【三維設(shè)計(jì)】2014屆高三物理一輪 課時(shí)跟蹤檢測(cè)37 交變電流的產(chǎn)生及描述

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1、課時(shí)跟蹤檢測(cè)(三十七)交變電流的產(chǎn)生及描述高考??碱}型:選擇題計(jì)算題1(2012北京高考)一個(gè)小型電熱器若接在輸出電壓為10 V的直流電源上,消耗電功率為P;若把它接在某個(gè)正弦交流電源上,其消耗的電功率為。如果電熱器電阻不變,則此交流電源輸出電壓的最大值為()A5 VB5 VC10 V D10 V2(2012廣東高考)某小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)為e50 sin 100t(V)。對(duì)此電動(dòng)勢(shì),下列表述正確的有()A最大值是50 VB頻率是100 HzC有效值是25 VD周期是0.02 s3(2012寧波聯(lián)考)如圖1所示電路,電阻R1與電阻R2阻值相同,都為R,和R1并聯(lián)的D為理想二極管(正向電阻

2、可看作零,反向電阻可看作無(wú)窮大),在A、B間加一正弦交流電u20sin(100t) V,則加在R2上的電壓有效值為()A10 V B20 V 圖1C15 V D5 V4(2012全國(guó)高考)一臺(tái)電風(fēng)扇的額定電壓為交流220 V。在其正常工作過(guò)程中,用交流電流表測(cè)得某一段時(shí)間內(nèi)的工作電流I隨時(shí)間t的變化如圖2所示。這段時(shí)間內(nèi)電風(fēng)扇的用電量為()圖2A3.9102度 B5.5102度C7.8102度 D11.0102度5(2012福州質(zhì)檢)有一不動(dòng)的矩形線(xiàn)圈abcd,處于范圍足夠大的可轉(zhuǎn)動(dòng)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,如圖3所示。該勻強(qiáng)磁場(chǎng)是由一對(duì)磁極N、S產(chǎn)生,磁極以O(shè)O為軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。在t0時(shí)刻,磁場(chǎng)的方向與線(xiàn)圈

3、平行,磁極N開(kāi)始離開(kāi)紙面向外轉(zhuǎn)動(dòng),規(guī)定由abcda方向的感應(yīng)電流為正,則能反映線(xiàn)圈中感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化的圖線(xiàn)是()圖3圖46(2012合肥模擬)一臺(tái)發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示,其中N、S是永久磁鐵的兩個(gè)磁極,它們的表面呈半圓柱面形狀。M是圓柱形鐵芯,鐵芯外套有一矩形線(xiàn)圈,線(xiàn)圈繞鐵芯M中心的固定轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。磁極與鐵芯之間的縫隙中形成方向沿半徑的輻向磁場(chǎng)。若從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)電動(dòng)勢(shì)為正值,圖6中能正確反映線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t變化規(guī)律的是()圖5圖67(2012河南聯(lián)考)一個(gè)100匝的矩形線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖7所示,圖線(xiàn)為正弦曲

4、線(xiàn),那么()圖7A該交流電的電動(dòng)勢(shì)有效值為220 VB該交流電的電動(dòng)勢(shì)有效值為110 VCt1.5 s時(shí),穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量變化率最大D穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量最大值為2.2 Wb8.在垂直紙面向里的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中放置了矩形線(xiàn)圈abcd。線(xiàn)圈cd邊沿豎直方向且與磁場(chǎng)的右邊界重合。線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)方向垂直。從t0時(shí)刻起,線(xiàn)圈以恒定角速度繞cd邊沿如圖8所示方向轉(zhuǎn)動(dòng),規(guī)定線(xiàn)圈中電流沿abcda方向?yàn)檎较颍瑒t從t0到tT時(shí)間內(nèi),線(xiàn)圈中的電流i隨時(shí)間t變化關(guān)系圖象為() 圖8圖99(2012廣東調(diào)研)如圖10所示,圖線(xiàn)a是線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生正弦交流電的圖象,當(dāng)調(diào)整線(xiàn)圈轉(zhuǎn)速后,所產(chǎn)生正弦交流電的圖象

5、如圖線(xiàn)b所示,以下關(guān)于這兩個(gè)正弦交流電的說(shuō)法正確的是()A在圖中t0時(shí)刻穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量均為零 圖10B線(xiàn)圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為32C交流電a的瞬時(shí)值為u10 sin(5t) VD交流電b的最大值為 V10.如圖11所示,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的矩形線(xiàn)圈的周期為T(mén),轉(zhuǎn)軸O1O2垂直于磁場(chǎng)方向,線(xiàn)圈電阻為2 。從線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),線(xiàn)圈轉(zhuǎn)過(guò)60時(shí)的感應(yīng)電流為1 A。那么()A線(xiàn)圈消耗的電功率為4 WB線(xiàn)圈中感應(yīng)電流的有效值為2 A 圖11C任意時(shí)刻線(xiàn)圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e4costD任意時(shí)刻穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量為sint11(2013鄭州模擬)如圖12甲所示,一固定的矩形導(dǎo)體線(xiàn)圈水平放置,線(xiàn)

