《江苏专版2019高考物理一轮复习课时跟踪检测三十五交变电流的产生及描述》由会员分享,可在线阅读,更多相关《江苏专版2019高考物理一轮复习课时跟踪检测三十五交变电流的产生及描述(8页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、1课时跟踪检测(三十五)课时跟踪检测(三十五) 交变电流的产生及描述交变电流的产生及描述对点训练:交变电流的产生和描述1如图,各图面积均为S的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度匀速转动,能产生正弦交变电动势eBSsin t的图是( )解析:选 A 由题意可知,只有 A、C 图在切割磁感线,导致磁通量在变化,产生感应电动势,A 中从中性面开始计时,产生的电动势为eBSsin t,C 中从峰值面开始计时,产生的电动势为eBScos t,故 A 正确。2(2018如皋月考)小型交流发电机的原理图如图所示:单匝矩形线圈ABCD置于匀强磁场中,绕过BC、AD中点的轴OO以恒定角速度旋转,轴O
2、O与磁场垂直,矩形线圈通过滑环与理想交流电流表 A、定值电阻R串联,下列说法中不正确的是( )A线圈平面与磁场垂直时,交流电流表 A 的示数最小B线圈平面与磁场平行时,流经定值电阻R的电流最大C线圈转动一圈,感应电流方向改变 2 次D线圈平面与磁场平行时,通过线圈的磁通量变化率最大解析:选 A 交流电流表显示的是交流电的有效值,不随线圈的转动而变化,故 A 错误;线圈与磁场平行时,磁通量最小,磁通量的变化率最大,此时电动势最大,电流最大,故 B、D 正确;线圈转动一圈,经过两次中性面,感应电流方向改变 2 次,故 C 正确。3.(2018广安期末)如图所示,面积为S的N匝矩形线圈,在磁感应强度
3、为B的匀强磁场中,绕垂直磁场的轴以角速度匀速转动,就可在线圈中产生正弦交流电。已知闭合回路总电阻为R,图示位置线圈平面与磁场平行,下列说法正确的是( )A线圈从图示位置转 90的过程中磁通量的变化量为NBS2B线圈在图示位置磁通量的变化率为零C线圈从图示位置转 90的过程中通过灯泡的电量为NBS RD线圈从图示位置开始计时,感应电动势e随时间t变化的函数为eNBSsin t解析:选 C 线圈从图示位置转 90的过程磁通量的变化为BS,故 A 错误;线圈在图示位置产生的感应电动势最大,磁通量的变化率最大,故 B 错误;线圈从图示位置转 90的过程中通过灯泡的电量为q,故 C 正确;线圈从图示位置
4、开始计时,感应N RNBS R电动势e随时间t变化的函数为eNBScos t,故 D 错误。4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像如图所示,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AD线圈转过的角度为 2D若从OD历时 0.02 s,则在 1 s 内交变电流的方向改变了 100 次解析:选 D 由题中交变电流的图像可知,在A、C时刻产生的感应电流最大,对应的感应电动势最大,线圈处于峰值面的位置,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
5、AD,经历的时间为 周期,线圈转过的角度为 ,选项 C 错误;若从OD历时 0.02 s,则交变3 43 2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。对点训练:有效值的理解与计算5关于图甲、乙、丙、丁,下列说法正确的是( )3A图甲中电流的峰值为 2 A,有效值为 A,周期为 5 s2B图乙中电流的峰值为 5 A,有效值为 2.5 A2C图丙中电流的峰值为 2 A,有效值为 A2D图丁中电流的最大值为 4 A,有效值为 A,周期为 2 s2解析:选 B 题图甲是正弦式交变电流图线,峰值(最大值)为 2 A,有效
6、值是峰值的,12即 A,周期为 4 s,所以选项 A 错误;题图乙电流大小改变但方向不变,所以不是交变2电流,计算有效值时因为热效应与电流方向无关,所以仍是峰值的,即 2.5 A,所以122选项 B 正确;题图丙是图甲减半的脉冲电流,有效值不可能为峰值的,所以选项 C 错误;12题图丁是交变电流图线,周期为 2 s,根据有效值定义则有 42R 32R I2RT,解T 2T 2得电流有效值I2.5 A,所以选项 D 错误。26(2018冀州中学月考)甲、乙图分别表示两种电压的波形,其中甲图所示的电压按正弦规律变化。下列说法正确的是( )A甲图表示交流电,乙图表示直流电B甲图电压的有效值为 220
7、 V,乙图电压的有效值小于 220 VC乙图电压的瞬时值表达式为u220 sin 100t V2D甲图电压经过匝数比为 110 的变压器变压后,频率变为原来的 10 倍解析:选 B 由于两图中表示的电流方向都随时间做周期性变化,因此都为交流电,A错误;由于对应相同时刻,图甲电压比图乙电压大,根据有效值的定义可知,图甲有效值要比图乙有效值大,故 B 正确;图乙电压随时间不是按正弦规律变化,C 错误;理想变压4器变压后,改变是电压,而频率不发生变化,D 错误。7多选如图甲所示为一交变电压随时间变化的图像,每个周期内,前二分之一周期电压恒定,后二分之一周期电压按正弦规律变化。若将此交流电连接成如图乙
