2019-2020年高考物理一轮复习 课时作业29 交变电流的产生及描述（含解析）.doc

2019-2020年高考物理一轮复习 课时作业29 交变电流的产生及描述（含解析）一、单项选择题1一交流电压为u100sin100t V，由此表达式可知()A用电压表测该电压其示数为50 VB该交流电压的周期为0.02 sC将该电压加在“100 V100 W”的灯泡两端，灯泡的实际功率小于100 WDt1/400 s时，该交流电压的瞬时值为50 V解析：电压有效值为100 V，故用电压表测该电压其示数为100 V，A项错误；100 rad/s，则周期T0.02 s，B项正确；该电压加在“100 V100 W”的灯泡两端，灯泡恰好正常工作，C项错；t1/400 s代入瞬时值表达式得电压的瞬时值为100 V，D项错答案：B2.如图，实验室一台手摇交流发电机，内阻r1.0 ，外接R9.0 的电阻闭合开关S，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e10sin10t V，则()A该交变电流的频率为10 HzB该电动势的有效值为10 VC外接电阻R所消耗的电功率为10 WD电路中理想交流电流表的示数为1.0 A解析：由交变电流电动势的表达式e10sin10t VEmsint可知，该交变电流的频率为fHz5 Hz，A错误该交变电流电动势的有效值EVV10 V，B错误电流的有效值IA1.0 A，外接电阻R所消耗的电功率PRI2R1.029.0 W9 W，故C错误，D正确答案：D3.如图所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO以角速度匀速转动，线圈的面积为S、匝数为n、线圈总电阻为r，线圈的两端经集流环和电刷与电阻R连接，与电阻R并联的交流电压表为理想电表在t0时刻，线圈平面与磁场方向平行，则下列说法正确的是()A交流发电机产生的电动势的最大值EmBSB交流电压表的示数为C线圈从t0时刻开始转过90的过程中，通过电阻的电荷量为D线圈从t0时刻开始转过90的过程中，电阻产生的热量为解析：交流发电机产生电动势的最大值EmnBS，A错误；因为交流电压表是测量电阻R两端的电压有效值，所以交流电压表的示数为，B正确；线圈从t0时刻开始转过90的过程中，通过电阻的电荷量是按平均值求解，即利用q，C错误；线圈从t0时刻开始转过90的过程中，电阻产生的热量按有效值计算，即Q2R，D错误答案：B4.如图所示，闭合金属线框曲线部分恰好是半个周期的正弦曲线，直线部分长度为0.4 m，线框的电阻为1 ，若线框从虚线位置开始以2 m/s的速度匀速进入足够大的匀强磁场(线框直线部分始终与磁场右边界垂直)，这个过程中线框释放出的焦耳热为0.4 J，线框中电流随时间变化的关系式为()Ai2sin10t A Bisin10t ACi2sin5t A Disin5t A解析：设该正弦式交流电的电流有效值为I，由题意可得QI2Rt，其中t0.2 s，解得I A，所以该正弦式交流电的最大值为ImI2 A，金属线框从图示的位置到完全进入磁场为半个周期，故T20.4 s，5 rad/s，所以正弦式交流电的表达式为i2sin5t(A)，C正确答案：C5电阻R1、R2与交流电源按照如图甲所示方式连接，R110 ，R220 .合上开关S后，通过电阻R2的正弦式交变电流i随时间t变化的情况如图乙所示，则()A通过R1的电流有效值是 ABR1两端的电压有效值是6 VC通过R2的电流的最大值是 ADR2两端的电压最大值是6 V解析：由图可知通过R2的电流的最大值，为0.6 A，由I，可知通过R2的电流有效值为0.6 A，由于R1与R2串联，所以通过R1的电流的有效值为0.6 A，A、C错误；R1两端电压的有效值为U1IR16 V，B正确；R2两端电压的最大值为Um2ImR20.620 V12 V，D错误答案：B二、多项选择题6.如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T，转轴O1O2垂直于磁场方向，线圈电阻为2 .