《2019年高考物理一轮复习第十一章交变电流传感器第1讲交变电流的产生和描述练习》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019年高考物理一轮复习第十一章交变电流传感器第1讲交变电流的产生和描述练习（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1第第1 1讲讲 交变电流的产生和描述交变电流的产生和描述板块三限时规范特训时间：45分钟 满分：100分一、选择题(本题共10小题，每小题7分，共70分。其中16为单选，710为多选)1.在磁感应强度B0.1 T的匀强磁场中，一面积S0.06 m2，电阻值r0.2 的矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，产生频率为50 Hz的交变电流。t0时，线圈平面与磁场垂直，如图所示。则( )At10.005 s时线框的磁通量最大Bt20.055 s时，电流的方向为abcdaC从t0至t10.005 s内，流经线框截面的电荷量为0.03 CD保持交变电流频率不变，增加磁感应强度可增大电动势的最大值，
2、但有效值不变答案 C解析 交流电的频率为50 Hz，周期为0.02 s，在t0.005 s时，线圈由图示位置转过90，此时的磁通量为零，A选项错误。t0.055 s时，也就是线圈由图示位置转270时，由楞次定律可知，电流方向应为adcba，B选项错误。从t0至t10.005 s内，q t0.03 I rBS rC，C选项正确。电动势的最大值EmBSBS2f，当磁感应强度增大，其他量不变时，电动势的最大值增大，产生的是正弦式交流电，有效值E也增大，D选项错误。Em22.如图所示为发电机结构示意图，其中N、S是永久磁铁的两个磁极，其表面呈半圆柱面状。M是圆柱形铁芯，它与磁极柱面共轴，铁芯上绕有矩形
3、线框，可绕与铁芯共轴的固定轴转动。磁极与铁芯间的磁场均匀辐向分布。从图示位置开始计时，当线框匀速转动时，下图中能正确反映线框感应电动势e随时间t的变化规律的是( )2答案 D解析 矩形线框在均匀辐向磁场中转动，v始终与B垂直，由EBlv知E大小不变，方向周期性变化，D正确。3如图所示区域内存在匀强磁场，磁场的边界由x轴和y2sinx曲线围成(x2 m)，现把一边长为2 2m的正方形单匝线框以水平速度v10 m/s匀速地拉过该磁场区，磁场区的磁感应强度为0.4 T，线框电阻R0.5 ，不计一切摩擦阻力，则( )A水平拉力F的最大值为8 NB拉力F的最大功率为12.8 WC拉力F要做25.6 J的
4、功才能让线框通过此磁场区D拉力F要做12.8 J的功才能让线框通过此磁场区答案 C解析 线框匀速通过磁场区，产生的感应电流先增大后减小，形成正弦交流电，周期为0.4 2l vs，感应电动势最大值为EmBlv8 V，有效值为4 V，感应电流最大值为16 A，有效值为8 22A，则水平拉力最大值为FmBIml12.8 N，A选项错误。拉力的最大功率为PmFmv128 W，B选项错误；线框匀速通过，拉力做的功等于焦耳热，QI2Rt25.6 J，C选项正确，D选项错误。4.如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时
5、( )3A线圈绕P1转动时的电流等于绕P2转动时的电流B线圈绕P1转动时的电动势小于绕P2转动时的电动势C线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同，都是abcdaD线圈绕P1转动时dc边受到的安培力大于绕P2转动时dc边受到的安培力答案 A解析 闭合线圈绕垂直磁感线的轴匀速转动就能产生正弦式交流电，产生的交流电与线圈的形状、轴的位置无关，由图示位置开始计时，产生的交流电的电动势enBScost，它只跟线圈的匝数n、线圈的面积S、转动的角速度及磁感应强度有关，由题可知，不管绕P1还是P2轴转动，产生的交流电完全相同，所以A选项正确，B、D选项错误。由右手定则可知，电流方向都是adcba，C选项错误。
6、5小型交流发电机的矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间的关系是正弦函数。将发电机与一个标有“6 V,6 W”的小灯泡连接形成闭合回路，不计电路的其他电阻。当线圈的转速为n5 r/s时，小灯泡恰好正常发光，则电路中电流的瞬时值表达式为( )Aisin5t(A) Bisin10t(A)Ci1.41sin5t(A) Di1.41sin10t(A)答案 D解析 小灯泡正常发光，所以电流的有效值为I 1 P U6 W 6 VA，由于金属线圈产生的是正弦交流电，所以电流的最大值ImI A1.41 A，转速n5 22r/s，所以角速度2n10 rad/s，由以上条件可知，电流的瞬时值表达
7、式iImsint1.41sin10t(A)，D选项正确。6.如图所示，矩形线圈abcd与可变电容器C、理想电流表组成闭合电路。线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动，转动的角速度100 rad/s。线圈的匝数N100匝，边长ab0.2 m、ad0.4 m，电阻不计。磁场只分布在bc边的左侧，磁感应强度大小B 216T。电容器放电时间不计。下列说法正确的是( )4A该线圈产生的交流电动势峰值为50 VB该线圈产生的交流电动势有效值为25 V2C电容器的耐压值至少为50 VD电容器的电容C变大时，电流表的示数变小答案 B解析 该线圈产生的交流电动势峰值EmNBS50 2V，A项错误；因为