8、所示的电路,电阻R阻值为 100 ,则( )A理想电压表读数为 100 VB理想电流表读数为 0.75 AC电阻R消耗的电功率为 56 WD电阻R在 100 秒内产生的热量为 5 625 J解析:选 BD 根据电流的热效应,一个周期内产生的热量:QT,U2 R1002 RT 2(502)2RT 2解得U75 V,A 错误;电流表读数I 0.75 A,B 正确;电阻R消耗的电功率U RPI2R56.25 W,C 错误;在 100 秒内产生的热量QPt5 625 J,D 正确。8(2018昆山模拟)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
9、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( )A1 B122C14 D11解析:选 A 题图甲中的磁场只在OO轴的右侧,所以线框只在半周期内有感应电流产生,如图甲,电流表测得是有效值,所以I。题图乙中的磁场布满整个空间,线1 2BS R框中产生的感应电流如图乙,所以I,则II1,即 A 正确。22BS R25对点训练:交变电流“四值”的理解和应用9多选(2018淮安八校联考)如图所示,甲为一台小型交流发电机构造示意图,线圈逆时针转动,产生的电动势随时间按余弦规律变化,其图像如图乙所示,电机线圈内阻为 2 ,匝数为 1
10、000 匝,外接灯泡的电阻为 18 ,则( )A在 2.0102 s 时刻,电流表的示数为 0.3 AB发电机的输出功率为 3.24 WC在 1 s 内,回路中电流方向改变 25 次D在 4.0102 s 时刻,穿过线圈的磁通量变化率为 Wb/s3 2500解析:选 AD 线圈相当于电源,产生的电动势为E V6 V,内阻r2 em26 22,电表显示的是有效值,根据闭合回路欧姆定律可得电路中的电流为I E Rr6 182A0.3 A,A 正确;发电机的输出功率为P输出EII2r60.3 W0.322 W1.62 W,B 错误;从图乙中可知交流电周期为T4102 s,故在 1 s 内,回路中电流
11、方向改变n 2250 次,C 错误;在 4.0102 s 时刻,感应电动势最大,磁通1 T1 4 102量变化率最大,根据En可得 Wb/s,D 正确。 t tem n3 250010.如图所示为一个小型旋转电枢式交流发电机的原理图,其矩形线圈的长度ab0.25 m,宽度bc0.20 m,共有n100 匝,总电阻r1.0 ,可绕与磁场方向垂直的对称轴OO转动。线圈处于磁感应强度B0.40 T 的匀强磁场中,与线圈两端相连的金属滑环上接一个“3.0 V,1.8 W”的灯泡,当线圈以角速度匀速转动时,小灯泡消耗的功率恰好为 1.8 W。(不计转动轴与电刷的摩擦)(1)推导发电机线圈产生感应电动势的
12、最大值的表达式EmnBS(其中S表示线圈的面积)。6(2)求线圈转动的角速度。(3)线圈以上述角速度转动 100 周过程中发电机产生的电能。解析:(1)线圈平面与磁场方向平行时产生感应电动势最大,设ab边的线速度为v,该边产生的感应电动势为E1BLabv。与此同时,线圈的cd边也在切割磁感线,产生的感应电动势为E2BLcdv。线圈产生的总感应电动势为:Emn(E1E2)因为LabLcd,所以,Em2nBLabv。线速度vLbc,1 2所以EmnBLabLbc,而SLabLbc(S表示线圈的面积)。所以EmnBS。(2)设小灯泡正常发光时的电流为I,则I0.60 A,设灯泡正常发光时的电阻为R,
13、P额 U额R5.0 。U额2 P根据闭合电路欧姆定律得:EI(Rr)3.6 V。发电机感应电动势最大值为EmE,EmnBS。2解得1.8 rad/s2.55 rad/s。Em nBS2(3)发电机产生的电能为QIEt,t100T100 。2 解得Q5.33102 J。答案:(1)见解析 (2)2.55 rad/s (3)Q5.33102 J考点综合训练11.(2018泰州模拟)某研究性学习小组进行地磁发电实验,匝数为n、面积为S的矩形金属线框可绕东西方向的水平轴转动,金属线框与微电流传感器组成一个回路,回路的总电阻为R。使线框绕轴以角速度匀速转动,数字实验系统实时显示回路中的电流i随时间t变化
14、的关系如图所示。当线圈平面和竖直方向的夹角为时,电流达到最大值Im。求:(1)该处地磁场的磁感应强度大小B及地磁场方向与水平面间的夹角;(2)线框转动一周时间内回路中产生的焦耳热Q;(3)线框转动时穿过线框的磁通量变化率的最大值m;线框从磁通量变化率最大( t)7位置开始转过 60的过程中,通过导线的电荷量q。解析:(1)根据欧姆定律:ImEm R交流电电动势的最大值表达式为:EmnBS则:BImR nS线圈平面与磁场方向平行时,感应电流最大,所以地磁场方向与水平面夹角为。 2(2)根据焦耳定律:QI2RTIIm2T2 联立得:Q。Im2R (3)根据法拉第电磁感应定律:En tm( t)Im
15、R n根据:En,I ,qIt,msin ,m tE REm nImR n联立得线框从磁通量变化率最大位置开始转过 60的过程中,通过导线的电荷量:qn。 R3Im2答案:(1) B;地磁场方向与水平面夹角为 ImR nS 2(2)Q (3)mqIm2R ( t)ImR n3Im212(2018苏锡常镇一模)一个圆形线圈,共有n10 匝,其总电阻r4.0 ,线圈与阻值R016 的外电阻连成闭合回路,如图甲所示。线圈内部存在着一个边长l0.20 m 的正方形区域,其中有分布均匀但强弱随时间变化的磁场,图乙显示了一个周期内磁场的变化情况,周期T1.0102 s,磁场方向以垂直线圈平面向外为正方向。求:8(1)tT时刻,电阻R0上的电流大小和方向; 1 8(2)0 时间内,流过电阻R0的电量;T 2(3)一个周期内电阻R0的发热量。解析:(1)0 内,感应电动势大小E1n,可得E18 VT 41 t14nB1S T电流大小I1,可得I10.4 AE1 Rr电流方向b到a。(2)同(1)可得 内,感应电流大小I20.2 AT 4