2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十一章 交變電流 傳感器 課后分級(jí)演練31 交變電流的產(chǎn)生及描述.doc
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課后分級(jí)演練(三十一) 交變電流的產(chǎn)生及描述 【A級(jí)——基礎(chǔ)練】 1.圖中閉合線(xiàn)圈都在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞虛線(xiàn)所示的固定轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),不能產(chǎn)生正弦式交變電流的是( ) 解析:C 選項(xiàng)C情況下,穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量始終為零,不能產(chǎn)生正弦式交變電流,而A、B、D情況均可產(chǎn)生,故選C. 2.如圖所示的空間存在一勻強(qiáng)磁場(chǎng),其方向?yàn)榇怪庇诩埫嫦蚶?,磁?chǎng)的右邊界為MN,在MN右側(cè)有一矩形金屬線(xiàn)圈abcd,ab邊與MN重合.現(xiàn)使線(xiàn)圈以ab邊為軸按圖示方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(從上往下看為順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)),將a、b兩端連到示波器的輸入端,若ab邊中電流從a到b為正,則從示波器觀(guān)察到的ab中電流隨時(shí)間變化的圖形是( ) 解析:D 本題可將右側(cè)磁場(chǎng)補(bǔ)全,即矩形線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng),會(huì)產(chǎn)生正弦式交流電,由楞次定律可知:從中性面開(kāi)始,電流從0開(kāi)始,沿負(fù)向,可畫(huà)出完整電流隨時(shí)間變化的圖形,在此基礎(chǔ)上,去掉右側(cè)磁場(chǎng),故電流僅在左側(cè)磁場(chǎng)中切割磁感線(xiàn)而產(chǎn)生電流,故選項(xiàng)D正確. 3.(多選)(2017天津理綜)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,一個(gè)100匝的閉合矩形金屬線(xiàn)圈,繞與磁感線(xiàn)垂直的固定軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),穿過(guò)該線(xiàn)圈的磁通量隨時(shí)間按圖示正弦規(guī)律變化.設(shè)線(xiàn)圈總電阻為2 Ω,則( ) A.t=0時(shí),線(xiàn)圈平面平行于磁感線(xiàn) B.t=1 s時(shí),線(xiàn)圈中的電流改變方向 C.t=1.5 s時(shí),線(xiàn)圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 D.一個(gè)周期內(nèi),線(xiàn)圈產(chǎn)生的熱量為8π2 J 解析:AD 本題考查正弦交流電的產(chǎn)生、有效值,焦耳熱.由Φ-t圖可知,t=0時(shí),Φ=0,則線(xiàn)圈平面平行于磁感線(xiàn),選項(xiàng)A正確;t=1 s時(shí)Φ=0,此時(shí)電動(dòng)勢(shì)最大,t=0.5 s和t=1.5 s時(shí),Φ最大,此時(shí)電動(dòng)勢(shì)為0,電流改變方向,選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤;交流電電動(dòng)勢(shì)的最大值Em=nBSω=nΦm=4π V,有效值E=Em=2π V,一個(gè)周期內(nèi)線(xiàn)圈產(chǎn)生的熱量Q=T=8π2 J,D正確. 4.(多選)(2017山西五校四聯(lián))如圖甲所示,一臺(tái)線(xiàn)圈內(nèi)阻為2 Ω的小型發(fā)電機(jī)外接一只電阻為10 Ω的燈泡,發(fā)電機(jī)內(nèi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 T,線(xiàn)圈的面積為0.01 m2,發(fā)電機(jī)正常工作時(shí)燈泡的電流i隨時(shí)間t變化的正弦規(guī)律圖象如圖乙所示.下列說(shuō)法正確的是( ) A.t=0.05 s時(shí),穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量為零 B.t=0.05 s時(shí),理想交流電壓表的示數(shù)為30 V C.發(fā)電機(jī)內(nèi)線(xiàn)圈的匝數(shù)為240 D.發(fā)電機(jī)線(xiàn)圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為9 J 解析:AB 由圖乙可知t=0.05 s時(shí),發(fā)電機(jī)的輸出電流為最大值,此時(shí)線(xiàn)圈平面與中性面垂直,磁通量為零,A正確.由圖乙可知電流的有效值I=3 A,理想交流電壓表的示數(shù)U=310 V=30 V,B項(xiàng)正確.由圖乙可知,電流最大值為3 A,則發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值Em=nBSω=(2 Ω+10 Ω)3 A=36 V,又B= T,S=0.01 m2,ω==10π rad/s,得n=360,C項(xiàng)錯(cuò)誤.Q=3221 J=18 J,D項(xiàng)錯(cuò)誤. 5.