（高中物理）101交變電流的產(chǎn)生和

1、【高考領(lǐng)航】高考物理總復(fù)習(xí) 10-1 交變電流的產(chǎn)生和描述練習(xí)1圖中閉合線圈都在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞虛線所示的固定轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，不能產(chǎn)生正弦式交變電流的是()答案：C2矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的交流電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em.設(shè)t0時(shí)線圈平面與磁場(chǎng)平行，當(dāng)線圈的匝數(shù)增加一倍，轉(zhuǎn)速也增大一倍，其他條件不變時(shí)，交流電的電動(dòng)勢(shì)為()Ae2Emsin 2tBe4Emsin 2tCeEmsin 2tDe4Emcos 2t解析：EmnBS所以當(dāng)S和都增大一倍時(shí)，電動(dòng)勢(shì)的最大值增大到原來(lái)的4倍，再考慮到，相位與的關(guān)系所以選項(xiàng)D正確答案：D3一只矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，

2、穿過(guò)線圈的磁通量隨時(shí)間變化的圖象如以下列圖甲所示，那么以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是()At0時(shí)刻線圈平面與中性面垂直Bt0.01 s時(shí)刻的變化率到達(dá)最大C0.02 s時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)到達(dá)最大D該線圈相應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)圖象如圖乙所示解析：由t圖知，在t0時(shí)，最大，即線圈處于中性面位置，此時(shí)e0，故A、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤；由圖知T0.04 s，在t0.01 s時(shí)，0，最大，e最大，那么B項(xiàng)正確；在t0.02 s時(shí)，最大，0，e0，那么C項(xiàng)錯(cuò)答案：B4電阻R1、R2和交流電源按照?qǐng)D甲所示方式連接，R110 ，R220 .合上開(kāi)關(guān)S后，通過(guò)電阻R2的正弦交變電流i隨時(shí)間t變化的情況如圖乙所示，那么()A通過(guò)R1的電流的

3、有效值是1.2 ABR1兩端的電壓有效值是6 VC通過(guò)R2的電流的有效值是 ADR2兩端的電壓有效值是6 V解析：由題圖知流過(guò)R2交流電電流的最大值I2m A，應(yīng)選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由U2mI2mR212 V，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；因串聯(lián)電路電流處處相同，那么I1m A，電流的有效值I10.6 A，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；由U1I1R16 V，應(yīng)選項(xiàng)B正確答案：B5(·高考卷)一個(gè)小型電熱器假設(shè)接在輸出電壓為10 V的直流電源上，消耗電功率為P；假設(shè)把它接在某個(gè)正弦交流電源上，其消耗的電功率為.如果電熱器電阻不變，那么此交流電源輸出電壓的最大值為()A5 V B5 VC10 VD10 V解析：設(shè)電熱器電阻為R，正

4、弦交流電源的電壓有效值為U效，接10 V直流電源時(shí)，P；接交流電源時(shí)，聯(lián)立得U效5 V，故最大值UmU效10 V，C選項(xiàng)正確答案：C6如下列圖，先后用不同的交流電源給同一盞燈泡供電第一次燈泡兩端的電壓隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，如圖甲所示；第二次燈泡兩端的電壓變化規(guī)律如圖乙所示假設(shè)圖甲、乙中的U0、T所表示的電壓、周期值是相同的，那么以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A第一次燈泡兩端的電壓有效值是U0B第二次燈泡兩端的電壓有效值是U0C第一次和第二次燈泡的電功率之比是29D第一次和第二次燈泡的電功率之比是15解析：第一次所加正弦交流電壓的有效值U1U0，A項(xiàng)錯(cuò)誤；設(shè)第二次所加交流電壓的有效值為U2，那么根據(jù)有

5、效值的含義有T××，解得U2U0，B項(xiàng)錯(cuò)；根據(jù)電功率的定義式P可知，P1P215，C項(xiàng)錯(cuò)、D項(xiàng)正確答案：D7(·高考卷)如下列圖的區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.電阻為R、半徑為L(zhǎng)、圓心角為45°的扇形閉合導(dǎo)線框繞垂直于紙面的O軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(O軸位于磁場(chǎng)邊界)那么線框內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的有效值為()A.B.C.D.解析：扇形閉合導(dǎo)線框切割磁感線的有效長(zhǎng)度始終是半徑L，各點(diǎn)的平均速度v，導(dǎo)線框進(jìn)磁場(chǎng)和出磁場(chǎng)時(shí)有感應(yīng)電流產(chǎn)生，由法拉第電磁感應(yīng)定律和有效值的定義有：E，×I2RT，可得I，故D正確，A、B、C錯(cuò)誤答案：D8(

6、3;四校聯(lián)考)如下列圖，電阻為r的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸以某一角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)t0時(shí)，線圈平面與磁場(chǎng)垂直，各電表均為理想交流電表，那么()At0時(shí)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大B1 s內(nèi)電路中的電流方向改變了次C滑片P向下滑動(dòng)時(shí)，電壓表的讀數(shù)不變D線圈勻速運(yùn)動(dòng)的角速度變大時(shí)，電流表的讀數(shù)也變大解析：由題意可知：線圈在t0時(shí)處于中性面位置，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小為0，A錯(cuò)；1 s內(nèi)線圈轉(zhuǎn)過(guò)圈，每一圈電流方向改變兩次，所以電流方向改變次數(shù)為，B錯(cuò)；電壓表測(cè)量的是路端電壓，P向下滑時(shí)，外電阻R阻值增加，電壓表示數(shù)增大，C錯(cuò)；線圈轉(zhuǎn)動(dòng)速度增大時(shí)，由EBS得，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值增加，電流有效值也增加，即電流