6、圈的兩端接一只小燈泡,在線(xiàn)圈所在空間內(nèi)存在著與線(xiàn)圈平面垂直的均勻分布的磁場(chǎng)。已知線(xiàn)圈的匝數(shù)n100 匝,總電阻r1.0 ,所圍成矩形的面積S0.040 m2,小燈泡的電阻R9.0 ,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間按如圖乙所示的規(guī)律變化,線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的表達(dá)式為enBmScos t,其中Bm為磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值,T為磁場(chǎng)變化的周期,不計(jì)燈絲電阻隨溫度的變化,求:圖12(1)線(xiàn)圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值;(2)小燈泡消耗的電功率;(3)在磁感應(yīng)強(qiáng)度變化的0時(shí)間內(nèi),通過(guò)小燈泡的電荷量。12.如圖13所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)B0.1 T,所用矩形線(xiàn)圈的匝數(shù)N100匝,邊長(zhǎng)ab0.2 m,bc0.5 m,以角速度

7、100 rad/s繞OO軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)線(xiàn)圈平面通過(guò)中性面時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),試求:(1)線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式。(2)由t0至t過(guò)程中的平均電動(dòng)勢(shì)的大小。 圖13(3)該交變電流的電動(dòng)勢(shì)有效值是多少?答 案課時(shí)跟蹤檢測(cè)(三十七) 交變電流的產(chǎn)生及描述1選C設(shè)該電熱器的電阻為R,題中正弦交流電源輸出電壓的有效值為U,則P/2U2/R;加直流電時(shí),P(10 V)2/R;又由最大值UmU,可解出Um10 V。故只有選項(xiàng)C正確。2選CD最大值Em50 V,有效值為E25 V,頻率為50 Hz,周期為T(mén)0.02 s,所以C、D正確。3選D由二極管的單項(xiàng)導(dǎo)電性可知,若二極管導(dǎo)通,加在R2上的電壓波形為半個(gè)

8、周期最大值為20 V,若二極管截止,R1、R2串聯(lián),則R2上的電壓半個(gè)周期最大值為10 V。由有效值的定義可得加在R2上的電壓有效值為5 V,選項(xiàng)D正確。4選B根據(jù)電流的變化情況,分段計(jì)算求電功,W1I1Ut10.32201060 J3.96104 J,W2I2Ut20.42201060 J5.28104 J,W3I3Ut30.22204060 J1.056105 J,則總功WW1W2W31.98105 J5.5102度,選項(xiàng)B正確。5選C磁極以O(shè)O為軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)可等效為磁場(chǎng)不動(dòng)線(xiàn)圈向相反方向轉(zhuǎn)動(dòng),由右手定則可知,產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)閍bcda;在t0時(shí)刻,磁場(chǎng)的方向與線(xiàn)圈平行,感應(yīng)電流最大,故

9、選項(xiàng)C正確。6選D由于磁極與鐵芯之間的縫隙中形成方向沿半徑的輻向磁場(chǎng),線(xiàn)圈繞鐵芯M中心的固定轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中,都垂直切割磁感線(xiàn),所以能正確反映線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t變化規(guī)律的是圖D。7選BCD該交流電的電動(dòng)勢(shì)最大值為220 V,有效值為110 V,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;由圖線(xiàn)可知,t1.5 s時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,由法拉第電磁感應(yīng)定律,穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量變化率最大,選項(xiàng)C正確;由圖線(xiàn)可知1 rad/s,由EmNBS220 V可知,穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量最大值為mBSEm/N2.2 Wb,選項(xiàng)D正確。8選B在0內(nèi),線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng),故產(chǎn)生正弦式交流電,由楞次定律知,電流方向?yàn)樨?fù)值;在T內(nèi),線(xiàn)圈

10、中無(wú)感應(yīng)電流;在T時(shí),ab邊垂直切割磁感線(xiàn),感應(yīng)電流最大,且電流方向?yàn)檎担手挥蠦項(xiàng)正確。9選BCDt0時(shí)刻線(xiàn)圈處于中性面位置,穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量最大,A錯(cuò)誤;由題中圖象可知交流電a、b周期之比是23,所以線(xiàn)圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為32,B正確;交流電a的瞬時(shí)值為uUmsin t10sin(t) V10sin (5t) V,C正確;又由UmnBS可知Ubm Uam10 V V,D正確。10選AC線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)角速度,線(xiàn)圈平面從與磁場(chǎng)方向平行開(kāi)始計(jì)時(shí),當(dāng)轉(zhuǎn)過(guò)60時(shí),電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為iIm cos 601 AIm2 A,正弦交變電流有效值I A,B項(xiàng)錯(cuò);線(xiàn)圈消耗的功率PI2R4 W,A項(xiàng)正確;由歐姆定律

11、可知,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值EmImR4 V,所以瞬時(shí)值表達(dá)式為e4 cost,C項(xiàng)正確;通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量msin tmsint,由感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值EmBSmm,解兩式得:sintsint,D項(xiàng)錯(cuò)。11解析:(1)由圖象知,線(xiàn)圈中產(chǎn)生的交變電流的周期T3.14102 s,所以EmnBmS8.0 V。(2)電流的最大值Im0.80 A,有效值I A,小燈泡消耗的電功率PI2R2.88 W。(3)在0時(shí)間內(nèi),電動(dòng)勢(shì)的平均值,平均電流,流過(guò)燈泡的電荷量Qt4.0103 C。答案:(1)8.0 V(2)2.88 W(3)4.0103 C12解析:(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值eNBSsin t,由題可知:Sab 0.20.5 m20.1 m2EmNBS1000.10.1100 V314 V,所以e314sin 100t V。(2)用EN計(jì)算,t0至t過(guò)程中的平均電動(dòng)勢(shì)ENN即ENBS。代入數(shù)值得E200 V。(3)電動(dòng)勢(shì)有效值E又EmNBS代入數(shù)據(jù)得E222 V。答案:(1)e314sin 100t V(2)200 V(3)222 V6

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