11、直流电的另一个输出端Q 是它的负极 . 图 138 12 是可用于测量阿伏加德罗常数的装置示意 图，其中A、B是两块纯铜片，插在CuSO4稀溶液中，铜片与 引出导线相连，引出端分别为x、y. 现把直流电的正、负极与两铜片的引线端相连，调节R，使 CuSO4溶液中产生I=0.21 A 的电流 .假设发电机的内阻可忽略不 计，两铜片间的电阻r是恒定的 . （1）求每匝线圈中的感应电动势的大小. （2）求可变电阻R与A、B间电阻r之和. 参考答案 一、1.A 2.C 线圈从图示位置转过90的过程中，感应电动势最大 值为Ba2v， 即磁通量变化率的最大值为Ba2Wb/s;感应电流 的最大值应为Ba2/
12、R,有效值为 2Ba2/2R A;线圈中产生的焦 耳 热 为Q=I2Rt= R aB 4 42 ; 流 过 导 体 横 截 面 的 电 荷 量 q= R Ba R tI 2 . 3.CD 4.B 5.A 根 据 有 效 值 定 义 ， 在 一 个 周 期 内 ： 2 2 1 2 T R U T R U + 2 2 2 T R U =( 2 311 ) 2 R TT R 2420 2 1 ，所以U=156 V. 6.BD L很大，在开关接通瞬间或接交流电源，相当于断路； C很大，开关接通或接交流电源，容抗很小，电路中有充放电电 流. 7.C 8.B 二、9.50,200,0.14 10.0.5
13、11. 6 , 2 S TEm 由Em=BS得B=Em/S=EmT/2 S;当t= 12 T 时， 线圈平面与磁感应强度的夹角为=t= 612 2T T 12.35 V;250 rad/s 三、 13.N匝线框产生的感应电动势为：EN=NBl1l2sint, 磁极换成钕铁硼永磁体时，需N/k匝. 14.由-t图线可读m=1.0 10 -2 Wb T=3.14 10 -2 s 由= T 2 得：= 2 1014.3 2 rad/s 则感应电动势的最大值Em=nm=100 2 1014. 3 2 1.0 10 -2 V=200 V 由闭合电路欧姆定律：I= rR E 得线圈中感应电流最大值为： Im= 595 200 rR Em A=2 A, 其有效值为I= 2 2 2 m I A=1.4 A 故电流表的读数为1.4 A. 15.(1) 设线框边的速度为v，则v= 2 1 l2，一匝线圈中的感 应电动势为E=2Bl1v=0.31 V ； (2)N匝线圈中的总感应电动势为E总=NE=I（R+r），故得 R+r=12 .
