2010高中物理高考精品講練系列學案：電感器和電容器對交變電流的作用

1、交變電流綜合問題 電感器和電容器對交變電流的作用要點一 交變電流綜合問題 即學即用1.如圖所示,線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉動,電容器兩極板水平放置.在兩極板間,不計重力的帶正電粒子Q在t=0時由靜止釋放,若兩板間距足夠寬,則下列運動可能的是（ ）A.若t=0時,線圈平面與磁場垂直,粒子一定能到達極板B.若t=0時,線圈平面與磁場平行,粒子在兩極間往復運動C.若t=0時,線圈平面與磁場垂直,粒子在兩極間往復運動D.若t=0時,線圈平面與磁場平行,粒子一定能到達極板答案 AB要點二 電感器和電容器對交變電流的作用 即學即用2.如圖所示,三個燈泡是相同的,而且耐壓足夠,電源內阻忽略.當單

2、刀雙擲開關S接A時,三個燈亮度相同,那S接B時（ ）A.三個燈亮度相同B.甲燈最亮,丙燈不亮C.甲燈和乙燈亮度相同,丙燈不亮D.只有丙燈不亮,乙燈最亮答案 D題型1 交變電流的電路問題【例1】如圖所示線圈面積為0.05 m2,共100匝,線圈總電阻為r=1,外電阻R=9,線圈處于B= T的勻強磁場中.當線圈繞OO以轉速n=300 r/min勻速轉動時,求:（1）若從線圈處于中性面開始計時,寫出電動勢的瞬時表達式.（2）兩電表的示數.（3）線圈轉過180的過程中,通過電阻的電荷量.（4）線圈勻速轉一圈產生的總熱量.答案 （1）e=100 sin 10tV（2）5A45V（3） C（4）100 J

3、題型2 帶電粒子在交變電場中運動【例2】如圖是示波管的示意圖.豎直偏轉電極的極板長l=4 cm,板間距離d=1 cm,板右端距熒光屏L=18 cm.（水平偏轉電極上不加電壓,沒有畫出）電子沿中心線進入豎直偏轉電場的速度是1.6107 m/s.電子的電荷量e=1.6010-19 C,質量m=0.9110-30 kg.若在偏轉電極上加u=220sin 100t V的交變電壓,在熒光屏的豎直坐標軸上能觀測到多長的線段?答案 10 cm題型3 生活物理【例3】如圖所示是一種自行車上照明用的車頭燈發(fā)電機的結構示意圖,轉軸的一端裝有一對隨軸轉動的磁極,另一端裝有摩擦小輪.電樞線圈繞在固定的U形鐵芯上,自行

4、車車輪轉動時,通過摩擦小輪帶動磁極轉動,使線圈中產生正弦交變電流,給車頭燈供電.已知自行車車輪半徑r=35 cm,摩擦小輪半徑r0=1.00 cm,線圈有n=800匝,線圈框橫截面積S=20 cm2,總電阻R1=40.旋轉磁極的磁感應強度B=0.010 T,車頭燈電阻R2=10.當車輪轉動的角速度=8 rad/s時求:（1）發(fā)電機磁極轉動的角速度.（2）車頭燈中電流的有效值.答案 （1）280 rad/s（2）64 mA1.兩個相同的燈泡L1和L2,接到如圖所示的電路中,燈L1與電容器串聯,燈L2與電感線圈串聯,當a、b處接電壓最大值Um、頻率為f的正弦交流電源時,兩燈都發(fā)光,且亮度相同.更換

5、一個新的正弦交流電源后,燈L1的亮度高于燈L2的亮度,新電源的電壓最大值和頻率可能是（ ）A.最大值仍為Um,而頻率大于fB.最大值仍為Um,而頻率小于fC.最大值大于Um,而頻率仍為fD.最大值小于Um,而頻率仍為f答案 A2.如圖所示,“二分頻”音箱內有兩個不同口徑的揚聲器,它們的固有頻率分別處于高音、低音頻段,分別稱為高音揚聲器和低音揚聲器.音箱要將擴音機送來的含有不同頻率的混合音頻電流按高、低頻段分離出來,送往相應的揚聲器,以便使電流所攜帶的音頻信息按原比例還原成高、低頻的機械振動.圖為音箱的電路簡化圖,高、低頻混合電流由a、b端輸入,L是線圈,C是電容器,則（ ）A.甲揚聲器是高音揚

