【物理】2020届一轮复习人教版交变电流的产生和描述作业

【物理】2020届一轮复习人教版交变电流的产生和描述作业

‎2020届一轮复习人教版 交变电流的产生和描述 作业 ‎1．(2018·湖南长郡中学月考)关于交变电流的有效值和峰值，下列说法中不正确的是(　A　)‎ A．任何形式的交变电流的有效值和峰值都满足U＝ B．只有正、余弦式交变电流才有U＝的关系 C．照明电压220V、动力电压380V指的都是交变电流的有效值 D．交流电压表和交流电流表测量的都是交变电流的有效值 ‎[解析]　只有正、余弦交流电压的有效值与最大值之间才是U＝的关系，其他交流电没有这样的关系，故A错误，B正确；机器铭牌上所标注的电压(电流)值、生活中通常所说的电压(电流)值都是指有效值，“照明电压220V、动力电压380V”指的都是有效值，故C正确；交流电压表和交流电流表，测的是交流电的有效值，不是瞬时值，故D正确。本题选说法不正确的，故A符合题意。‎ ‎2．(2019·兰州模拟)如图所示为一种常见的身高体重测量仪。测量仪顶部向下发射波速为v的超声波，超声波经反射后返回，被测量仪接收，测量仪记录发射和接收的时间间隔。质量为M0的测重台置于压力传感器上，传感器输出电压与作用在其上的压力成正比。当测重台没有站人时，测量仪记录的时间间隔为t0，输出电压为U0，某同学站上测重台，测量仪记录的时间间隔为t，输出电压为U，则该同学的身高和质量分别为(　D　)‎ A．v(t0－t)，U B．v(t0－t), U C．v(t0－t)，(U－U0) D．v(t0－t)，(U－U0)‎ ‎[解析]　设测量仪高度和人的身高分别为H和h，根据题意，没有站人时有H＝v，站人时有H－h＝v，得h＝v；又由传感器输出的电压与作用在其上的压力成正比，则没有站人时U0＝kM0g，站人时U＝k(M0＋m)g，得m＝(U－U0)，故D项正确。‎ ‎3．(2018·辽宁庄河模拟)在一小型交流发电机中，矩形金属线圈abcd的面积为S，匝数为n，总电阻为r，线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω匀速转动(如图甲所示)，产生的感应电动势e随时间t的变化关系如图乙所示，矩形线圈与阻值为R的电阻构成闭合电路，下列说法中正确的是(　D　)‎ A．从t3到t5这段时间穿过线圈磁通量的变化量为零 B．从t3到t4这段时间通过电阻R的电荷量为 C．t4时刻穿过线圈的磁通量变化率大小为E0‎ D．t1时刻电阻R的发热功率为 ‎[解析]　从t3到t5这段时间穿过线圈磁通量的变化量为ΔΦ1＝2BS，故A错误；通过电阻的电荷量Q＝Δt＝Δt＝n，所以t3到t4这段时间通过电阻R的电荷量Q＝n＝，故B错误；由于t4时刻产生的电动势最大，因为在磁通量—时间图象中，在电动势最大时，线圈中磁通量的变化率最大，为，故C错误；求功率时需用有效值，所以E＝，又因为I＝，所以R的发热功率为P＝，故D正确。‎ ‎4．(2018·安徽马鞍山二模)图甲为远距离输电示意图，升压变压器原、副线圈匝数比为1∶1000，降压变压器原、副线圈匝数比为1000∶1，输电线的总电阻为1000Ω。若升压变压器的输入电压如图乙所示，用户端电压为220V。下列说法正确的是(　B　)‎ A．输电线中的电流为3A B．电站输出的功率为7500kW C．输电线上损耗的功率为90kW D．