高考物理江苏专版总复习课时作业： 四十二 交变电流的产生和描述 含解析

课时作业课时作业 四十二四十二 交变电流的产生和描述交变电流的产生和描述(限时：45 分钟)(班级_姓名_)1(多选)如图所示为交流发电机示意图，线圈的 AB 边连在金属滑环 K 上，CD 边连在滑环 L 上，导体做的两个电刷 E、F 分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接关于其工作原理，下列分析正确的是()第 1 题图A在线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大B在线圈平面转到中性面的瞬间，线圈中的感应电流最大C在线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量最小D在线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，线圈中的感应电流最小2小型手摇发电机线圈共 N 匝，每匝可简化为矩形线圈 abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴 OO，线圈绕 OO轴匀速转动，如图所示线圈 ab 边和 cd 边产生的感应电动势的最大值都为 e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压 ()第 2 题图A峰值是 e0B峰值是 2e0C有效值是22Ne0D有效值是2Ne03(多选)某小型发电机产生的交变电动势为 e50sin100t(V)对此电动势，下列表述正确的有()A最大值是 50 2 VB频率是 100 HzC有效值是 25 2 VD周期是 0.02 s4(多选)如图甲为风力发电的简易模型，在风力的作用下，风叶带动与其固定在一起的永磁铁转动，转速与风速成正比某一风速时，线圈中产生的正弦式电流如图乙所示，则()甲乙第 4 题图A电流的表达式为 i0.6sin(10t)AB磁铁的转速为 10 r/sC风速加倍时电流的表达式为 i1.2sin(10t)AD风速加倍时线圈中电流的有效值为 0.6 2 A5(多选)如图所示，面积为 S、匝数为 N、电阻为 r 的线圈与阻值为 R 的电阻构成闭合回路，理想交流电压表并联在电阻 R 的两端线圈在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，绕垂直于磁场的转动轴以角速度匀速转动设线圈转动到图示位置的时刻 t0.则()第 5 题图A在 t0 时刻，线圈处于中性面，流过电阻 R 的电流为 0，电压表的读数也为 0B1 秒钟内流过电阻 R 的电流方向改变次C在电阻 R 的两端再并联一只电阻后，电压表的读数将减小D在电阻 R 的两端再并联一只电容较大的电容器后，电压表的读数不变6 如图所示为一个经调控电路调节后加在电灯上的电压， 正弦交流电的每一个二分之一周期中，前面四分之一周期被截去，则现在电灯上电压的有效值为()第 6 题图AUmB.Um2C.Um3D.Um27(多选)电阻为 1 的单匝矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴，在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电动势随时间变化的图象如图所示，现把交变电流加在电阻为 9 的电热丝上，下列判断正确的是()第 7 题图A线圈转动的角速度为 100 rad/sB在 00.005 s 时间内，通过电阻的电荷量为15CC电热丝两端的电压为 180 VD电热丝的发热功率为 1800 W8一小型发电机可看成一匝数 n1000 匝、边长 L20 cm、内阻 r1 的正方形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的转轴匀速转动， 当转动周期 T0.01 s 时， 用它给铭牌上标有“50 V，250 W”的小电动机供电，恰能使其正常工作，已知电动机内阻 r1 ，求：(1)电动机输出的机械功率；(2)发电机产生的电动势的最大值；(3)发电机内部磁场的磁感应强度 B；(4)电动机由于某种原因被卡住，此时电动机内阻上的热功率9如图所示，某兴趣小组设计了一种发电装置在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角均为49，磁场均沿半径方向匝数为 N 的矩形线圈 abcd 的边长 abcdl、bcad2l.