【物理】2020届一轮复习人教版 　交变电流的产生和描述 课时作业

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‎2020届一轮复习人教版 　交变电流的产生和描述 课时作业 ‎1.(交变电流的产生)如图所示为一台发电机的结构示意图,其中N、S是永久磁铁的两个磁极,它们的表面成半圆柱面形状。M是圆柱形铁芯,铁芯外套有一矩形线圈,线圈绕铁芯M中心的固定转轴匀速转动。磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径的辐向磁场。若从图示位置开始计时电动势为正值,则下列图中能正确反映线圈中感应电动势e随时间t变化规律的是(　　)‎ 答案D 解析由磁场分布特点知,线圈在每一个位置的切割磁感线情况相同,故感应电动势大小是相同的,方向做周期性变化。‎ ‎2.(交变电流的图象)如图甲所示,一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中,并绕过ab、cd中点的轴OO'以角速度ω逆时针匀速转动。若以线圈平面与磁场夹角θ=45°时(如图乙)为计时起点,并规定当电流自a流向b时电流方向为正。则能够正确反映线圈中电流变化规律的图象是(　　)‎ 答案D 解析t=0时刻,根据图乙表示的转动方向,由右手定则知,此时ad中电流方向由a到d,线圈中电流方向为a→d→c→b→a,与规定的电流正方向相反,电流为负值,由图乙还能观察到,线圈在接下来的45°转动过程中,ad、bc两边垂直切割磁感线的速度越来越小,所以感应电动势应减小,感应电流减小,故D正确。‎ ‎3.(交变电流的有效值)(2017·安徽宿州期末)如图所示为正弦交变电流经过整流器处理后的电压波形,其电压的有效值是(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A.1.5 V B.1 V C. V D. V 答案A 解析设交变电流电压的有效值为U,一个周期T=4 s,T,解得U=1.5 V,A正确。‎ ‎7.‎ ‎(理想变压器原、副线圈关系的应用)如图所示,接在理想变压器回路中的四个规格相同的灯泡都正常发光,那么,理想变压器的匝数比n1∶n2∶n3为(　　)‎ A.1∶1∶1 B.3∶2∶1‎ C.6∶2∶1 D.2∶2∶1‎ 答案B 解析灯泡正常发光,可得UA=UB=UC=UD,所以U2=2U3,由理想变压器的电压关系得,可得n2=2n3。灯泡都正常发光,则功率相等,即PA=PB=PC=PD。‎ 由P=I2R得IA=IB=IC=ID,即I1=I2=I3‎ 由理想变压器的功率关系得U1I1=U2I2+U3I3,即n1I1=n2I2+n3I3,可得n1=n2+n3=2n3+n3=3n3。所以n1∶n2∶n3=3∶2∶1。‎ ‎8.(多选)(理想变压器原、副线圈关系的应用)(2017·山西晋城期末)图甲所示的变压器原、副线圈匝数比为3∶1,图乙是该变压器cd输入端交流电压u的图象,L1、L2、L3、L4为四只规格均为“9 V　6 W”的相同灯泡,各电表均为理想交流电表,以下说法不正确的是(　　)‎ 甲 乙 A.ab输入端电压的瞬时值表达式为Uab=27sin 100πt(V)‎ B.电流表的示数为2 A,且四只灯泡均能正常发光 C.流过灯L2的电流每秒方向改变50次 D.ab输入端输入功率Pab=18 W 答案ACD 解析变压器副线圈两端的电压U2=9 V,副线圈中的三只灯泡均正常发光,副线圈中的电流I2=3×=2 A,原线圈中的电流为I1,,解得I1= A,灯L4正常发光,电压为9 V,ab输入端电压的瞬时值表达式Uab=36sin 100πt(V),A错误,B正确;交变电流的频率为50 Hz,所以流过每只灯泡的电流每秒方向改变100次,C错误;ab输入端输入功率P=UabI1=36× W=24 W,D错误。〚导学号06400489〛‎ 能力提升组 ‎9.(多选)如图甲中,理想变压器的原、副线圈的匝数比为4∶1,RT为电阻值随温度升高而减小的热敏电阻,R1为定值电阻,‎ 电压表和电流表均为理想交流电表。原线圈所接电压u随时间t按正弦规律变化,如图乙所示。下列说法正确的是(　　)‎ A.变压器输入、输出功率之比为4∶1‎ B.变压器原、副线圈中的电流之比为1∶4‎ C.u随t变化的规律为u=51sin(50πt) V(国际单位制)‎ D.若热敏电阻RT的温度升高,则电压表的示数不变,电流表的示数变大 答案BD 解析由题意,变压器是理想变压器,故变压器输入、输出功率之比为1∶1,故选项A错误;变压器原、副线圈中的电流之比与匝数成反比,即,故选项B正确;由题图乙可知交流电压最大值Um=51 V,周期T=0.02 s,可由周期求出角速度的值为ω=100π rad/s,则可得交流电压u的表达式u=51sin(100πt) V,故选项C错误;RT处温度升高时,阻值减小,电流表的示数变大,电压表示数不变,故选项D正确。‎ ‎10.边长为L的正方形线框在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动，产生的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Im＝ B．电路中电流的瞬时值表达式为i＝Imsinωt C．电流表的读数为 D．灯泡的电功率为R 答案　AD 解析　感应电动势的最大值Em＝BL2ω，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时，故电路中电流的瞬时值表达式应为i＝Imcosωt，选项B错误。电流表的读数为有效值，为I＝Im，选项C错误。灯泡的电功率P＝I2R＝IR，选项D正确。‎ 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，相距L＝1 m，左端连接R＝2 Ω的电阻，一质量m＝0.5 kg、电阻r＝1 Ω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B＝0.6sin(T)，x0＝0.5 m；两区域磁感应强度大小关于直线x＝0.5 m对称。‎ ‎(1)导体棒在水平向右的拉力F作用下，以速度v0＝1 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，‎ B＝0.6sin x＝v0t 得B＝0.6sinπt 由法拉第电磁感应定律得 e＝BLv0＝0.6sinπt V 这是一正弦交流电，Em＝0.6 V 由欧姆定律得Im＝＝0.2 A。‎ ‎(2)电流的有效值 I＝ 棒在磁场中的时间 t＝，s＝1 m 拉力做功等于回路中产生的热量 W＝Q＝I2(R＋r)t 电阻R上产生的热量 QR＝I2Rt 代入数据解得W＝0.06 J，QR＝0.04 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？‎ 答案　(1)127.4 V　(2)0.02 C　(3)90 V　(4)12.56 J 解析　(1)＝＝ V≈127.4 V。‎ ‎(2)＝＝ A＝1.274 A，‎ q＝t＝1.274×0.0157 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)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。‎