2019高考物理紅對勾練習(xí)課時功課101交變電流產(chǎn)生及描述

2019高考物理紅對勾練習(xí)課時功課-10-1交變電流的產(chǎn)生及描述時間：45分鐘總分值：100分【一】選擇題(8×8′＝64′)1、以下圖中不屬于交變電流的是( )分析：依據(jù)交變電流的定義，大小和方向都隨時間做周期性變化的電流是交變電流，A、B、C圖中電流的大小、方向均隨時間做周期性變化，是交變電流，D圖中電流的方向不變，為直流電、答案：D圖12、小型交流發(fā)電機中，矩形金屬線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感覺電動勢與時間呈正弦函數(shù)關(guān)系，如圖1所示、此線圈與一個R＝10Ω的電阻構(gòu)成閉合電路，不計電路的其余電阻、以下說法正確的選項是( )A、交變電流的周期為0.125sB、交變電流的頻率為8HzC、交變電流的有效值為2AD、交變電流的最大值為4A1分析：由圖可知交變電流的周期T＝0.250s，頻率f＝T＝4Hz，應(yīng)選項A、B錯誤；交變m20m20電流的有效值I＝2＝2×10A＝2A，應(yīng)選項C正確；交變電流的最大值Im＝R＝10A＝R2A，應(yīng)選項D錯誤、答案：CS的線圈均繞其對稱軸或中心軸在勻強磁場B中以角速度ω3、以以下圖中各圖面積均為勻速轉(zhuǎn)動，能產(chǎn)生正弦交變電動勢＝ωsinωt的圖是( )eBS分析：線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸(軸在線圈所在平面內(nèi))勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的正弦交變電動勢為e＝BSωsinωt，由這一原那么判斷，A圖和C圖中感覺電動勢均為e＝BSωsinωt；B圖中的轉(zhuǎn)動軸不在線圈所在平面內(nèi)；D圖轉(zhuǎn)動軸與磁場方向平行，而不是垂直、答案：AC4、一單匝閉合線框在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動、在轉(zhuǎn)動過程中，線框中的最大磁通量為Φm，最大感覺電動勢為Em，以下說法中正確的選項是( )A、當磁通量為零時，感覺電動勢也為零B、當磁通量減小時，感覺電動勢也減小C、當磁通量等于m時，感覺電動勢等于m0.5Φ0.5ED、角速度ω等于/ΦE分析：依據(jù)正弦式電流的產(chǎn)生及其變化規(guī)律：當磁通量最大時，感覺電動勢為零；當磁通量減小時，感覺電動勢在增大；磁通量減為零時，感覺電動勢最大、由此可知A、B項錯誤、設(shè)從線框位于中性面開始計時，那么有e＝Emsinωt，式中Em＝BSω.因Φm＝BS，故角Emπ33速度ω＝Φm，D項正確、設(shè)e＝0.5Em，那么解出ωt＝π/6.此時Φ＝B·Scos6＝2BS＝2Φm，因此C項錯、答案：D圖25.2011·四川卷如圖2所示，在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動的矩形線圈的周期為T，轉(zhuǎn)軸12垂直于磁場方向，線圈電阻為2Ω.從線圈平面與磁場方向平行時開始計時，線圈轉(zhuǎn)過OO60°時的感覺電流為1A、那么( )A、線圈耗費的電功率為4WB、線圈中感覺電流的有效值為2A2πC、任意時刻線圈中的感覺電動勢為e＝4cosTt2πD、任意時刻穿過線圈的磁通量為Φ＝πsinTt分析：從線圈平面平行于磁感線開始計時，正弦交變電流的感覺電動勢的一般表達式為＝mcosθ，且該式的成立與轉(zhuǎn)軸的地點沒關(guān)(轉(zhuǎn)軸平行于磁感線的狀況除外)，那么感覺電eEEE1emm流i＝＝cosθ，由題給條件有：1＝2×，Em＝4V，那么Im＝2A，I有效＝2A，電功率PRR2＝IR＝4W，因此A正確，B錯誤、e＝4cosωt＝4cos2π有效Tt，即C正確、由E＝BSω＝Φ2m2π2T2T2πm.T得Φm＝π，故Φ＝πsinTt，即D錯誤、答案：