线圈以角速度绕中心轴匀速转动，bc 和 ad 边同时进入磁场在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为 B、 方向始终与两边的运动方向垂直线圈的总电阻为 r， 外接电阻为 R.求：(1)线圈切割磁感线时，感应电动势的大小 Em；(2)线圈切割磁感线时，bc 边所受安培力的大小 F；(3)外接电阻上电流的有效值 I.第 9 题图课时作业(四十二)交变电流的产生和描述 1.AC【解析】中性面处 BS，此时线圈磁通最大，而感应电动势、磁通变化率、感应电流均为 0；垂直中性面处 B/S，此时磁通为 0，但感应电动势、磁通变化率、感应电流均为最大，故选项 AC 正确2D【解析】由题意可知，线圈 ab 边和 cd 边产生的感应电动势的最大值都为 e0，因此对单匝矩形线圈总电动势最大值为 2e0，又因为发电机线圈共 N 匝，所以发电机线圈中总电动势最大值为 2Ne0，根据闭合电路欧姆定律可知，在不计线圈内阻时，输出电压等于感应电动势的大小，即其峰值为 2Ne0，故 A、B 错误；又由题意可知，若从图示位置开始计时，发电机线圈中产生的感应电流为正弦式交变电流，由其有效值与峰值的关系可知，UUm2，即 U 2Ne0，故 C 错误、D 正确3CD【解析】交变电动势 eEmaxsint 或 eEmaxcost，其中 Emax为电动势的最大值，为角速度，有效值 EEm2，周期 T2，频率 f1T，由 e50sin100t 知，Emax50 V，E25 2 V，T20.02 s，f1T50 Hz，所以选项 CD 正确4AD【解析】由图乙可知产生的电流为正弦交变电流，iImsint，其中 Im0.6A，T02 s，而2T10rad/s，则 i0.6sin(10t) A，A 项正确；nf1T5 r/s，B 项错误；风速加倍时，角速度增大为原来的两倍，根据 ImNBSR可知，电流的最大值增大为原来的两倍，则风速加倍时电流的表达式为 i1.2sin(20t)A，C 项错误；根据 IIm2，风速加倍时 I2Im20.6 2A，D 项正确5BC【解析】电表读数应为有效值，故 A 错；正余弦交流电一个周期电流方向改变两次，所以 1 s 电流方向改变次数 n22，B 正确；并联电阻外阻减小根据全电路欧姆定律知 C 正确；电容器“断直通交” ，并联电容器总电流变大内电压变大，外电压减小，D 错；选 BC.6D【解析】由题给图象可知，交流电压的变化规律具有周期性，用电流热效应的等效法求解设电灯的阻值为 R，正弦交流电压的有效值与峰值的关系是 UUm2，由于一个周期内半个周期有交流电压，一周期内交流电产生的热量为 QU2RtU2mT4R，设交流电压的有效值为 U，由电流热效应得 QU2RT，所以该交流电压的有效值 UUm2，可见选项D 正确7BD【解析】由题图可知 T0.02 s，2T100 rad/s，A 错误；在 00.005s 内，由 UmnBS得 BS2Wb，qRrBS0Rr15C，B 正确；电热丝两端的电压URRrUm290 2 V，C 错误；电热丝的发热功率 PI2RU2R（90 2）29W1800 W，D 正确8(1)225 W(2)78 V(3)3.1103T(4)756 W【解析】 (1)IPU250505 A， P热I2r52125 W， P机PP热25025225W.(2)U内Ir515 V，E有UU内50555 V ，Em 2E有 25578 V.(3)由 EmnBL2nBL22T可得：BEmT2nL2780.01210003.140.043.1103T.(4)P热E有rr2r551121756 W.9(1)2NBl2(2)4N2B2l3rR(3)4NBl23（rR）【解析】(1)bc、ad 边的运动速度 vl2感应电动势 Em4NBlv解得 Em2NBl2.(2)电流 ImEmrR，安培力 F2NBIml解得F4N2B2l3rR.(3)一个周期内，通电时间 t4T9根据焦耳定律 R 上产生的电热QI2mRt且 QI2RT解得I4NBl23（rR）.