2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十一章 課時(shí)作業(yè)37 交變電流的產(chǎn)生和描述 新人教版

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1、課時(shí)作業(yè)37　交變電流的產(chǎn)生和描述 時(shí)間：45分鐘 1．將閉合多匝線圈置于如圖所示的勻強(qiáng)磁場中，線圈平面與磁場方向垂直，線圈可繞MN軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)，則下列表述中正確的是(　C　) A．當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增加時(shí)，線圈不動(dòng)，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢的大小與線圈的匝數(shù)無關(guān) B．當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增加時(shí)，線圈不動(dòng)，線圈中感應(yīng)電流為順時(shí)針方向 C．線圈以MN為軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可以產(chǎn)生正弦式交流電 D．當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度恒定時(shí)，線圈匝數(shù)越大，穿過線圈的磁通量越大，感應(yīng)電動(dòng)勢越大 解析：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢E＝n＝n，感應(yīng)電動(dòng)勢與線圈的匝數(shù)有關(guān)，故A錯(cuò)誤；根據(jù)楞次定律可知，線圈中

2、產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，故B錯(cuò)誤；當(dāng)線圈以MN為軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，穿過線圈的磁通量發(fā)生周期性變化，故可以產(chǎn)生正弦式交流電，故C正確；根據(jù)E＝n可知，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度恒定時(shí)，穿過線圈的磁通量的變化率為零，感應(yīng)電動(dòng)勢為零，故D錯(cuò)誤． 2．一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過線圈的磁通量隨時(shí)間變化的圖象如圖甲所示，則下列說法中正確的是(　C　) A．t＝0時(shí)刻線圈平面與中性面垂直 B．t＝0.02 s時(shí)刻，線圈磁通量的變化率達(dá)最大 C．t＝0.01 s時(shí)刻，瞬時(shí)電流達(dá)到最大 D．該線圈相應(yīng)的交流電動(dòng)勢圖象如圖乙所示 解析：由甲圖知t＝0時(shí)刻磁通量最大，線圈平面應(yīng)在中

3、性面，A錯(cuò)誤；t＝0.02 s時(shí)刻，磁通量最大，磁通量的變化率為零，B錯(cuò)誤；t＝0.01 s時(shí)刻，磁通量為零，磁通量的變化率最大，交流電動(dòng)勢最大，瞬時(shí)電流最大，故C正確；由甲圖知交流電動(dòng)勢的圖象應(yīng)為正弦圖象，D錯(cuò)誤． 3．(多選)如圖甲所示，標(biāo)有“220 V　40 W”的電燈和標(biāo)有“20 μF　300 V”的電容器并聯(lián)接到交流電源上，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(guān)．下列判斷正確的是(　BC　) A．t＝時(shí)刻，V的示數(shù)為零 B．電燈恰正常發(fā)光 C．電容器有可能被擊穿 D．交流電壓表V的示數(shù)保持110 V不變 解析：交流電壓表V的示數(shù)應(yīng)是電壓的有效值220

4、V，故A、D錯(cuò)誤；電壓的有效值恰等于電燈的額定電壓，電燈正常發(fā)光，B正確；電壓的峰值220 V≈311 V，大于電容器的耐壓值，故有可能被擊穿，C正確． 4．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(正向電阻可視為零，反向電阻可視為無窮大)，在A、B間加一正弦交流電u＝20sin100πt(V)，則加在R2上的電壓有效值為(　D　) A．10 V B．20 V C．15 V D．5 V 解析：由二極管的單向?qū)щ娦钥芍釉赗2上的電壓波形的半個(gè)周期最大值為20 V，半個(gè)周期最大值為10 V．由有效值的定義可得加在R2上的電壓有效值為5 V

5、，選項(xiàng)D正確． 5．如圖所示的區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.電阻為R、半徑為L、圓心角為45°的扇形閉合導(dǎo)線框繞垂直于紙面的O軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(O軸位于磁場邊界)．則線框內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的有效值為(　D　) A. B. C. D. 解析：扇形閉合導(dǎo)線框切割磁感線的有效長度始終是半徑L，平均速度v＝，導(dǎo)線框進(jìn)磁場和出磁場時(shí)有感應(yīng)電流產(chǎn)生，由法拉第電磁感應(yīng)定律和有效值的定義有：E＝，×＝I2RT，可得I＝，故D正確，A、B、C錯(cuò)誤． 6．(多選)圖甲是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖，兩磁極N、S間的磁場可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場，為交流電流表．線圈繞垂直于磁場的水平