如圖所示的區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.電阻為R、半徑為L(zhǎng)、圓心角為45的扇形閉合導(dǎo)線(xiàn)框繞垂直于紙面的O軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(O軸位于磁場(chǎng)邊界).則線(xiàn)框內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的有效值為( ) A. B. C. D. 解析:D 線(xiàn)框進(jìn)入磁場(chǎng)和穿出磁場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)均為E=BωL2,產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的時(shí)間均為,由一個(gè)周期產(chǎn)生的電熱Q=()2R2=I2RT,解得I=,選D. 6.如圖甲所示,一矩形線(xiàn)圈abcd放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,并繞過(guò)ab、cd中點(diǎn)的軸OO′以角速度ω逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng).若以線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)夾角θ=45時(shí)(如圖乙)為計(jì)時(shí)起點(diǎn),并規(guī)定當(dāng)電流自a流向b時(shí)電流方向?yàn)檎畡t下列四幅圖中正確的是( ) 解析:D 解法一:矩形線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),產(chǎn)生的電流按正弦規(guī)律變化,由于t=0時(shí),線(xiàn)圈的轉(zhuǎn)動(dòng)方向如圖乙,由右手定則判斷可得,此時(shí)ad中電流方向?yàn)橛蒩到d,線(xiàn)圈中電流方向?yàn)閍→d→c→b→a,與規(guī)定的電流正方向相反,電流為負(fù)值.又因?yàn)榇藭r(shí)ad、bc兩邊的切割速度方向與磁場(chǎng)方向成45夾角,由E=2Blv⊥,可得E=2Blv=Em,即此時(shí)的電動(dòng)勢(shì)為最大值的倍,電流當(dāng)然也是最大值的倍,由圖乙還能觀(guān)察到,線(xiàn)圈在接下來(lái)45的轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中,ad、bc兩邊的切割速度越來(lái)越小,所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)應(yīng)減小,感應(yīng)電流應(yīng)減小故D正確,A、B、C錯(cuò)誤. 解法二:還可以用排除法解題.因計(jì)時(shí)起點(diǎn)時(shí)刻對(duì)應(yīng)θ=45,即t=0時(shí),線(xiàn)圈中感應(yīng)電流不為零,也不是最大,故A、B錯(cuò)誤;當(dāng)線(xiàn)圈再轉(zhuǎn)過(guò)45時(shí),線(xiàn)圈處于中性面位置,即此時(shí)感應(yīng)電流為零,故D正確,C錯(cuò)誤. 7.如圖所示電路,電阻R1與電阻R2串聯(lián)接在交變電源上,且R1=R2=10 Ω,正弦交流電的表達(dá)式為u=20sin 100πt(V),R1和理想二極管D(正向電阻可看做零,反向電阻可看做無(wú)窮大)并聯(lián),則R2上的電功率為( ) A.10 W B.15 W C.25 W D.30 W 解析:C 由圖可知,當(dāng)A端輸出電流為正時(shí),R1被短路,則此時(shí)R2上電壓有效值為:U2==20 V,當(dāng)B端輸出電流為正時(shí),R1、R2串聯(lián),則R2兩端電壓有效值為U2′==10 V,則在一個(gè)周期內(nèi)的電壓有效值為:+=T解得:U=5 V則有:P2== W=25 W. 8.(多選)如圖所示,某電路上接有保險(xiǎn)絲、交流電壓表、“220 V 900 W”的電飯鍋及“220 V 200 W”的抽油煙機(jī).現(xiàn)接入μ=311sin 100πt(V)的交流電,下列說(shuō)法正確的是( ) A.交流電壓表的示數(shù)為311 V B.1 s內(nèi)流過(guò)保險(xiǎn)絲的電流方向改變100次 C.電飯鍋的熱功率是抽油煙機(jī)熱功率的4.5倍 D.為保證電路正常工作,保險(xiǎn)絲的額定電流不能小于5 A 解析:BD 由u=311sin 100πt(V)知,電壓最大值Um=311 V,f= Hz=50 Hz,1 s內(nèi)電流方向改變100次,電壓有效值為U==220 V,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;電飯鍋的功率為抽油煙機(jī)功率的4.5倍,但抽油煙機(jī)不是純電阻元件,其熱功率小于200 W,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;電路正常工作時(shí)的總功率P=1 100 W,有I== A=5 A,故選項(xiàng)D正確. 9.