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)

课时规范练35　交变电流的产生及其描述 　课时规范练第68页　 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。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,当t=T时,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,当t=T时,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,和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),在A、B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,则              (　　)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 ωtC.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,为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 ωtB.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的电流方向改变次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次,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×次,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,而ΔΦ=BΔS⊥=BS,故Δq=,选项C正确;电压表的示数U=,而E=,故U∝ω,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,故A、D错;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)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变电流B.两导线框中感应电流的周期都等于TC.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B、C正确。由有效值定义可知M、N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时,外力大小F=16l2C.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,故A错误;t=0时,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=,故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=,故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=,故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匝,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,求:(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,即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)在周期内通过电阻R的电荷量为q= C=0.087 C。〚导学号06400488〛