AC6、一臺小型發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖象如圖3甲所示、發(fā)電機線圈內(nèi)阻為5.0Ω，現(xiàn)外接一只電阻為95.0Ω的燈泡，如圖乙所示，那么( )圖3A、電壓表○V的示數(shù)為220VB、電路中的電流方向每秒鐘改變50次C、燈泡實質(zhì)耗費的功率為484WD、發(fā)電機線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為24.2J2202E220分析：電動勢的有效值為E＝2V＝220V，因此電流的有效值I＝R＋r＝95.0＋5.0A＝2.2A，因此電壓表的示數(shù)為＝IR＝2.2×95.0V＝209V，選項A錯；交流電的頻率為f＝1TU＝50Hz，每個周期內(nèi)電流方向改變2次，故每秒鐘內(nèi)電流方向改變100次，選項B錯；燈泡實質(zhì)耗費的功率為P燈＝I2R＝2.22×95.0W＝459.8W，應(yīng)選項C錯；發(fā)電機線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為＝2＝2.22×5.0×1J＝24.2J，選項D對、QIrt答案：D圖47、(2018·杭州模擬)如圖4所示，邊長為L＝0.2m的正方形線圈abcd，其匝數(shù)為n＝10、總電阻為r＝2Ω，外電路的電阻為＝8Ω，ab的中點和cd的中點的連線′恰好位ROO于勻強磁場的界限線上，磁場的磁感覺強度B＝1T，假設(shè)線圈從圖示地點開始，以角速度ω＝2rad/s繞′軸勻速轉(zhuǎn)動，那么以下判斷中正確的選項是( )OOπA、在t＝4時刻，磁場穿過線圈的磁通量為零，但此時磁通量隨時間變化最快B、閉合電路中感覺電動勢的剎時表達式e＝0.8sin2tVπC、從t＝0時刻到t＝4時刻，電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q＝3.2π×10－4JπD、從t＝0時刻到t＝4時刻，經(jīng)過R的電荷量q＝0.02C1分析：線圈在磁場中轉(zhuǎn)動，Em＝2nBSω＝0.4V，B錯、當線圈平面與磁場平行時磁通量變化最快，A正確、QR＝I2RtEm2Rt＝1.6π×10ΔΦ＝2R＋r－3J，C錯、q＝n＋＝Rr0、02C，D正確、答案：AD圖58、如圖5所示，圖線a是線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動時所產(chǎn)生的正弦交流電的圖象，當調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，所產(chǎn)生正弦交流電的圖象如圖線b所示，以下關(guān)于這兩個正弦交流電的說法正確的選項是( )A、線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為3∶2B、兩種狀況在0.3s內(nèi)經(jīng)過線圈的磁通量之比為1∶1C、兩種狀況在相等時間內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱之比Qa∶Qb＝3∶2D、兩種狀況在相等時間內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱之比Q∶Q＝9∶4ab分析：兩種狀況Ta∶Tb＝2∶3，fa∶fb＝3∶2，線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為3∶2，選項A正確、兩種狀況下在0.3s內(nèi)磁通量的變化量不一樣，選項B錯誤、交流電的最大值Em＝NBSω，電動勢最大值之比為∶＝U有2t，兩種狀況在相等時間內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱之比Qa∶QbR32.Q9∶4，選項D正確、答案：AD【二】計算題(3×12′＝36′)9、用均勻?qū)Ь€彎成正方形閉合線框