如圖甲所示,N匝矩形線(xiàn)框以角速度ω在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng),線(xiàn)框面積為S,線(xiàn)框的電阻不計(jì),外電路接有開(kāi)關(guān)、理想電壓表、電阻為R的燈泡L和電容器C,線(xiàn)框轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示,則下列說(shuō)法中正確的是( ) A.圖乙是在線(xiàn)框與磁場(chǎng)方向平行位置開(kāi)始計(jì)時(shí)的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖象 B.根據(jù)題設(shè)條件可知Um=NBSω,且t=時(shí)刻,電壓表的示數(shù)為零 C.當(dāng)電容器的耐壓值等于峰值時(shí),電容器一定會(huì)被擊穿 D.當(dāng)電壓表的示數(shù)恒為時(shí),燈泡上消耗的功率為 解析:D 線(xiàn)框與磁場(chǎng)方向平行時(shí),磁通量為0,但磁通量的變化率不為0,而t=0時(shí),U=0,故題圖乙中的圖象不是以線(xiàn)框與磁場(chǎng)方向平行時(shí)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)的輸出電壓隨時(shí)間變化的圖象,故A錯(cuò)誤;電壓表測(cè)的是交流電的有效值,故t=時(shí)刻,電壓表的示數(shù)不為零,B錯(cuò)誤;當(dāng)電容器的耐壓值大于峰值Um=NBSω時(shí),電容器才一定不會(huì)被擊穿,C錯(cuò)誤;電壓表的示數(shù)恒為,故燈泡上消耗的功率為P==,D正確. 10.如圖甲所示,一固定的矩形導(dǎo)體線(xiàn)圈水平放置,線(xiàn)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)n=100 匝,總電阻r=1.0 Ω,所圍成矩形的面積S=0.040 m2,小燈泡的電阻R=9.0 Ω,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e=nBmScos 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: (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. 解析:(1)由圖象知,線(xiàn)圈中產(chǎn)生的交變電流的周期T=3.1410-2 s,所以Em=nBmSω==8.0 V. (2)電流的最大值Im==0.80 A,有效值I== A,小燈泡消耗的電功率P=I2R=2.88 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Q=Δt==4.010-3C. 答案:(1)8.0 V (2)2.88 W (4)4.010-3 C 【B級(jí)——提升練】 11.一個(gè)U形金屬線(xiàn)框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞OO′軸以相同的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng),通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)給同一電阻R供電,如圖甲、乙所示.其中甲圖中OO′軸右側(cè)有磁場(chǎng),乙圖中整個(gè)空間均有磁場(chǎng),兩磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度相同.則甲、乙兩圖中交流電流表的示數(shù)之比為( ) A.1∶ B.1∶2 C.1∶4 D.1∶1 解析:A 題圖甲中的磁場(chǎng)只在OO′軸的右側(cè),所以線(xiàn)框只在半周期內(nèi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生,如圖甲,電流表測(cè)得是有效值,所以I=.題圖乙中的磁場(chǎng)布滿(mǎn)整個(gè)空間,線(xiàn)框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流如圖乙,所以I′= ,則I∶I′=1∶,即A正確. 12.(多選)如圖所示,N匝矩形導(dǎo)線(xiàn)框以角速度ω在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng),線(xiàn)框面積為S,線(xiàn)框的電阻、電感均不計(jì),外電路接有電阻R、理想交流電流表?和二極管D.二極管D具有單向?qū)щ娦?,即正向電阻為零,反向電阻無(wú)窮大.下列說(shuō)法正確的是( ) A.交流電流表的示數(shù)I=NBS B.一個(gè)周期內(nèi)通過(guò)R的電荷量q= C.R兩端電壓的有效值U=NBS D.圖示位置電流表的示數(shù)為0 解析:AB 設(shè)回路中電流的有效值為I,由電流的熱效應(yīng)可知,()2RT=I2RT,I=,A正確,D錯(cuò)誤.電阻R兩端電壓U=IR=,C錯(cuò).一個(gè)周期內(nèi)通過(guò)R的電荷量q==,B正確. 13.(多選)如圖甲所示是一種振動(dòng)發(fā)電裝置的示意圖,一個(gè)半徑r=0.10 m、匝數(shù)n=20匝的線(xiàn)圈套在永久磁鐵槽中,槽中磁場(chǎng)的磁感線(xiàn)均沿半徑方向均勻分布(其右側(cè)視圖如圖乙所示),線(xiàn)圈所在位置磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小均為B= T,線(xiàn)圖的電阻R1=0.50 Ω,它的引出線(xiàn)接有R2=-9.50 Ω的小電珠L(zhǎng),A為理想交流電流表.