- 2021-04-16 发布 |
- 37.5 KB |
- 8页
申明敬告: 本站不保证该用户上传的文档完整性,不预览、不比对内容而直接下载产生的反悔问题本站不予受理。
文档介绍
【物理】2020届一轮复习人教版交变电流的产生与描述课时作业
2020届一轮复习人教版 交变电流的产生与描述 课时作业 一、选择题 1.(多选)(2016年全国卷Ⅲ)如图,M为半圆形导线框,圆心为OM.N是圆心角为直角的扇形导线框,圆心为ON.两导线框在同一竖直面(纸面)内,两圆弧半径相等;过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场,磁场方向垂直于纸面.现使线框M、N在t=0时从图示位置开始,分别绕垂直于纸面、且过OM和ON的轴,以相同的周期T逆时针匀速转动,则( ) A.两导线框中均会产生正弦交流电 B.两导线框中感应电流的周期都等于T C.在t=时,两导线框中产生的感应电动势相等 D.两导线框的电阻相等时,两导线框中感应电流的有效值也相等 解析:选BC 当导线框N完全进入磁场后,通过线框的磁通量将不变,故无感应电流产生,因此它不会产生正弦交流电,A项错误;导线框每转动一圈,产生的感应电流的变化为一个周期,B项正确;在t=时,导线框转过角度为45°,切割磁感线的有效长度相同,均为绕圆心的转动切割形式,设圆弧半径为R,则感应电动势均为E=BR2ω,C项正确;导线框N转动的一个周期内,有半个周期无感应电流产生,所以两导线框的感应电动势的有效值并不相同,由闭合电路欧姆定律可知,两导线框的电阻相等时,感应电流的有效值一定不相同,D项错误. 2.(2018年全国卷,改编)A、B是两个完全相同的电热器,A通以图甲所示的方波交变电流,B通以图乙所示的正弦交变电流,则两电热器的电功率PA∶PB等于 ( ) A.5∶4 B.3∶2 C.∶1 D.2∶1 解析:选A 根据电流有效值的定义可知I02R+2R=I甲2RT,解得有效值I甲=I0,而I乙=,根据功率的计算公式P=I2R可得P甲∶P乙=I甲2∶I乙2=5∶4,故A正确. 3.(2019届乌鲁木齐模拟)如图所示,闭合金属线框曲线部分恰好是半个周期的正弦曲线,直线部分长度为0.4 m,线框的电阻为1 Ω,若线框从虚线位置开始以2 m/s的速度匀速进入足够大的匀强磁场(线框直线部分始终与磁场右边界垂直),这个过程中线框释放出的焦耳热为0.4 J,线框中电流随时间变化的关系式为( ) A.i=2sin10πt(A) B.i=sin10πt(A) C.i=2sin5πt(A) D.i=sin5πt(A) 解析:选C 由题意知,线框有效切割的长度作正弦规律变化,则线框中产生正弦式电流,设该正弦式电流有效值为I,由题意可得Q=I2Rt,其中t==0.2 s,解得I= A,所以该正弦式交流电的最大值为Im=I=2 A,金属线框从图示位置到完全进入磁场为半个周期,故T=2=0.4 s,ω==5π rad/s,所以正弦式交流电的表达式i=2sin5πt(A),C正确. 4.(2018届湖南五校高三联考)如图所示,图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦交流电的图象,当调整线圈转速后,所产生正弦交流电的图象如图线b所示,以下关于这两个正弦交流电的说法错误的是( ) A.在图中t=0时刻穿过线圈的磁通量均为最大 B.线圈先后两次转速之比为3∶2 C.图线b所对应的交流电的有效值为20 V D.图线a所对应的交流电的瞬时值表达式u=10sin5πt(V) 解析:选D 由题图可知,t=0时刻线圈均在中性面,穿过线圈的磁通量最大,故A正确;由题图可知Ta∶Tb=2∶3,故ωa∶ωb=3∶2,na∶nb=3∶2,故B正确;交流电最大值Um=NBSω,故Uma∶Umb=3∶2,故Umb=,Uma= V,所以图线b所对应的交流电的有效值为20 V,故C正确;由题图可知,图线a所对应的交流电的最大值为20 V,角速度为=5π rad/s,所以瞬时值表达式为u=20sin5πt(V),故D错误. 5.