《北京专用2019版高考物理一轮复习第十三章交变电流电磁场与电磁波第1讲交变电流的产生和描述检测》由会员分享，可在线阅读，更多相关《北京专用2019版高考物理一轮复习第十三章交变电流电磁场与电磁波第1讲交变电流的产生和描述检测（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第1讲交变电流的产生和描述基础巩固1.(2016北京西城一模,16)如图所示,有一个电热器R,接在电压为u=311 sin 100t(V)的交流电源上。电热器工作时的电阻为100 ,电路中的交流电表均为理想电表。由此可知()A.电压表的示数为311 VB.电流表的示数为2.2 AC.电热器的发热功率为967 WD.交流电的频率为100 Hz2.(2016北京海淀二模,18)如图甲所示,交流发电机的矩形金属线圈abcd的匝数n=100,线圈的总电阻r=5.0 ,线圈位于匀强磁场中,且线圈平面与磁场方向平行。线圈的两端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F(集流环)焊接在一起,并通过电刷与阻值R=95 的
2、定值电阻连接。现使线圈绕过bc和ad边中点、且垂直于磁场的转动轴OO以一定的角速度匀速转动。穿过线圈的磁通量随时间t变化的图像如图乙所示。若电路其他部分的电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。则下列说法中正确的是()A.线圈匀速转动的角速度为100 rad/sB.线圈中产生感应电动势的最大值为100 VC.线圈中产生感应电动势的有效值为100 VD.线圈中产生感应电流的有效值为 A3.(2016北京朝阳二模,16)A、B是两个完全相同的电热器,A通以图甲所示的交变电流,B通以图乙所示的交变电流,则两电热器的电功率之比PAPB等于()A.21B.11C.1D.124.(2017北京东城期末,4)如
3、图所示,一线圈在匀强磁场中匀速转动,当线圈平面转动至与磁场方向平行的位置时()A.穿过线圈的磁通量最小,磁通量的变化率最大B.穿过线圈的磁通量最大,磁通量的变化率最大C.穿过线圈的磁通量最小,磁通量的变化率最小D.穿过线圈的磁通量最大,磁通量的变化率最小5.(2017北京西城二模,16)某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如图所示。由图像可知()A.该交流电的周期为4 sB.该交流电的频率为50 HzC.该交流发电机线圈转动的角速度为100 rad/sD.电动势的瞬时值与时间的关系为e =100 sin 50t(V)6.(2017北京西城期末)在如图所示的电路中,L1、L2、L3是三盏相同
4、的灯泡。当a、b两端接交流电6 V时,三盏灯的发光情况相同。若将a、b两端接直流电6 V时,稳定后观察到的现象是()A.三盏灯的亮度相同B.L1不亮,L2、L3的亮度相同C.L1不亮,L2比L3亮D.L1不亮,L3比L2亮7.(2017北京海淀期末)如图所示,位于竖直平面内的矩形金属线圈,边长L1=0.40 m、L2=0.25 m,其匝数n=100匝,总电阻r=1.0 ,线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D(集流环)焊接在一起,并通过电刷和R=3.0 的定值电阻相连接。线圈所在空间存在水平向右的匀强磁场,磁感应强度B=1.0 T,在外力驱动下线圈绕竖直固定中心轴O1O2匀速转动,角速度
5、=2.0 rad/s。求:(1)电阻R两端电压的最大值;(2)从线圈通过中性面(即线圈平面与磁场方向垂直的位置)开始计时,经过周期通过电阻R的电荷量;(3)在线圈转动一周的过程中,整个电路产生的焦耳热。8.如图所示,交流发电机的矩形金属线圈abcd的边长ab=cd=50 cm,bc=ad=30 cm,匝数n=100,线圈的总电阻r=10 ,线圈位于磁感应强度B=0.050 T的匀强磁场中,线圈平面与磁场方向平行。线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F(集流环)焊接在一起,并通过电刷与阻值R=90 的定值电阻连接。现使线圈绕过bc和ad边中点且垂直于磁场的转轴OO以角速度=400 rad/
6、s匀速转动。电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。求: (1)线圈中感应电流的最大值; (2)线圈转动过程中电阻R的发热功率;(3)从线圈经过图示位置开始计时,经过周期时间通过电阻R的电荷量。综合提能1.(2017北京海淀期末)(多选)在电子技术中,从某一装置输出的交流信号常常既含有高频成分,又含有低频成分。为了在后面一级装置中得到高频成分或低频成分,我们可以在前面一级装置和后面一级装置之间设计如图所示的电路。关于这种电路,下列说法中正确的是()A.要使“向后级输出”端得到的主要是高频信号,应该选择图甲所示电路B.要使“向后级输出”端得到的主要是高频信号,应该选择图乙所示电路C.要使“
