2020高考物理总复习 交变电流的产生及描述讲与练配套课时作业 新课标

第十章交变电流传感器 课时作业30交变电流的产生及描述 时间：45分钟满分：100分一、选择题(8864)1下图中不属于交变电流的是()解析：根据交变电流的定义，大小和方向都随时间做周期性变化的电流是交变电流，A、B、C图中电流的大小、方向均随时间做周期性变化，是交变电流，D图中电流的方向不变，为直流电答案：D图12(2020广东高考)图1是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压的()A周期是0.01sB最大值是311VC有效值是220VD表达式为u220sin100t(V)解析：由波形图可知：周期T0.02 s，电压最大值Um311 V，所以有效值U220 V，表达式为uUmsint(V)311sin100t(V)，故选项B、C正确，A、D错误答案：BC3如下图中各图面积均为S的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度匀速转动，能产生正弦交变电动势eBSsint的图是()解析：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴(轴在线圈所在平面内)匀速转动，产生的正弦交变电动势为eBSsint，由这一原则判断，A图和C图中感应电动势均为eBSsint；B图中的转动轴不在线圈所在平面内；D图转动轴与磁场方向平行，而不是垂直答案：AC图24如图2所示，矩形线框置于竖直向下的磁场中，通过导线与灵敏电流表相连，线框在磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，图中线框平面处于竖直面内，下述说法正确的是()A因为线框中产生的是交变电流，所以电流表示数始终为零B线框通过图中位置瞬间，穿过线框的磁通量最大C线框通过图中位置瞬间，通过电流表的电流瞬时值最大D若使线框转动的角速度增大一倍，那么通过电流表电流的有效值也增大一倍解析：本题考查电磁感应现象，基础题线框在匀强磁场中匀速转动时，在中性面即线框与磁感线垂直时，磁通量最大感应电动势最小，而在题中图示位置线框与磁感应线平行时，磁通量最小感应电动势最大，A、B错C对；电流的有效值I，现在其余的量都不变，角速度增大一倍后，电流也增大一倍，D正确答案：CD5一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动在转动过程中，线框中的最大磁通量为m，最大感应电动势为Em，下列说法中正确的是()A当磁通量为零时，感应电动势也为零B当磁通量减小时，感应电动势也减小C当磁通量等于0.5m时，感应电动势等于0.5EmD角速度等于Em/m解析：根据正弦式电流的产生及其变化规律：当磁通量最大时，感应电动势为零；当磁通量减小时，感应电动势在增大；磁通量减为零时，感应电动势最大由此可知A、B项错误设从线框位于中性面开始计时，则有eEmsint，式中EmBS.因mBS，故角速度，D项正确设e0.5Em，则解出t/6.此时BScosBSm，所以C项错答案：D图36如图3所示，矩形线圈abcd，面积为S，匝数为N，线圈电阻为R，在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度匀速转动，(P1以ab边为轴，P2以ad边中点为轴)当线圈平面从与磁场方向平行开始计时，线圈转过90的过程中，绕P1及P2轴转动产生的交流电的电流大小，电荷量及焦耳热分别为I1，q1，Q1及I2，q2，Q2，则下面判断正确的是()A线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同，都是abcdBq1q2NBS/2RCI1I2(NBS)/RDQ1Q2(NBS)2/2R解析：本题考查电磁感应中电荷量、热量、电流的计算和感应电流方向的判断绕P1、P2转动时电流的方向相同，但电流的方向为adcba，A错；电荷量q，与绕哪个轴转动没有关系，B错；线圈绕两轴转动时产生的电动势相同，所以电流相同，发热也相同，C对D错答案：C图47如图4所示，边长为L0.2 m的正方形线圈abcd，其匝数为n10、总电阻为r2 ，外电路的电阻为R8 ，ab的中点和cd的中点的连线OO恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度B1 T，若线圈从图示位置开始，以角速度2 rad/s绕OO轴匀速转动，则以下判断中正确的是()A在t时刻，磁场穿过线圈的磁通量为零，但此时磁通量随时间变化最快B闭合电路中感应电动势的瞬时表达式e0.8 sin2t VC从t0时刻到t时刻，电阻R上产生的热量为Q3.2104 JD从t0时刻到t时刻，通过R的电荷量q0.02 