用户端交变电流的频率为100Hz ‎[解析]　由图乙知升压变压器输入电压的最大值为Um＝250V，有效值为U1＝＝250V，根据＝，得副线圈两端的电压U2＝U1＝×250V＝2.5×105V；用户端电压为220V，根据＝，得降压变压器原线圈两端的电压U3＝U4＝×220V＝2.2×105V，故输电线上损失的电压为ΔU＝U2－U3＝3×104V，则输电线上的电流为I＝＝A＝30A ‎，电站的输出功率为P1＝P2＝U2I＝7500kW，输电线上损耗的功率为ΔP＝I2R＝900kW，由乙图可知，原线圈交变电流的周期为T＝0.02s，则其频率为f＝＝50Hz，变压器不会改变交流电的频率，故用户端交变电流的频率为50Hz，故A、C、D错误，B正确。‎ ‎5.(多选)如图3甲所示是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，为理想交流电流表.线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示.以下判断正确的是(　　)‎ 图3‎ A.电流表的示数为10A B.线圈转动的角速度为50πrad/s C.0.01s时线圈平面与磁场方向平行 D.0.02s时电阻R中电流的方向自右向左 答案　AC ‎6.如图4甲所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与R＝10Ω的电阻连接，与电阻R并联的交流电压表为理想电压表，示数是10V.图乙是矩形线圈中磁通量Φ随时间t变化的图象，则(　　)‎ 图4‎ A.电阻R上的电功率为20W B.t＝0.02s时，R两端的电压瞬时值为零 C.R两端的电压u随时间t变化的规律是 u＝14.1cos100πt (V)‎ D.通过R的电流i随时间t变化的规律是 i＝14.1cos50πt (A)‎ 答案　C 解析　电阻R上的电功率为P＝＝10W，选项A错误；由题图乙知t＝0.02s时磁通量变化率最大，R两端电压瞬时值为最大值Um＝U≈14.1V，选项B错误；线圈从垂直于中性面开始转动，R两端的电压u随时间t变化的规律是u＝14.1cos100πt (V)，选项C正确；通过R的电流i随时间t变化的规律是i＝＝1.41cos100πt (A)，选项D错误.‎ ‎7.(多选)(2018·高邮中学阶段检测)如图5所示，甲、乙为两种电压的波形，其中图甲所示的电压按正弦规律变化，图乙所示的电压波形是正弦函数图象的一部分.下列说法正确的是(　　)‎ 图5‎ A.图甲、图乙均表示交变电流 B.图甲所示电压的瞬时值表达式为u＝20sin100πt (V)‎ C.图乙所示电压的有效值为20V D.图乙所示电压的有效值为10V 答案　ABD 解析　根据交变电流的定义，题图甲、题图乙均表示交变电流，选项A正确；题图甲中电压的最大值为Um＝20 V，周期为T＝0.02 s，则电压的瞬时值表达式为u＝Umsint＝20sin100πt (V)，选项B正确；根据有效值的定义有·＝T，解得题图乙中电压的有效值为U＝10V，选项C错误，D正确.‎ ‎8.如图6所示为一交流电压随时间变化的图象.每个周期的前三分之一周期内电压按正弦规律变化，后三分之二周期内电压恒定.根据图中数据可得，此交流电压的有效值为(　　)‎ 图6‎ A.7.5V B.8V C.2V D.3V 答案　C ‎9.(2018·盐城中学阶段性测试)如图7所示，N匝矩形导线框以角速度ω绕对称轴OO′匀速转动，线框面积为S，线框电阻、电感均不计，在OO′左侧有磁感应强度为B的匀强磁场，外电路接有电阻R和理想交流电流表，那么可以确定的是(　　)‎ 图7‎ A.从图示时刻起，线框产生的瞬时电动势为e＝NBωSsinωt B.电流表的示数I＝NBS C.R两端电压的有效值U＝NBS D.一个周期内R上产生的热量Q＝ 答案　B 解析　线框中产生的感应电动势的最大值Em＝NBSω，从题图所示时刻起，线框产生的瞬时电动势为e＝sinωt，A错误.R两端电压的有效值为U＝＝NBS，电流表示数I＝＝NBS，故C错误，B正确.