abcd，線框每邊長

10cm，每邊的電阻值為

0.1Ω.把線框放在磁感覺強度為

B＝0.1T

的勻強磁場中，并使它繞軸

O1O2

以ω＝100rad/s

的角速度旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)方向如圖

6所示(沿

O2O1由

O2向

O1看為順時針方向

)、O1、O2兩點分別在

ad和bc上，軸

O1O2

在線框平面內(nèi)，而且垂直于

B，

O1d＝3O1a，

O2c＝3

O2b.圖6當線框平面轉(zhuǎn)至和B平行的剎時(如圖6所示地點)①每個邊產(chǎn)生的感覺電動勢的大小各是多少？②線框內(nèi)感覺電流的大小是多少？方向如何？π求線框由圖所示地點旋轉(zhuǎn)3的過程中產(chǎn)生的均勻電動勢的大?。痪€框旋轉(zhuǎn)一周內(nèi)產(chǎn)生的熱量為多少？分析：(1)①令L表示正方形線框的邊長，R表示其每邊的電阻值，那么＝0.1m，＝LR0.1Ω，設(shè)此時cd段感覺電動勢的大小為E1，ab段感覺電動勢的大小為E2，那么E1＝BLv1＝3BL2ω/4＝0.075VE2＝BLv2＝BL2ω/4＝0.025Vda段和bc段不切割磁感線，因此它們的電動勢都是零②線框中的感覺電動勢E＝E1＋E2＝0.1V線框中的感覺電流為I＝E/(4R)＝0.25A依據(jù)楞次定律或右手定那么，可判斷電流方向沿dcbad(2)依據(jù)法拉第電磁感覺定律，線框由圖所示地點旋轉(zhuǎn)π3的過程中產(chǎn)生的均勻電動勢的ΦBS3ωsin60°33大小，E＝t＝T/6＝π＝20πV＝0.083VImI2π(3)線框旋轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生的熱量為Q＝(2)2R總T＝(2)24Rω＝2.5π×10－4J＝7.85×10－4J答案：(1)①Ecd＝0.075VEab＝0.025VEda＝Ebc＝0②I＝0.25A方向沿dcbad(2)0.083V(3)7.85×10－4J圖710、如圖7所示，矩形線圈abcd在磁感覺強度B＝2T的勻強磁場中繞軸OO′以角速度ω＝10πrad/s勻速轉(zhuǎn)動，線圈共10匝，每匝線圈的電阻值為0.5Ω，ab＝0.3m，bc＝0.6m，負載電阻R＝45Ω.求電阻R在0.05s內(nèi)發(fā)出的熱量；(2)電阻R在0.05s內(nèi)流過的電荷量(設(shè)線圈從垂直中性面開始轉(zhuǎn)動)、E＝nBS分析：(1)矩形線圈abcd在勻強磁場中旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生正弦交變電流，電動勢的峰值為mImEm＝1.60Aω＝10×2×0.3×0.6×10π＝113.04V，電流的有效值I＝2＝2R＋rQ＝I2Rt＝5.76JnBS2nBSω2Em(2)矩形線圈旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的感覺電動勢的均勻值nΦ＝t＝T＝π＝π＝E4E72V，電流的均勻值I＝R＋r＝1.44A；0.05s內(nèi)電路流過的電荷量q＝It＝0.072C.答案：(1)5.76J(2)0.072C11、以前流行過一種自行車車頭燈供電的小型交流發(fā)電機，圖8甲為其結(jié)構(gòu)表示圖、圖中N、S是一對固定的磁極，abcd為固定轉(zhuǎn)軸上的矩形線框，轉(zhuǎn)軸過bc邊中點，與ab邊平行，它的一端有一半徑r0＝1.0cm的摩擦小輪，小輪與自行車車輪的邊沿相接觸，如圖8乙所示、當車輪轉(zhuǎn)動時，因摩擦而帶動小輪轉(zhuǎn)動，從而使線框在磁極間轉(zhuǎn)動、設(shè)線框由N＝800匝導(dǎo)線圈構(gòu)成，每匝線圈的面積S＝20cm2，磁極間的磁場可視作勻強磁場，磁感覺強度B＝0.010T，自行車車輪的半徑1＝35cm，小齒輪的半徑2＝4.0cm，大齒輪的半徑3＝10.0cm.RRR現(xiàn)從靜止開始使大齒輪加快轉(zhuǎn)動，問大齒輪的角速度為多大才能使發(fā)電機輸出電壓的有效值U＝3.2V？(假設(shè)摩擦小輪與自行車車輪之間無相對滑動)圖8分析：當自行車車輪轉(zhuǎn)動時，經(jīng)過摩擦小輪使發(fā)電機的線框在勻強磁場內(nèi)轉(zhuǎn)動，線框中產(chǎn)生一正弦交流電動勢，旋轉(zhuǎn)線框與摩擦小輪角速度相等，而摩擦小輪又與車輪線速度相等(自行車車輪與摩擦小輪之間無相對滑動)，車輪又與小齒輪角速度相等，最后