8、该线圈产生的交流电不是完整的正弦式交流电，只有一半，所以根据有效值的定义 E2 RT 2T，E，联立解得电动势有效值E25 V，B项正确；电容器的耐压值至少为50 E2 REm222V，C项错误。电容器的电容C变大时，容抗变小，电容器的充放电电流增大，D项错误。7一正弦交流电源的ut图象如图甲所示，将它接在图乙所示电路的e、f两端，若电阻的阻值为110 ，电源的内阻不计，交流电压表是量程为250 V的理想电表，则下列说法中正确的是( )A通过电阻的电流方向1秒钟改变50次B交流电压表示数为220 VC产生该交流电的线圈在磁场中匀速转动的角速度为100 rad/sD在1分钟内电阻R上产生的热量为
9、5.28104 J答案 BC解析 由图甲知交流电的周期为T0.02 s，频率f 50 1 THz，而一个周期内电流方向改变两次，即通过电阻的电流方向1秒钟改变100次，A选项错。交流电压的峰值为220 V，有效值为220 V，B选项对。由100 22 Trad/s可知，C选项对。由Qt得，在1分钟内电阻R上产生的热量为2.64104 J，D选项错。U2 R8.如图所示，先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电。第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化，如下图甲所示；第二次灯泡两端的电压变化规律如图乙所示。若图甲、乙中的U0、T所表示的电压、周期值是相等的，则以下说法正确的是( )5A第一次灯泡两端
10、的电压有效值是U022B第二次灯泡两端的电压有效值是U03 2C第一次和第二次灯泡的电功率之比是29D第一次和第二次灯泡的电功率之比是15答案 AD解析 第一次所加正弦交流电压的有效值为U1U0，A项正确。设第二次所加交流电压的有效值为U2，则根据有效22值的定义有T ，解得U2U0，B项错误。根据电功率的定义式P可知，P1P2U2 2 R2U02 RT 2U2 0 RT 2102U2 R15，C项错误，D项正确。9如图所示，N匝矩形导线框以角速度在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴OO匀速转动，线框面积为S，线框的电阻、电感均不计，外电路接有电阻R、理想交流电流表和二极管D。二极管D具有单向导电
11、性，即正向电阻为零，反向电阻无穷大。下列说法正确的是( )A交流电流表的示数INBS 2RB一个周期内通过R的电荷量q2NBS RCR两端电压的有效值UNBS2D图示位置电流表的示数为0答案 AB解析 6由图示位置开始计时，产生正弦交流电，电动势的瞬时值eNBSsint，由于二极管具有单向导电性，则电阻R的电压随时间变化的图象如图所示，所以有效值T，U，C选项错误，由欧姆定(NBS2)2RT 2U2 RNBS 2律得I ，A选项正确。电流表显示的是有效值，所以不为0，D选项错误。q，B选项正U RNBS 2RN R2NBS R确。10.边长为L的正方形线框在匀强磁场B中以角速度匀速转动，产生的
12、感应电流的最大值为Im，设灯泡的电阻为R，其他电阻不计。从如图所示位置开始计时，则( )A电路中电流的最大值ImBL2 RB电路中电流的瞬时值表达式为iImsintC电流表的读数为Im 2D灯泡的电功率为RI2 m 2答案 AD解析 感应电动势的最大值EmBL2，则电流的最大值Im，选项A正确。由线圈电流为最大值时开始计Em RBL2 R时，故电路中电流的瞬时值表达式应为iImcost，选项B错误。电流表的读数为有效值，为IIm，选22项C错误。灯泡的电功率PI2RI R，选项D正确。1 2 2 m二、非选择题(本题共2小题，共30分)11(15分)如图所示，光滑平行的长金属导轨固定在水平面上
13、，相距L1 m，左端连接R2 的电阻，一质量m0.5 kg、电阻r1 的导体棒MN垂直放置在两平行金属导轨上，彼此接触良好，导轨的电阻不计。在两导轨间有这样的磁场，磁场方向竖直向下，磁感应强度B大小随x变化关系是B0.6sin(T)，x00.5 x 2x07m；两区域磁感应强度大小关于直线x0.5 m对称。(1)导体棒在水平向右的拉力F作用下，以速度v01 m/s 匀速穿过磁场区，求此过程中感应电流的最大值Im?(2)在(1)的情况下，求棒穿过磁场过程中拉力做的功W以及电阻R上产生的热量QR?答案 (1)0.2 A (2)0.06 J 0.04 J解析 (1)导体棒以不变的速度穿过磁场区，B0
14、.6sinx 2x0xv0t得B0.6sint由法拉第电磁感应定律得eBLv00.6sint V这是一正弦交流电，Em0.6 V由欧姆定律得Im0.2 A。Em Rr(2)电流的有效值IIm2棒在磁场中的时间t，s1 ms v0拉力做功等于回路中产生的热量WQI2(Rr)t电阻R上产生的热量QRI2Rt代入数据解得W0.06 J，QR0.04 J。12(15分)如图甲为小型旋转电枢式发电机原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO匀速转动，线圈的匝数n100、电阻r10 ，线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻R90 ，与R并联的交流电压表为理想电表。在t0时刻，线圈平面与磁场方
15、向平行，穿过每匝线圈的磁通量随时间t按图乙所示正弦规律变化。求：(1)从t0时刻开始转动四分之一周期过程中的平均感应电动势？8(2)从t0时刻开始转动四分之一周期过程中流过电阻R的电荷量？(3)电路中交流电压表的示数？(4)从t0时刻开始转一周过程外力对线圈所做的功？答案 (1)127.4 V (2)0.02 C (3)90 V (4)12.56 J2解析 (1) V127.4 V。En t100 2.0 1020 1.57 102(2) A1.274 A，IE Rr127.4 9010qt1.2740.0157 C0.02 C。I(3)线圈中的电动势的最大值为EmnBSnm2 T1002.0102 V200 V2 6.28 102有效值E100 VEm22URE100 V90 V。R Rr90 901022(4)外力对线圈所做的功等于产生的总热量，WQt6.28102 J12.56 J。E2 Rr100229010