一个周期(T＝)内R上产生的热量Q＝T＝，D错误.‎ ‎10.(多选)如图8，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向里.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(　　)‎ 图8‎ 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 答案　BC 解析　两导线框进入磁场过程中，匀速转动切割磁感线产生感应电动势的大小不变，选项A错误；导线框的转动周期为T，则感应电流的周期也为T，选项B正确；在t＝时，切割磁感线的有效长度相同，两导线框中产生的感应电动势相等，选项C正确；在一个周期内，M导线框中一直有感应电流，N导线框中只有一半时间内有感应电流，所以两导线框的电阻相等时，感应电流的有效值不相等，选项D错误.‎ ‎11.(2018·泰州中学等综合评估)某研究性学习小组进行地磁发电实验，匝数为n、面积为S的矩形金属线框可绕东西方向的水平轴转动，金属线框与微电流传感器组成一个回路，回路的总电阻为R.使线框绕轴以角速度ω匀速转动，数字实验系统实时显示回路中的电流i随时间t变化的关系，如图9所示.当线框平面和竖直方向的夹角为θ时，电流达到最大值Im.求：‎ 图9‎ ‎(1)该处地磁场的磁感应强度大小B及地磁场方向与水平面间的夹角α；‎ ‎(2)线框转动一周时间内回路中产生的焦耳热Q；‎ ‎(3)线框转动时穿过线框的磁通量变化率的最大值()m；线框从磁通量变化率最大位置开始转过60°的过程中，通过导线的电荷量q.‎ 答案　(1)　－θ　(2)　(3)　 解析　(1)线框转动时产生的感应电动势的最大值Em＝nBSω 由闭合电路欧姆定律得Em＝ImR 解得B＝ 感应电动势最大时地磁场方向平行于线框平面，此时线框平面和竖直方向的夹角为θ，因此地磁场方向与水平面间的夹角α＝－θ.‎ ‎(2)感应电流的有效值I＝Im，转动一周的时间T＝，‎ 由焦耳定律有Q＝I2RT，解得Q＝.‎ ‎(3)由法拉第电磁感应定律有Em＝n()m 解得()m＝＝ 在此过程中线框产生的感应电动势的平均值＝n 其中ΔΦ＝BSsin60°‎ 通过导线的电荷量q＝·Δt 解得q＝.‎ ‎12.(2018·南通市等七市三模)如图10所示，水平导体棒ab质量为m、长为L、电阻为R0，其两个端点分别搭接在竖直平行放置的两光滑金属圆环上，两圆环半径均为r、电阻不计.阻值为R的电阻用导线与圆环相连接，理想交流电压表V接在电阻两端.整个空间有磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场，导体棒ab在外力F作用下以角速度ω绕两圆环的中心轴OO′匀速转动，产生正弦交流电.已知重力加速度为g.求：‎ 图10‎ ‎(1)导体棒ab沿圆环运动过程中受到的安培力最大值Fm；‎ ‎(2)电压表的示数U和导体棒从环的最低点运动到与环心等高处过程中通过电阻R的电荷量q；‎ ‎(3)导体棒ab从环的最低点运动半周到最高点的过程中外力F做的功W.‎ 答案　见解析 解析　(1)导体棒ab产生的最大感应电动势 Em＝BLv＝BLωr 受到的安培力最大值Fm＝LBIm＝ 解得Fm＝ ‎(2)通过电阻R的电流的有效值I＝ 电压表的示数U＝IR 解得U＝ 导体棒从环的最低点运动到与环心等高处过程中产生的平均感应电动势 ＝ 磁通量的变化量ΔΦ＝BLr 通过电阻R的电荷量q＝·Δt＝·Δt 解得q＝ ‎(3)此过程安培力做的功W安＝－I2(R＋R0)· 由动能定理有W＋W安－mg·2r＝0‎ 解得W＝2mgr＋.‎