當(dāng)線(xiàn)圈框架的P端在外力作用下沿軸線(xiàn)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí),便有電流通過(guò)電珠.若線(xiàn)圈往復(fù)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律如圖丙所示(v取向右為正),則下列判斷正確的是( ) A.電流表的示數(shù)為0.24 A B.0.01 s時(shí)回路中的電流最大 C.回路中交流電的頻率為50 Hz D.0.015 s時(shí)電珠L(zhǎng)中電流的方向?yàn)閺腄→L→C 解析:C 由E=BLv及v-t圖象可知,線(xiàn)圈往復(fù)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的感應(yīng)電流為正弦式交流電,則Em=nB2πrvm=2.4 V,電流的有效值I== A,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由圖象可知T=0.02 s,f=50 Hz,選項(xiàng)C正確;t=0.01 s時(shí),v=0,所以I=0,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;t=0.015 s時(shí),由右手定則可知,電流方向?yàn)镃→L→D,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 14.如圖所示,一個(gè)半徑為r的半圓形線(xiàn)圈,以直徑ab為軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)速為n,ab的左側(cè)有垂直于紙面向里(與ab乖直)的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.M和N是兩個(gè)集流環(huán),負(fù)載電阻為R,線(xiàn)圈、電流表和連接導(dǎo)線(xiàn)的電阻不計(jì).求: (1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值; (2)從圖示位置起轉(zhuǎn)過(guò)轉(zhuǎn)的時(shí)間內(nèi),負(fù)載電阻R上產(chǎn)生的熱量; (3)從圖示位置起轉(zhuǎn)過(guò)轉(zhuǎn)的時(shí)間內(nèi),通過(guò)負(fù)載電阻R的電荷量; (4)電流表的示數(shù). 解析:(1)線(xiàn)圈繞軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),在電路中產(chǎn)生如圖所示的交變電流. 此交變電動(dòng)勢(shì)的最大值為 Em=BSω=B2πn =π2Bnr2 (2)在線(xiàn)圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)轉(zhuǎn)的時(shí)間內(nèi),電動(dòng)勢(shì)的有效值為E== 電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q=()2R= (3)在線(xiàn)圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)轉(zhuǎn)的時(shí)間內(nèi),電動(dòng)勢(shì)的平均值為= 通過(guò)R的電荷量q=Δt=Δt== (4)設(shè)此交變電動(dòng)勢(shì)在一個(gè)周期內(nèi)的有效值為E′,由有效值的定義得=T,解得E′= 故電流表的示數(shù)為I==. 答案:(1)π2Bnr2 (2) (3) (4) 15.某興趣小組設(shè)計(jì)了一種發(fā)電裝置,如圖所示.在磁極和圓柱狀鐵芯之間形成的兩磁場(chǎng)區(qū)域的圓心角α均為π,磁場(chǎng)均沿半徑方向.匝數(shù)為N的矩形線(xiàn)圈abcd的邊長(zhǎng)ab=cd=l、bc=ad=2l.線(xiàn)圈以角速度ω繞中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),bc和ad邊同時(shí)進(jìn)入磁場(chǎng).在磁場(chǎng)中,兩條邊所經(jīng)過(guò)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B、方向始終與兩邊的運(yùn)動(dòng)方向垂直.線(xiàn)圈的總電阻為r,外接電阻為R.求: (1)線(xiàn)圈切割磁感線(xiàn)時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小Em; (2)線(xiàn)圈切割磁感線(xiàn)時(shí),bc邊所受安培力的大小F; (3)外接電阻上電流的有效值I. 解析:(1)bc、ad邊的運(yùn)動(dòng)速度v=ω, 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Em=4NBlv 解得Em=2NBl2ω. (2)電流Im=,安培力F=2NBIml 解得F=. (3)一個(gè)周期內(nèi),通電時(shí)間t=T R上消耗的電能W=IRt 且W=I2RT 解得I=. 答案:(1)2NBl2ω (2) (3)- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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