从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60时的感应电流为1 A那么()A线圈消耗的电功率为4 WB线圈中感应电流的有效值为2 AC任意时刻线圈中的感应电动势为e4cos tD任意时刻穿过线圈的磁通量为sin t解析：从线圈平面平行于磁感线开始计时，交变电流的感应电动势的表达式为eEmcos t，则感应电流icos t，由题给条件有1 A A，解得Em4 V，则Im2 A，I A，线圈消耗的电功率PI2R4 W，A正确，B错误；e4cos t4cos t，C正确；由EmBSm得m，故任意时刻sin t，D错误答案：AC7如图所示，图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波式的交变电流与时间的变化关系若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻，经过1 min的时间，则()A图甲所示交变电流的有效值为 AB图乙所示交变电流的有效值为 AC两电阻消耗的电功之比为13D两电阻消耗的电功之比为31解析：设题图甲、乙所示交变电流的有效值分别为I1、I2，则2R210202R2102IR6102，解得I1 A，而I21 A，A正确，B错误；由WI2Rt得W1W2II13，C正确，D错误答案：AC8.如图所示，交流发电机的矩形线圈边长abcd0.4 m，adbc0.2 m，线圈匝数N100，电阻r1 ，线圈在磁感应强度B0.2 T的匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以100 rad/s的角速度匀速转动，外接电阻R9 ，以图示时刻开始计时，则()A电动势瞬时值为160sin100t VBt0时线圈中磁通量变化率最大Ct s时线圈中感应电动势最大D交变电流的有效值是8 A解析：图示时刻线圈平面垂直于中性面，电动势的瞬时值eNBScos t1000.2(0.40.2)100cos100t V160cos100t V，A错误；图示时刻即t0时，0，但最大，B正确；t s时，eEm，C正确；交变电流的有效值是8，A，D正确答案：BCD三、非选择题9如图甲所示，为一台小型发电机的示意图，单匝线圈逆时针转动若从中性面开始计时，产生的电动势随时间的变化规律如图乙所示已知发电机线圈内阻为1.0 ，外接灯泡的电阻为9.0 .(1)写出流经灯泡的瞬时电流的表达式；(2)求转动过程中穿过线圈的最大磁通量；(3)线圈匀速转动一周的过程中，求外力所做的功解析：(1)由图乙得eEmsint6sin100t V则电流ie/(Rr)sin100t A.(2)线圈产生的交变电动势的最大值：EmBS由图乙可知电动势的最大值Em6 V线圈转动的角速度：100 rad/s转动过程中穿过线圈的最大磁通量BSEm/2.7102 Wb.(3)线圈产生的交变电动势的有效值EEm/6 V线圈产生的电功率：PEI线圈匀速转动一周的过程中产生的电能E电PTT根据功能关系，外力所做的功WE电T7.2102 J.答案：(1)isin100t A(2)2.7102 Wb(3)7.2102 J10如图所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场已知线圈的匝数n100匝，总电阻r1.0 ，所围成矩形的面积S0.040 m2，小灯泡的电阻R9.0 ，磁感应强度随时间按如图乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为enB0Scost，其中B0为磁感应强度的最大值，T为磁场变化的周期，不计灯丝电阻随温度的变化求：(1)线圈中产生感应电动势的最大值；(2)小灯泡消耗的电功率；(3)在磁感应强度变化的0时间内，通过小灯泡的电荷量解析：(1)由enB0Scost可知最大值EmnB0S8 V(2)电路中电流的最大值Im AI AP灯I2R2.88 W(3)nSqt由得：qn4103 C答案：(1)8 V(2)2.88 W(3)4103 C11如图甲所示，长、宽分别为L1、L2的矩形金属线框位于竖直平面内，其匝数为n，总电阻为r，可绕其竖直中心轴O1O2转动线框的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D(集流环)焊接在一起，并通过电刷和定值电阻R相连线框所在空间有水平向右均匀分布的磁场，磁感应强度B的大小随时间t的变化关系如图乙所示，其中B0、B1和t1均为已知在0t1的时间内，线框保持静止，且线框平面和磁场垂直；t1时刻后线框在外力的驱动下开始绕其竖直中心轴以角速度匀速转动求：(1)0t1时间内通过电阻R的电流大小；(2)线框匀速转动后，在转动一周的过程中电流通过电阻R产生的热量；(3)线框匀速转动后，从图甲所示位置转过90的过程中，通过电阻R的电荷量解析：(1)0t1时间内，线框中的感应电动势En根据闭合电路欧姆定律可知，通过电阻R的电流I(2)线框产生感应电动势的最大值EmnB1L1L2感应电动势的有效值EnB1L1L2通过电阻R的电流的有效值I线框转动一周所需的时间t此过程中，电阻R产生的热量QI2RtR2(3)线框从图甲所示位置转过90的过程中，平均感应电动势n平均感应电流通过电阻R的电荷量qt答案：(1)(2)R2(3)