(多选)(2019届吉林长春高三质量监测)如图甲所示为风力发电的简易模型.在风力的作用下,风叶带动与其固定在一起的磁铁转动,转速与风速成正比.若某一风速时,线圈中产生的正弦式电流如图乙所示.下列说法正确的是( ) A.电流的表达式为i=0.6sin10πt(A) B.磁铁的转速为10 r/s C.风速加倍时电流的表达式为i=1.2sin10πt(A) D.风速加倍时线圈中电流的有效值为 A 解析:选AD 由题图乙可知,线圈转动周期即电流的周期T=0.2 s,则ω==10π rad/s,由交流电的电流表达式i=Asinωt(A),可知A正确;根据ω=2πn,可知转速为5 r/s,B错误;由于转速与风速成正比,当风速加倍时,转速也加倍,即角速度加倍,由Im==可知,电流的最大值也加倍,即Im=1.2 A,则电流的表达式为i=1.2sin20πt(A),电流的有效值I== A= A,C错误,D正确. 6.在匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动,如图甲所示,产生的交变电动势的图象如图乙所示,则( ) 、 A.t=0.005 s时线框的磁通量变化率为零 B.t=0.01 s时线框平面与中性面重合 C.线框产生的交变电动势有效值为311 V D.线框产生的交变电动势频率为100 Hz 解析:选B 由题图乙可知,t=0.005 s时,感应电动势最大,线框的磁通量变化率最大,A错误;t=0.01 s时感应电动势为零,故线框平面处于中性面位置,B正确;交变电动势的最大值为311 V,故有效值E==220 V,C错误;交变电动势的周期为T=0.02 s,故频率f==50 Hz,D错误. 7.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ω=100π rad/s.线圈的匝数N=100匝,边长ab=0.2 m、ad=0.4 m,电阻不计.磁场只分布在bc边的左侧,磁感应强度大小B= T.电容器放电时间不计.下列说法正确的是( ) A.该线圈产生的交流电动势峰值为50 V B.该线圈产生的交流电动势有效值为25 V C.电容器的耐压值至少为50 V D.电容器的电容C变大时,电流表的示数变小 解析:选B 该线圈产生的交流电动势峰值Em=NBSω=50 V,A项错误;因为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×=T,E=,联立解得电动势有效值E′=25 V,B项正确;电容器的耐压值至少为50 V,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. 8.(多选)如图所示,在水平向右、磁感应强度大小为B的匀强磁场中,有一匝数为n、边长为l、电阻为R的正方形线圈围绕垂直于磁感线的对称轴OO′按照图示的方向匀速转动,转动的角速度为ω.则下列说法中正确的是( ) A.当线圈转至图示位置时,线圈中产生的感应电流方向为a→b→c→d→a B.当线圈转至图示位置时,线圈中产生的感应电流大小为 C.线圈从图示位置转过的过程中,线圈中产生的热量为 D.若从图示位置开始计时,则线圈中产生的感应电动势的瞬时值大小为e=nBl2ωcosωt 解析: 选BD 由右手定则可知,当线圈转至图示位置时,线圈中产生的感应电流方向为a→d→c→b→a,选项A错误;当线圈转至图示位置时,线圈中产生的感应电动势最大,为Em=nBl2ω,所以此时线圈中产生的感应电流大小为Im==,选项B正确;线圈中产生的感应电流的有效值为I=,所以线圈从图示位置转过的过程中,线圈中产生的热量为Q=I2Rt=·R··=,选项C错误;若从图示位置开始计时,则线圈中产生的感应电动势的瞬时值大小应为e=nBl2ωcosωt,选项D正确. 