6、聲器B.甲揚聲器是低音揚聲器C.乙揚聲器是高音揚聲器D.乙揚聲器是低音揚聲器答案 BC3.如圖所示,一個被x軸與曲線方程y=0.2sinx m所圍的空間中存在著勻強磁場.磁場方向垂直紙面向里,磁感應強度B=0.2 T.正方形金屬線框的邊長是0.40 m,電阻是0.1,它的一條邊與x軸重合.在拉力F的作用下,線框以10 m/s的速度水平向右勻速運動.試求:（1）拉力F的最大功率是多少?（2）拉力F要做多少功才能把線框拉過磁場區(qū)?答案 （1）1.6 W（2）0.048 J4.如圖所示,在真空中速度v0=6.4103 m/s的電子束連續(xù)射入兩平行板之間,板長L=12 cm,板間距離d=0.5 cm,

7、兩板不帶電時,電子束將沿兩板之間的中線做直線運動.在兩板之間加一交變電壓u=91sin100t V,若不計電子間的相互作用,電子電荷量e=1.610-19 C,電子質量m=9.110-31 kg,不計電子打在極板上對兩極電壓的影響.（1）在圖中畫出電子束可能出現的區(qū)域.（畫斜線表示,要求有推理和計算過程）（2）如果以兩極板剛加上交變電壓時開始計時（t=0）,則何時進入交變電場的電子打在極板上具有最大的動能?答案 （1）見右圖（2）（0.005+0.01n）s（n=0,1,2,）1.如圖所示的交變電流,最大值為Im,周期為T,則下列有關該交變電流的有效值I,判斷正確的是 （ ）A.I=B.ID.

8、以上均不正確答案 B2.如圖所示,把電阻R、電感線圈L、電容器C并聯接到一交流電源上,三個電流表的示數相同.若保持電源電壓大小不變,而將頻率減小,則三個電流表的示數I1、I2、I3的大小關系是 （ ）A.I1=I2=I3B.I1I2I3C.I2I1I3D.I3I1I2答案 C3.如圖所示,交流發(fā)電機的矩形線圈邊長ab=cd=0.4 m,ad=bc=0.2 m,線圈匝數N=100,電阻r=1,線圈在磁感應強度B=0.2 T的勻強磁場中繞垂直于磁場的軸以=100rad/s的角速度勻速轉動,外接電阻R=9,以圖示時刻開始計時,則 （ ）A.電動勢瞬時值為160sin100 VB.t=0時線圈中磁通量

9、變化率最大C.t= s時線圈中感應電動勢最大D.交變電流的有效值是8 A答案 BC4.如圖所示,一單匝閉合線框在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的轉軸勻速轉動,在轉動過程中,線框中的最大磁通量為m,最大感應電動勢為Em,下列說法正確的是（ ）A.當磁通量為零時,感應電動勢也為零B.當磁通量減小時,感應電動勢在減小C.當磁通量等于0.5m時,感應電動勢等于0.5EmD.角速度等于答案 D5.（2009安陽月考）收錄機等小型家用電器所用的穩(wěn)壓電源,是將220 V的正弦交流電變?yōu)榉€(wěn)定的直流電的裝置,其中的關鍵部分是整流電路.有一種整流電路可以將正弦交流電變成如圖所示的脈動直流電（每半個周期都按正弦規(guī)律變化