6、軸OO′沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從圖示位置開始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的交變電流隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示．以下判斷正確的是(　AC　) A．電流表的示數(shù)為10 A B．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為50π rad/s C．0.01 s時(shí)線圈平面與磁場方向平行 D．0.02 s時(shí)電阻R中電流的方向自右向左 解析：由題圖乙知Im＝10 A，I＝＝10 A，A正確．T＝2×10－2 s，ω＝＝100π rad/s，B錯(cuò)誤．t＝0.01 s時(shí)，i＝Im，此時(shí)線圈平面與磁場方向平行，C正確．由右手定則判定0.02 s時(shí)電阻R中電流方向自左向右，D錯(cuò)誤． 7．(多選)圖1中，單匝矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場中繞垂直磁

7、場的軸轉(zhuǎn)動(dòng)．改變線圈的轉(zhuǎn)速，穿過該線圈的磁通量隨時(shí)間分別按圖2中圖線甲、乙的規(guī)律變化．設(shè)線圈的電阻為1.0 Ω，則(　BC　) A．圖線甲對應(yīng)線圈在t＝0時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢最大 B．圖線甲、乙對應(yīng)的線圈在t＝2.0 s時(shí)，線圈平面均平行于磁感線 C．圖線甲、乙對應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為54 D．圖線甲對應(yīng)的線圈中交變電流的峰值為2.5π A 解析：在t＝0時(shí)，Φ甲最大，則產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢最小，故A錯(cuò)誤；因?yàn)樵趖＝0.2 s×10＝2.0 s時(shí)，Φ甲＝Φ乙＝0，所以線圈平面均平行于磁感線，故B正確；由圖可知甲、乙圖線對應(yīng)的周期之比為45，而線圈的轉(zhuǎn)速n＝，所以圖線甲、乙對應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速

8、之比為54，故C正確；甲圖線對應(yīng)的線圈中交流電壓的峰值Em＝BSω＝Φmω＝0.4× V＝5π V，電流的峰值Im＝＝5π A，故D項(xiàng)錯(cuò)誤． 8．(多選)圖甲為小型交流發(fā)電機(jī)的原理圖，其矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈的匝數(shù)n＝100、總電阻r＝5 Ω，線圈的兩端與阻值為95 Ω的電阻R連接，交流電壓表為理想電表．t＝0時(shí)刻，線圈平　面與磁場方向平行，穿過每匝線圈的磁通量Φ隨時(shí)間t按圖乙所示正弦規(guī)律變化．若交流發(fā)電機(jī) 產(chǎn)生的電動(dòng)勢的最大值為Em，電壓表的示數(shù)為U，則(　AD　) A．Em＝200 V，U＝134 V B．Em＝134 V，U＝95

9、V C．通過電阻R的電流每秒內(nèi)方向改變約50次 D．電阻R實(shí)際消耗的功率為190 W 解析：交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢的最大值Em＝nBSω，而Φm＝BS，由Φ-t圖線可知Φm＝2.0×10－2 Wb，T＝2π×10－2 s，所以ω＝100 rad/s，Em＝200 V，電動(dòng)勢的有效值E＝＝100 V，由閉合電路的歐姆定律，可知電路中電流的有效值I＝＝ A，電壓表的示數(shù)為U＝IR＝134 V，故選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；由題圖乙可知，周期T＝2π×10－2 s，頻率f＝≈16 Hz，故通過電阻R的電流每秒內(nèi)方向改變約32次，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電阻R消耗的功率為P＝I2R＝190 W，故選項(xiàng)D正確．

10、 9．(2019·北京東城模擬)阻值R＝10 Ω的電阻與交流電源連接，通過電阻R的正弦式交變電流i隨時(shí)間t變化的情況如圖所示．則(　B　) A．通過R的電流有效值是0.6 A B．R兩端的電壓有效值是6 V C．此交變電流的周期是2 s D．此交變電流的頻率是100 Hz 解析：從題圖可以看出，交變電流中電流最大值為0.6 A，通過R電流的有效值是I＝ A＝0.6 A，所以R兩端電壓的有效值為6 V，此交流電源的周期是2×10－2 s，交流電源的頻率是f＝＝50 Hz，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤． 10．(2019·陜西聯(lián)考)(多選)如圖所示，由導(dǎo)體材料制成的閉合線框，曲線部分P