9.阻值为50 Ω、匝数为311的闭合矩形线圈,在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动,产生的感应电动势如图乙所示.则可以判断( ) A.t=0时刻线圈应转到图甲所示的位置 B.线圈的角速度为50 rad/s C.穿过线圈的磁通量的最大值为 Wb D.线圈转一周所产生的热量为968 J 解析:选C t=0时刻产生的电动势为零,所以线圈应处于中性面位置,即线圈与磁场垂直的位置,故A错误;据图象可知,T=0.02 s;由T=可得ω=100π rad/s,故B错误;据Em=nBSω可知,BS= Wb= Wb,故C正确;据图象可知,E=≈220 V,据焦耳定律可知,线圈转一周产生的热量:Q=×0.02 J=19.36 J,故D错误. 10.如图,实验室一台手摇交流发电机,内阻r=1.0 Ω,外接R=9.0 Ω的电阻.闭合开关S,当发电机转子以某一转速匀速转动时,产生的电动势e=10sin10πt(V),则( ) A.该交变电流的频率为10 Hz B.该电动势的有效值为10 V C.外接电阻R所消耗的电功率为10 W D.电路中理想交流电流表Ⓐ的示数为1.0 A 解析:选D 由交变电流电动势的表达式e= 10sin10πt (V)=Emsinωt可知,该交变电流的频率为f== Hz=5 Hz,A错误;该交变电流电动势的有效值E== V=10 V,B错误;电流的有效值I== A=1.0 A,外接电阻R所消耗的电功率 PR=I2R=1.02×9.0 W=9 W,故C错误,D正确. 二、非选择题 11.(2019届开封模拟)如图所示,一个半径为r的半圆形线圈,以直径ab为轴匀速转动,转速为n,ab的左侧有垂直于纸面向里(与ab垂直)的匀强磁场,磁感应强度为B.M和N是两个集流环,负载电阻为R,线圈、电流表和连接导线的电阻不计,求: (1)感应电动势的最大值; (2)从图示位置起转过周期的时间内负载电阻R上产生的热量; (3)从图示位置起转过周期的时间内通过负载电阻R的电荷量; (4)求出电流表的示数. 解析:(1)线圈绕轴转动时,在电路中产生如图所示的交变电流.此交变电流的最大值为 Em=BSω=B2πn=π2Bnr2. (2)在转过周期的时间内,线圈一直切割磁感线,则产生的热量Q=·=. (3)在转过周期的时间内,电动势的平均值= 通过R的电荷量 q=Δt=Δt==. (4)根据电流的热效应,在一个周期内: Q=I2RT=· 故电流表的示数为I=. 答案:(1)π2Bnr2 (2) (3) (4) 12.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n=100、电阻r=10 Ω,线圈的两端经集流环与电阻R连接,电阻R=90 Ω,与R并联的交流电压表为理想电表.在t=0时刻,线圈平面与磁场方向平行,穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按图乙所示正弦规律变化.求: (1)从t=0时刻开始转动四分之一周期过程中的平均感应电动势; (2)从t=0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t=0时刻开始转一周过程外力对线圈所做的功. 解析:(1)由法拉第电磁感应定律有== V≈127.4 V. (2)根据闭合电路欧姆定律有== A=1.274 A, q=t=1.274×0.015 7 C=0.02 C. (3)线圈中的电动势的最大值为 Em=nBSω=nΦm·=100×2.0×10-2× V≈200 V 有效值E==100 V UR=E=×100 V=90 V. (4)由能量守恒定律可知外力对线圈所做的功等于产生的总热量, W=Q=t=×6.28×10-2 J=12.56 J. 答案:(1)127.4 V (2)0.02 C (3)90 V (4)12.56 J查看更多