7、向后级输出”端得到的主要是低频信号,应该选择图甲所示电路D.要使“向后级输出”端得到的主要是低频信号,应该选择图乙所示电路2.匀强磁场中有一长方形闭合导线框,分别以相同的角速度绕图a、b、c、d所示的固定转轴旋转,用Ia、Ib、Ic、Id表示四种情况下线框中电流的有效值,则()A.IaIdB.IaIbC.IbIcD.Ic=Id3.电源是把其他形式能转化为电势能的装置。我们通常使用的电源有交流、直流之分。(1)法拉第发明了世界上第一台直流发电机法拉第圆盘发电机。如图1所示为其示意图,铜质圆盘竖直放置在水平向左的匀强磁场中,它可以绕水平轴在竖直平面内转动。当两个电刷分别位于圆盘的边缘和圆心处时,在
8、圆盘匀速转动时产生的电流是稳定的。用导线将电刷与电阻R连接起来形成回路。已知匀强磁场的磁感应强度大小为B,圆盘半径为a,圆盘匀速转动时的角速度为,发电机内阻为r1。求电源电动势E,并判断通过电阻R的电流方向。图1(2)如图2所示为一个小型交流发电机的原理图,n匝矩形线圈处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,ab边、cd边分别连在两个滑环上,导体做的两个电刷分别压在滑环上。线圈ab边的边长为L1,bc边的边长为L2,总电阻为r2。线圈以恒定的角速度绕与磁场方向垂直的轴OO匀速转动。用导线将电刷与电阻R连接起来形成回路。回路中其他电阻不计。请你说明发电机线圈平面转至何位置时感应电动势具有最大值Em,
9、并推导此最大值的表达式。(3)若已知L1=2a,L2=a,求上述两个发电机分别为电阻R供电时,电阻R消耗的电功率之比。图2答案精解精析基础巩固1.B交流电表测量的是有效值,U=220 V,故A错误;I=2.2 A,故B正确;电热器的发热功率根据电压、电流的有效值计算,P=UI=484 W,故C错误;由u=311 sin 100t(V)可知,频率 f=50 Hz,故D错误。2.D根据-t图像可知:T=10-2 s,m=BS=110-2 Wb=200 rad/s,A项错误;Em=nBS=200 V,B项错误;E=100 V,C项错误;I= A,D项正确。3.A甲图电流有效值为I0,乙图电流有效值为
10、,由P=I2R知,PAPB=21,A正确。4.A线圈平面与磁场方向平行时,磁通量为0,此时磁通量的变化率最大,故选A。5.D由图知T=410-2 s,f=25 Hz,=50 rad/s,Em=100 V,电动势的瞬时值与时间的关系为e=Em sin t=100 sin 50t(V),D正确。6.C电容器通交流隔直流,所以将交流电换为直流电后,灯泡L1不亮;电感线圈L通直流阻交流,所以将交流电换为直流电后,电感线圈L对电流的阻碍作用减小,L2变亮;电阻对直流电和交流电的阻碍能力相同,L3亮度不变。故将交流电换为直流电后L1不亮,L2比L3亮,C选项正确。7.答案(1)15 V(2)2.5 C(3
11、)157 J解析(1)线圈中感应电动势的最大值Em=nBS,其中S=L1L2Em=nBS=nBL1L2=20 V线圈中感应电流的最大值Im=5.0 A电阻R两端电压的最大值Um=ImR=15 V(2)设从线圈通过中性面时开始,经过周期的时间t=此过程中线圈中的平均感应电动势=n=n通过电阻R的平均电流=通过电阻R的电荷量q=t=2.5 C(3)线圈中感应电流的有效值I= A线圈转动一周的过程中,电流通过整个回路产生的焦耳热:Q热=I2(R+r)T=50 J157 J8.答案(1)3.0 A(2)405 W(3)7.510-3 C解析(1)线圈产生感应电动势的最大值Em=nBabbc=300 V
12、(1分)根据闭合电路欧姆定律可知,线圈中感应电流的最大值Im=(1分)解得:Im=3.0 A(1分)(2)通过电阻R的电流的有效值I=(1分)线圈转动过程中电阻R的热功率P=I2R(1分)解得:P=405 W(1分)(3)根据法拉第电磁感应定律有:=n=n(1分)根据闭合电路欧姆定律有:=(1分)解得:q=t=7.510-3 C(1分)综合提能1.BC电容器对交流电的作用是“通高频,阻低频”,电感器对交流电的作用是“通低频,阻高频”,甲图所示电路,高频信号从电容处通过,低频信号被输送到“向后级输出”端;乙图所示电路中,低频信号从电感器处通过,高频信号被输送到“向后级输出”端。故选B、C。2.D
13、由图可知,在相等的时间内,a、b、c、d四种情况线框中磁通量的变化情况是一样的,故产生的感应电动势大小也是一样的,故有Ia=Ib=Ic=Id,即D正确。3.答案见解析解析(1)圆盘产生的电动势为E=Ba=aE=Ba2根据右手定则可以判断:流过电阻R 的电流方向为从c到d。(2)当线圈平面转至与磁场方向平行位置时,线圈中的感应电动势最大设此时ab、cd边的线速度大小为v,则单匝线圈时ab边产生的感应电动势为E1=BL1vcd边产生的感应电动势为E2=BL1vn匝线圈产生的总感应电动势为Em=n(E1+E2)=2nBL1v由于v=r=有Em=2nBL1=nBL1L2(3)(1)中发电机为电阻供电时:U1=E=(2)中发电机为电阻供电时: U2=Em= =()2=
