2019年高考物理一轮总复习 第十章 第1讲 交变电流的产生和描述 课时提能演练 新人教版.doc

2019年高考物理一轮总复习 第十章 第1讲 交变电流的产生和描述 课时提能演练 新人教版一、选择题(本大题共5小题,每小题6分,共30分。每小题只有一个选项正确)1.交流发电机在工作时的电动势为e=E0sint,若将其电枢的转速提高1倍,其他条件不变,则其电动势变为()A.E0sinB.2E0sinC.E0sin2tD.2E0sin2t【解析】选D。转速提高1倍,也就是角速度变为2,由e=nBSsint得选项D对。2.(xx海南高考)通过一阻值R=100的电阻的交变电流如图所示,其周期为1s。电阻两端电压的有效值为()A.12 VB.4VC.15 VD.8V【解题指南】解答本题时应注意理解以下两点:(1)根据电流的热效应在一个周期内分段计算交变电流的有效值。(2)根据图像确定一个周期的时间。【解析】选B。根据图像,一个周期T=1s,设该交变电流的有效值为U,00.4s的时间间隔为t1=0.4s,0.40.5 s的时间间隔t2=0.1s,根据电流的热效应,由2(Rt1+Rt2)=,解得U=4V,B正确。【变式备选】电阻R1、R2和交流电源按照图甲所示方式连接,R1=10,R2=20。合上开关S后,通过电阻R2的正弦交变电流i随时间t的变化情况如图乙所示。则()A.通过R1的电流的有效值是1.2AB.R1两端的电压有效值是6VC.通过R2的电流的有效值是1.2AD.R2两端的电压有效值是6V【解析】选B。通过R1和R2的电流的有效值都是0.6A,故A、C错,R2两端的电压有效值是12V,故D错,R1两端的电压有效值是6V,故B正确。3.如图所示,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像,当调整线圈转速后,所产生的正弦交流电的图像如图线b所示,以下关于这两个正弦交流电的说法错误的是()A.在图中t=0时刻穿过线圈的磁通量均为零B.线圈先后两次转速之比为32C.交流电a的瞬时值为u=10sin5t(V)D.交流电b的最大值为V【解析】选A。由题图可知t=0时刻感应电动势为零,穿过线圈的磁通量最大,选项A错误;由题图可知Ta=0.4s,Tb=0.6s,线圈先后两次转速之比nanb=TbTa=32,选项B正确;交流电a的瞬时值为u=Umsin(t),得u=10sin5t(V),选项C正确;感应电动势最大值Um=NBS=NBS(),所以UmaUmb=TbTa,交流电b的最大值为V,选项D正确。【总结提升】根据交变电流的图像可以确定的量(1)电流最大值;(2)周期T和频率f;(3)不同时刻交流电的瞬时值;(4)线圈处于中性面和电流最大值对应的时刻;(5)任意时刻线圈的位置和磁场的夹角。4.(xx福州模拟)如图所示,空间存在竖直向上磁感应强度为B0的匀强磁场,一质量为m、边长为d、总电阻为R的正方形均匀导线框平放在粗糙的水平地面上。在外力作用下让线框做如下运动:先让线框绕CD边(CD边固定)顺时针转动180,然后线框绕AB边(AB边固定)顺时针转动180如此不断重复,线框在地面上向右翻转,线框转动的角速度恒为。以开始运动时作为计时起点,用i表示线框中的电流(以ABCDA方向为正方向),用UAB表示A、B两点间的电势差。下列图线中正确的是()【解析】选C。由楞次定律可判断,线框中的电流在以CD为轴转动时沿ADCBA,以AB为轴转动时沿ABCDA,故A、B均错误;当以CD为轴转动时,AB边相当于电源,电动势最大值Em=BS=B0d2,e=Emsint,UAB=e;当以AB为轴转动时,CD边相当于电源,此时UAB=e,故C正确、D错误。【变式备选】矩形线框在匀强磁场内匀速转动过程中,线框输出的交流电压随时间变化的图像如图所示,下列说法中正确的是()A.交流电压的有效值为36VB.交流电压的最大值为36V,频率为0.25 HzC.2 s末线框平面垂直于磁场,通过线框的磁通量变化最快D.1 s末线框平面垂直于磁场,通过线框的磁通量变化最快【解析】选B。由线框输出的交流电压随时间变化图像可知,交流电压的最大值为36V,频率为0.25 Hz,B正确;有效值则为36V,A错误;2 s末线框产生的感应电动势为零,所以此时线框平面垂直于磁场,磁通量的变化率为零,C错误;1 s末线框产生的感应电动势最大,此时线框平面平行于磁场,通过线框的磁通量变化最快,D错误。5.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1A。那么下列说法正确的是()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e=4sintD.任意时刻穿过线圈的磁通量为=sint【解题指南】解答本题应注意以下三点:(1)线圈从平行于磁场开始计时,其瞬时值表达式为余弦函数;(2)利用瞬时值表达式求出电动势的最大值、有效值;(3)利用磁通量的定义计算磁通量的表达式。【解析】选A。由于线圈从垂直于中性面启动,则瞬时值表达式可记为e=Emcos,代入数据可知2=Emcos60,得最大值Em=4V,即有效值E=2V以及I=A,功率为P=4 W,瞬时值表达式为e=4cost。故A正确,B、C错误。再由Em=NBS,则任意时刻穿过线圈的磁通量为=BSsin=sin=sin=sint,可知D错误。二、非选择题(本大题20分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)6.(能力挑战题)如图所示,匀强磁场B=0.1T,所用矩形线圈的匝数N=100,边长ab=0.2m,bc=0.5m,以角速度=100rad/s绕OO轴匀速转动。当线圈平面通过中性面时开始计时,试求:(1)线圈中感应电动势的瞬时值表达式。(2)由t=0至t=过程中的平均电动势的大小。(3)该交变电流的电动势有效值是多少?【解析】(1)感应电动势的瞬时值e=NBSsint,由题意可知:S=0.20.5m2=0.1m2(2分)Em=NBS=1000.10.1100V=314 V(3分)所以e=314sin100tV(3分)(2)用=N计算t=0至t=过程中的平均电动势=N=N=(3分)即=NBS(2分)代入数值得=200V(2分)(3)电动势有效值E=(2分)又Em=NBS代入数据得E=222V(3分)答案:(1)e=314sin100tV(2)200V(3)222 V