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    2019届高考物理一轮复习课时规范练35《交变电流的产生及其描述》(含解析)

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    课时规范练35 交变电流的产生及其描述

     

     课时规范练第68  

    基础巩固组

    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NS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abcd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ad,线圈中电流方向为adcba,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,adbc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,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。

    4.(交变电流的有效值)(2017·山东莱芜期末)一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动,周期为T,从中性面开始计时,t=T,感应电动势的瞬时值为10 V,则此交流电压的有效值为(  )

    A.5 V B.10 V C.10 V D.20 V

    答案C

    解析从中性面开始计时,瞬时值表达式为e=Emsin t,t=T,e==10 V,解得Em=20 V,有效值E==10 V,C正确。

    5.

    (交变电流的有效值)如图所示电路,电阻R1与电阻R2阻值相同,都为R,R1并联的D为理想二极管(正向电阻可看作零,反向电阻可看作无穷大),AB间加一正弦式交变电流u=20sin 100πt V,则加在R2上的电压有效值为(  )

    A.10 V B.20 V C.15 V D.5 V

    答案D

    解析电压值取正值时,即在前半个周期内,二极管电阻为零,R2上的电压等于输入电压值,电压值取负值时,即在后半周期内,二极管电阻无穷大可看作断路,R2上的电压等于输入电压值的一半,据此可设加在R2的电压有效值为U,根据电流的热效应,在一个周期内满足T=,可求出U=5 V。故选项D正确。

    6.

    (多选)(交变电流四值的计算)(2017·河南郑州一模)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,              (  )

    A.电路中电流的最大值Im=

    B.电路中电流的瞬时表达式为i=Imsin ωt

    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表达式应为i=Imcos ωt,选项B错误;电流表的读数为有效值,I=Im,选项C错误;灯泡的电功率P=I2R=R,选项D正确。

    7.

    (多选)(交变电流四值的计算)(2017·安徽屯溪模拟)如图所示,面积为S、匝数为N、电阻为r的正方形导线框与阻值为R的电阻构成闭合回路,理想交流电压表并联在电阻R的两端。线框在磁感应强度为B的匀强磁场中,以与电路连接的一边所在直线为轴垂直于磁场以角速度ω匀速转动,不计其他电阻,则下列说法正确的是(  )

    A.若从图示位置开始计时,线框中感应电动势的瞬时值为e=NBSωsin ωt

    B.线框通过中性面前后,流过电阻R的电流方向将发生改变,1秒内流过电阻R的电流方向改变

    C.线框从图示位置转过60°的过程中,通过电阻R的电荷量为

    D.电压表的示数跟线框转动的角速度ω大小无关

    答案ABC

    解析从图示位置开始计时,即从线框处于中性面位置开始计时,感应电动势瞬时值e=NBSωsin ωt,选项A正确;线框通过中性面前后,流过电阻R的电流方向发生改变,每转1周电流方向改变2,1秒钟内线框转动圈数为,故流过电阻R的电流方向改变2×,选项B正确;线框从图示位置转过60°的过程中,通过电阻R的电荷量Δq=Δt=Δt=N,ΔΦ=BΔS=BS,Δq=,选项C正确;电压表的示数U=,E=,Uω,选项D错误。

    8.(交变电流四值的计算)(2017·广东中山月考)如图甲所示,标有220 V 40 W的灯泡和标有20 μF 300 V的电容器并联到交流电源上,V为交流电压表,交流电源的输出电压如图乙所示。闭合开关,下列判断正确的是(  )

    A.t=时刻,V的示数为零

    B.灯泡恰好正常发光

    C.电容器不可能被击穿

    D.V的示数保持110 V不变

    答案B

    解析V的示数应是电压的有效值220 V,AD;电压的有效值恰好等于灯泡的额定电压,灯泡正常发光,B正确;电压的峰值Um=220 V=311 V,大于300 V,故电容有可能被击穿,C错。导学号06400486

    能力提升组

    9.

    (多选)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),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MNt=0时从图示位置开始,分别绕垂直于纸面且过OMON的轴,以相同的周期T逆时针匀速转动,(  )

    A.两导线框中均会产生正弦交变电流

    B.两导线框中感应电流的周期都等于T

    C.t=,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

    解析因半径、周期相同,故两线框进入磁场过程产生的感应电动势大小为e0=BωR2=·R2=,两线框中产生的电动势瞬时值随时间关系如图:

    所以选项A错误,选项BC正确。由有效值定义可知MN线圈中电流的有效值不相等,D项错误。导学号06400487

    10.

    (多选)(2017·江西三校第一次联考)如图xOy平面为光滑水平面,现有一长为d、宽为l的线框MNPQ在外力F作用下,沿x轴正方向以速度v做匀速直线运动,空间存在竖直方向的磁场,磁感应强度B=2B0cos x(式中B0为已知量),规定竖直向下为磁感应强度正方向,线框电阻为R,t=0时刻MN边恰好在y轴处,则下列说法正确的是(  )

    A.外力F为恒力

    B.t=0,外力大小F=16l2

    C.通过线框的瞬时电流I=

    D.经过t=,线框中产生的电热Q=

    答案BC

    解析由于磁场是变化的,故切割产生的感应电动势也为变值,安培力也会变化,故要保持其匀速运动,外力F不能为恒力,A错误;t=0,左右两边处的磁感应强度均为2B0,方向相反,则感应电动势E=4B0lv,拉力等于安培力即F=2×2B0Il=,B正确;由于两边正好相隔半个周期,故产生的电动势方向相同,经过的位移为vt,瞬时电动势E=4B0lvcos,瞬时电流I=,C正确;由于瞬时电流为余弦规律变化,故可知感应电流的有效值I=,故产生的电热Q=I2Rt=,D错误。

    11.(2017·广东中山月考)

    如图所示,匀强磁场的磁感应强度B=0.5 T,边长l=10 cm的正方形线圈共100,线圈电阻r=1 Ω,线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO'匀速运动,角速度ω=2π rad/s,外电路中的电阻R=4 Ω,:

    (1)感应电动势的最大值;

    (2)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过60°时的瞬时感应电动势;

     

    (3)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过60°的过程中产生的平均感应电动势;

    (4)交流电压表的示数;

    (5)线圈转动一周产生的总热量;

    (6)从图示位置开始的周期内通过R的电荷量。

    答案(1)3.14 V (2)1.57 V (3)2.6 V (4)1.78 V

    (5)0.99 J (6)0.087 C

    解析(1)感应电动势的最大值

    Em=nBSω=100×0.5×0.12×2π V=3.14 V

    (2)由图示位置转过60°时的瞬时感应电动势为

    e=Emcos 60°=3.14×0.5 V=1.57 V

    (3)由图示位置转过60°的过程中产生的平均感应电动势为

    =n=n,其中,T==1 s,

    =100× V=2.6 V

    (4)交流电压表的示数为外电路两端电压的有效值,

    U=·R= V=1.78 V

    (5)线圈转动一周产生的总热量为Q=T=0.99 J

    (6)周期内通过电阻R的电荷量为q= C=0.087 C导学号06400488

     

     

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