C解析：线圈在磁场中转动，EmnBS0.4 V，B错当线圈平面与磁场平行时磁通量变化最快，A正确QRI2Rt2Rt1.6103 J，C错qn002 C，D正确答案：AD图58如图5所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图象如图线b所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是()A线圈先后两次转速之比为32B两种情况在0.3 s内通过线圈的磁通量之比为11C两种情况在相等时间内产生的焦耳热之比QaQb32D两种情况在相等时间内产生的焦耳热之比QaQb94解析：两种情况TaTb23，fafb32，线圈先后两次转速之比为32，选项A正确两种情况下在0.3 s内磁通量的变化量不同，选项B错误交流电的最大值EmNBS，电动势最大值之比为32.Qt，两种情况在相等时间内产生的焦耳热之比QaQb94，选项D正确答案：AD二、计算题(31236)9用均匀导线弯成正方形闭合线框abcd，线框每边长10 cm，每边的电阻值为0.1 .把线框放在磁感应强度为B0.1 T的匀强磁场中，并使它绕轴O1O2以100 rad/s的角速度旋转，旋转方向如图6所示(沿O2O1由O2向O1看为顺时针方向)已知O1、O2两点分别在ad和bc上，轴O1O2在线框平面内，并且垂直于B，O1d3O1a，O2c3O2b.图6(1)当线框平面转至和B平行的瞬时(如图6所示位置)每个边产生的感应电动势的大小各是多少？线框内感应电流的大小是多少？方向如何？(2)求线框由图所示位置旋转的过程中产生的平均电动势的大小；(3)线框旋转一周内产生的热量为多少？解析：(1)令L表示正方形线框的边长，R表示其每边的电阻值，则L0.1 m，R0.1 ，设此时cd段感应电动势的大小为E1，ab段感应电动势的大小为E2，则E1BLv13BL2/40.075 VE2BLv2BL2/40.025 Vda段和bc段不切割磁感线，所以它们的电动势都是零线框中的感应电动势EE1E20.1 V线框中的感应电流为IE/(4R)0.25 A根据楞次定律或右手定则，可判断电流方向沿dcbad(2)根据法拉第电磁感应定律，线框由图所示位置旋转的过程中产生的平均电动势的大小，E V0.083 V(3)线框旋转一周产生的热量为Q()2R总T()24R2.5104 J7.85104 J答案：(1)Ecd0.075 VEab0.025 VEdaEbc0I0.25 A方向沿dcbad(2)0.083 V(3)7.85104 J图710如图7所示，矩形线圈abcd在磁感应强度B2 T的匀强磁场中绕轴OO以角速度10 rad/s匀速转动，线圈共10匝，每匝线圈的电阻值为0.5 ，ab0.3 m，bc0.6 m，负载电阻R45 .求(1)电阻R在0.05 s内发出的热量；(2)电阻R在0.05 s内流过的电荷量(设线圈从垂直中性面开始转动)解析：(1)矩形线圈abcd在匀强磁场中旋转产生正弦交变电流，电动势的峰值为EmnBS1020.30.610113.04 V，电流的有效值I1.60 AQI2Rt5.76 J(2)矩形线圈旋转过程中产生的感应电动势的平均值En72 V，电流的平均值I1.44 A；0.05 s内电路流过的电荷量qIt0.072 C.答案：(1)5.76 J(2)0.072 C11曾经流行过一种自行车车头灯供电的小型交流发电机，图8甲为其结构示意图图中N、S是一对固定的磁极，abcd为固定转轴上的矩形线框，转轴过bc边中点，与ab边平行，它的一端有一半径r01.0 cm的摩擦小轮，小轮与自行车车轮的边缘相接触，如图8乙所示当车轮转动时，因摩擦而带动小轮转动，从而使线框在磁极间转动设线框由N800匝导线圈组成，每匝线圈的面积S20 cm2，磁极间的磁场可视作匀强磁场，磁感应强度B0.010 T，自行车车轮的半径R135 cm，小齿轮的半径R24.0 cm，大齿轮的半径R310.0 cm.现从静止开始使大齿轮加速转动，问大齿轮的角速度为多大才能使发电机输出电压的有效值U3.2 V？(假设摩擦小轮与自行车车轮之间无相对滑动)图8解析：当自行车车轮转动时，通过摩擦小轮使发电机的线框在匀强磁场内转动，线框中产生一正弦交流电动势，旋转线框与摩擦小轮角速度相等，而摩擦小轮又与车轮线速度相等(自行车车轮与摩擦小轮之间无相对滑动)，车轮又与小齿轮角速度相等，最终小齿轮与大齿轮边缘的线速度相等，由此得解答案：旋转线框产生感应电动势的峰值EmNBS0式中0为线框转动的角速度，即摩擦小轮转动的角速度发电机两端电压的有效值UEm/2设自行车车轮转动的角速度为1，有R11r00小齿轮转动的角速度与自行车车轮转动的角速度相同，均为1，设大齿轮转动的角速度为，有R3R21由以上各式解得(UR2r0)/(NBSR3R1)代入数据得3.2 rad/s.