7、表示數(shù)增加，D對(duì)答案：D9(·高考卷)如下列圖，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的矩形線圈的周期為T(mén)，轉(zhuǎn)軸O1O2垂直于磁場(chǎng)方向，線圈電阻為2 .從線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，線圈轉(zhuǎn)過(guò)60°時(shí)的感應(yīng)電流為1 A那么()A線圈消耗的電功率為4 WB線圈中感應(yīng)電流的有效值為2 AC任意時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e4sintD任意時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量為sin t解析：從線圈平面平行于磁感線開(kāi)始計(jì)時(shí)，正弦式交變電流的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的一般表達(dá)式為eEmcos ，且該式的成立與轉(zhuǎn)軸的位置無(wú)關(guān)(轉(zhuǎn)軸平行于磁感線的情況除外)，那么感應(yīng)電流icos ，由題給條件有：1×，Em4 V，那么Im2

8、 A，I有效 A，電功率PIR4 W，所以A正確、B錯(cuò)誤e4cos t4cost，即C錯(cuò)誤由EmBSm·得m，故sint，即D錯(cuò)誤答案：A10(·模擬)如下列圖，面積S0.5 m2，匝數(shù)n100匝，內(nèi)阻r2.0 的矩形線圈放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0.02 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，使它繞垂直于磁場(chǎng)的OO軸以角速度100 rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈通過(guò)電刷與一個(gè)阻值R20 的電阻連接，V為交流電壓表求：(1)線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)60°時(shí)，交流電壓表V的讀數(shù)；(2)線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中，電阻R中通過(guò)的電荷量解析：(1)由題意知，交變電流電動(dòng)勢(shì)的最大值為EmnBS10

9、0×××100 V314 V有效值E V222 V交流電壓表的示數(shù)為有效值，那么示數(shù)UE222 V.(2)線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值為n，平均電流，通過(guò)電阻R的電荷量q·t聯(lián)立解得qnn，代入數(shù)據(jù)，得q100× C0.045 C.答案：(1)222 V(2)0.045 C11電壓u120sin t V，頻率為50 Hz的交變電流，把它加在激發(fā)電壓和熄滅電壓均為u060 V的霓虹燈的兩端(1)求在一個(gè)小時(shí)內(nèi)，霓虹燈發(fā)光時(shí)間有多長(zhǎng)？(2)試分析為什么人眼不能感到這種忽明忽暗的現(xiàn)象？解析：(1)如下列圖，畫(huà)出一個(gè)周

10、期內(nèi)交變電流的ut圖象，其中陰影局部對(duì)應(yīng)的時(shí)間t1表示霓虹燈不能發(fā)光的時(shí)間，根據(jù)對(duì)稱性，一個(gè)周期內(nèi)霓虹燈不能發(fā)光的時(shí)間為4t1當(dāng)uu060 V時(shí)，由u120sin t，求得：t1 s再由對(duì)稱性知一個(gè)周期內(nèi)能發(fā)光的時(shí)間：tT4t1 s4× s s再由比例關(guān)系求得一個(gè)小時(shí)內(nèi)霓虹燈發(fā)光的時(shí)間為：t× s2 400 s.(2)很明顯霓虹燈在工作過(guò)程中是忽明忽暗的，而熄滅的時(shí)間間隔只有 s(如圖中t2t3那段時(shí)間)，由于人的眼睛具有視覺(jué)暫留現(xiàn)象，而這個(gè)視覺(jué)暫留時(shí)間約為 s遠(yuǎn)大于 s，因此經(jīng)過(guò)燈光刺激的人眼不會(huì)因?yàn)槎虝旱南缍兴杏X(jué)答案：(1)2 400 s(2)見(jiàn)解析12(

11、3;高考卷)圖1是交流發(fā)電機(jī)模型示意圖在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一矩形線圈abcd可繞線圈平面內(nèi)垂直于磁感線的軸OO轉(zhuǎn)動(dòng)，由線圈引出的導(dǎo)線ae和df分別與兩個(gè)跟線圈一起繞OO轉(zhuǎn)動(dòng)的金屬圓環(huán)相連接，金屬圓環(huán)又分別與兩個(gè)固定的電刷保持滑動(dòng)接觸，這樣矩形線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)中就可以保持和外電路電阻R形成閉合電路圖2是線圈的主視圖，導(dǎo)線ab和cd分別用它們的橫截面來(lái)表示ab長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，bc長(zhǎng)度為L(zhǎng)2，線圈以恒定角速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)(只考慮單匝線圈)(1)線圈平面處于中性面位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，試推導(dǎo)t時(shí)刻整個(gè)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e1的表達(dá)式；(2)線圈平面處于與中性面成0夾角位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，如圖3所示，試寫(xiě)出t時(shí)刻整個(gè)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e2的表達(dá)式；(3)假設(shè)線圈電阻為r，求線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱(其它電阻均不計(jì))解析：(1)矩形線圈abcd轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，只有ab和cd切割磁感線，設(shè)ab和cd的轉(zhuǎn)動(dòng)速度為v，那么v·在t時(shí)刻，導(dǎo)線ab和cd因切割磁感線而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)均為E1BL