10、）,則該脈動直流電電流的有效值為（ ）A.8AB.4AC.2AD.A答案 B6.將阻值為5的電阻接到內阻不計的交流電源上,電源電動勢隨時間變化的規(guī)律如圖所示.下列說法正確的是（ ）A.電路中交變電流的頻率為0.25 HzB.通過電阻的電流為AC.電阻消耗的電功率為2.5 WD.用交流電壓表測得電阻兩端的電壓是5 V答案 C7.如圖（甲）所示，為電熱毯的電路圖，電熱絲接在u=311sin 100t V的電源上，電熱毯被加熱到一定溫度后，通過裝置P使輸入電壓變?yōu)閳D（乙）所示的波形，從而進入保溫狀態(tài)，若電熱絲電阻保持不變，此時交流電壓表的讀數是（ ）A.110 VB.156 VC.220 VD.31

11、1 V答案 B8.如圖甲所示電路,電阻R的阻值為50,在ab間加上圖乙所示的正弦交流電,則下面說法中錯誤的是（ ）A.交流電壓的有效值為100 VB.電流表示數為2 AC.產生該交流電的線圈在磁場中轉動的角速度為3.14 rad/sD.如果產生該交流電的線圈轉速提高一倍,則電流表的示數也增大一倍答案 C9.一個閉合的矩形線圈放在勻強磁場中,并且可繞垂直于磁場的軸勻速轉動,角速度為時,線圈中產生的交變電動勢的最大值為E0,周期為T0,外力提供的功率為P0.若使線圈轉動的角速度變?yōu)?,線圈中產生的交變電動勢的最大值為E,周期為T,外力提供的功率為P.則E、T和P的大小為（ ）A.E=2E0,T=T

12、0,P=2P0B.E=E0,T=T0,P=2P0C.E=2E0,T=T0,P=2P0D.E=2E0,T=T0,P=4P0答案 D10.將硬導線中間一段折成不封閉的正方形,每邊長為l,它在磁感應強度為B、方向如圖的勻強磁場中勻速轉動,轉速為n.導線在a、b兩處通過電刷與外電路連接,外電路接有額定功率為P的小燈泡并正常發(fā)光,電路中除燈泡外,其余部分的電阻不計,燈泡的電阻應為（ ）A.B.C. D.答案 B11.如圖所示為一個小型旋轉電樞式交流發(fā)電機的原理圖,其矩形線圈的長度ab=0.25 m,寬度bc=0.20 m,共有n=100匝,總電阻r=1.0,可繞與磁場方向垂直的軸OO轉動.線圈處于磁感應

13、強度B=0.40 T的勻強磁場中,與線圈兩端相連的金屬滑環(huán)上接一個“3.0 V,1.8 W”的燈泡.當線圈以角速度勻速轉動時,小燈泡消耗的功率恰好為1.8 W.則:（1）推導發(fā)電機線圈產生感應電動勢的最大值的表達式Em=nBS（其中S表示線圈的面積）.（2）求線圈轉動的角速度.（3）線圈以上述角速度轉動100周過程中發(fā)電機產生的電能.答案 （1）線圈平面與磁場方向平行時產生感應電動勢最大,設ab邊的線速度為v,該邊產生的感應電動勢為E1=BLabv與此同時,線圈的cd邊也在切割磁感線,產生的感應電動勢E2=BLcdv,線圈產生的總感應電動勢為Em=n（E1+E2）,因為Lab=Lcd,所以Em

14、=n2BLabv線速度v=Lbc,故Em=nBLabLbc而S=LabLcd (S為線圈的面積),Em=nBS.（2）2.5 rad/s（3）5.43102 J12.（2009泰安月考）如圖所示,間距為L的光滑平行金屬導軌,水平地放置在豎直方向的磁感應強度為B的勻強磁場中,一端接阻值是R的電阻.一電阻是R0,質量為m的導體棒放置在導軌上,在外力F作用下從t=0的時刻開始運動,其速度隨時間的變化規(guī)律是v=vmsint,不計導軌電阻.求:（1）安培力Fi與時間t的關系式.（2）從t=0到t=時間內外力F所做的功.答案 （1）Fi=sint（2）13.真空中足夠大的兩個相互平行的金屬板a、b之間距離為d,兩極之間的電壓Uab=Ua-Ub,按圖所示規(guī)律變化,其周期為T,在t=0時刻一帶正電的粒子僅在電場