11、NQ滿足函數(shù)y＝0.5sin0.5πx，其中x、y單位為m，x滿足0≤x≤2，曲線部分電阻不計(jì)，直線部分PMQ的電阻為R＝10 Ω.將線框從圖示的位置開始(t＝0)，以v＝2 m/s的速度勻速通過寬度為d＝2 m、磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1 T的勻強(qiáng)有界磁場，在線框穿越磁場的過程中，下列說法正確的是(　BC　) A．線框穿越磁場的時(shí)間為4 s B．線框穿越磁場的過程中，PQ兩點(diǎn)間的最大電壓為1 V C．線框穿越磁場的過程中，線框中產(chǎn)生的焦耳熱為0.1 J D．線框穿越磁場的過程中，感應(yīng)電流變化規(guī)律為i＝0.1sin0.5πt(A) 解析：線框穿越磁場的時(shí)間為t＝＝ s＝2 s，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；

12、當(dāng)y最大時(shí)，PQ兩點(diǎn)間的電壓最大，最大值為Um＝Em＝Bymv＝1×0.5×2 V＝1 V，選項(xiàng)B正確；線框通過磁場過程中產(chǎn)生正弦式交變電流，最大值為Em＝1 V，則有效值為U＝ V＝ V，產(chǎn)生的熱量為Q＝t＝×2 J＝0.1 J，選項(xiàng)C正確；因Im＝＝ A＝0.1 A，x＝vt＝2t，則線框穿越磁場的過程中，感應(yīng)電流變化規(guī)律為i＝0.1sin(πt) A，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 11．(2019·山西五校聯(lián)考)如圖所示，一矩形線圈的面積為S，匝數(shù)為N，電阻為r，處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的水平勻強(qiáng)磁場中，繞垂直磁場的水平軸OO′以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．線圈通過滑環(huán)與定值電阻R及理想電流表組成閉合回路．已知理

13、想電壓表的示數(shù)為U，從線圈平面與磁感線平行的位置開始計(jì)時(shí)，則(　B　) A．R兩端電壓瞬時(shí)值的表達(dá)式為uR＝Usinωt B．理想電流表的示數(shù)為 C．從到的時(shí)間內(nèi)，穿過線圈平面磁通量的變化量為零 D．若ω＝100π rad/s，通過R的電流每秒鐘方向改變50次 解析：線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值為Em＝NBSω，從線圈平面與磁感線平行的位置開始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢e＝NBSωcosωt，根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知uR＝Ncosωt，故A錯(cuò)誤；產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的有效值E＝＝，根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知，電流I＝＝，故B正確；從到時(shí)間內(nèi)，線圈轉(zhuǎn)過的角度為π，故磁通量的變化量為2B

14、S，故C錯(cuò)誤；若ω＝100π rad/s，周期T＝＝0.02 s，在一個(gè)周期內(nèi)電流方向改變2次，故1 s內(nèi)電流方向改變次數(shù)n＝×2＝100，故D錯(cuò)誤． 12．如圖所示，線圈abcd的面積是0.05 m2，共100匝，線圈電阻為1 Ω，外接電阻R＝9 Ω，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝ T，當(dāng)線圈以300 r/min的轉(zhuǎn)速勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)．問： (1)若從線圈處于中性面開始計(jì)時(shí)，寫出線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值表達(dá)式； (2)線圈轉(zhuǎn)過 s時(shí)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值是多大？ (3)電路中，電壓表和電流表的示數(shù)各是多少？ (4)從中性面開始計(jì)時(shí)，經(jīng) s通過電阻R的電荷量是多少？ 解析：(1)e＝Emsinωt＝nBS·2πfsin(2πft)＝100××0.05×2π×sin V＝50sin10πt(V)． (2)當(dāng)t＝ s時(shí)，e＝50sin V≈43.3 V. (3)電動(dòng)勢的有效值為E＝＝ V≈35.4 V 電流表示數(shù)I＝＝ A＝3.54 A 電壓表示數(shù)U＝IR＝3.54×9 V＝31.86 V. (4) s內(nèi)線圈轉(zhuǎn)過的角度θ＝ωt＝×2π×＝ 該過程中，ΔΦ＝BS－BScosθ＝BS 由＝，＝，＝ 得q＝＝＝ C＝ C. 答案：(1)e＝50sin10πt(V)　(2)43.3 V (3)31.86 V　3.54 A　(4) C 8