高中物理人教版2第六章傳感器重點(diǎn)強(qiáng)化卷3

重點(diǎn)強(qiáng)化卷(三)交變電流的產(chǎn)生及描述(建議用時(shí)：45分鐘)一、選擇題1．一矩形金屬線圈共10匝，繞垂直磁場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)軸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖1所示，下列說(shuō)法中正確的是()圖1A．此交流電的頻率為HzB．此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值為1VC．t＝s時(shí)，線圈平面與磁場(chǎng)方向平行D．在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，穿過(guò)線圈的最大磁通量為eq\f(1,100π)Wb【解析】由題圖可知，此交流電的周期T＝s，頻率f＝eq\f(1,T)＝5Hz，A錯(cuò)；E＝eq\f(Em,\r(2))＝eq\f(\r(2),2)V，B錯(cuò)．t＝s時(shí)，電動(dòng)勢(shì)為0，線圈平面與磁感線垂直，C錯(cuò)．因Em＝nBSω，其中n＝10，ω＝eq\f(2π,T)＝10πrad/s，故Φm＝BS＝eq\f(1,100π)Wb，D正確．【答案】D2．風(fēng)速儀的簡(jiǎn)易裝置如圖2甲所示．在風(fēng)力作用下，風(fēng)杯帶動(dòng)與其固定在一起的永磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中的感應(yīng)電流隨風(fēng)速的變化而變化．風(fēng)速為v1時(shí)，測(cè)得線圈中的感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖乙所示；若風(fēng)速變?yōu)関2，且v2>v1，則感應(yīng)電流的峰值Im、周期T和電動(dòng)勢(shì)E的變化情況是()甲乙圖2A．Im變大，T變小 B．Im變大，T不變C．Im變小，T變小 D．Im不變，E變大【解析】風(fēng)速增大，周期T變小，電動(dòng)勢(shì)E變大，感應(yīng)電流的峰值Im變大，選項(xiàng)A正確．【答案】A3．如圖3所示是一多匝線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的圖象，根據(jù)圖象可知()圖3A．此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式為e＝200sinVB．此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式為e＝200sin(100πt)VC．t＝s時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量為零D．t＝s時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量的變化率最大【解析】由圖知，Em＝200V，ω＝eq\f(2π,T)＝100π，A錯(cuò)，B對(duì)；t＝s和t＝s時(shí)，線圈處于中性面，C、D均錯(cuò)．【答案】B4．某正弦式交流電的電流i隨時(shí)間t變化的圖象如圖4所示．由圖可知()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：94530068】圖4A．電流的最大值為10AB．電流的有效值為10AC．該交流電的周期為sD．該交流電的頻率為Hz【解析】由題圖知此交流電的電流的最大值為10eq\r(2)A，則有效值為I＝eq\f(10\r(2),\r(2))A＝10A；周期為s，則頻率為f＝eq\f(1,T)＝50Hz.【答案】B圖55．(多選)電阻為1Ω的某矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的正弦交流電的圖象如圖5中圖線a所示；當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，該線圈中所產(chǎn)生的正弦交流電的圖象如圖線b所示，以下關(guān)于這兩個(gè)正弦交流電的說(shuō)法正確的是()A．在圖中t＝0時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量均為零B．線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為3∶2C．交流電a的電動(dòng)勢(shì)的有效值為5eq\r(2)VD．交流電b的電動(dòng)勢(shì)的最大值為5V【解析】由題圖可知，t＝0時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電流為0，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0，穿過(guò)線圈的磁通量的變化率為0，所以穿過(guò)線圈的磁通量最大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由題圖可得線圈先后兩次轉(zhuǎn)動(dòng)的周期之比為∶＝2∶3，所以轉(zhuǎn)速之比為3∶2選項(xiàng)B正確；由題圖可得交流電a的電流的最大值為10A，有效值為eq\f(10,\r(2))A＝5eq\r(2)A，又矩形線圈的電阻為1Ω，所以交流電a的電動(dòng)勢(shì)的有效值為5eq\r(2)V，選項(xiàng)C正確；由E＝nBSω、ω＝eq\f(2π,T)可得電動(dòng)勢(shì)與周期成反比，所以交流電b的電動(dòng)勢(shì)的最大值為eq\f(20,3)V，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．【答案】BC6．如圖6所示，為一正弦交流電通過(guò)一電子元件后的波形圖，則下列說(shuō)法正確的是()圖6A．這也是一種交流電B．電流的變化周期是sC．電流的有效值是1AD．電流通過(guò)100Ω的電阻時(shí)，1s內(nèi)產(chǎn)生的熱量為200J【解析】因電流方向不變，故不是交流電，A錯(cuò)；其周期為s，B錯(cuò)；由電流的熱效應(yīng)可知eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,\r(2))A))2Req\f(T,2)＝I2RT，解得I＝1A，故C對(duì)；由Q＝I2Rt可知Q＝1×100×1J＝100J，D錯(cuò)．【答案】C7．交流發(fā)電機(jī)線圈電阻r＝1Ω，用電器電阻R＝9Ω，電壓表示數(shù)為9V，如圖7所示，那么該交流發(fā)電機(jī)()圖7A．電動(dòng)勢(shì)的峰值為10VB．電動(dòng)勢(shì)的有效值為9VC．交流發(fā)電機(jī)線圈通過(guò)中性面時(shí)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值為10eq\r(2)VD．交流發(fā)電機(jī)線圈自中性面轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為eq\f(20\r(2),π)V【解析】電壓表示數(shù)等于路端電壓，電路中的電流為I＝eq\f(U,R)＝eq\f(9,9)A＝1A，所以電動(dòng)勢(shì)的有效值為：E＝I(R＋r)＝1×(1＋9)V＝10V，所以電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em＝eq\r(2)E＝10eq\r(2)V，故選項(xiàng)A、B錯(cuò)；線圈通過(guò)中性面時(shí)Φ最大，但eq\f(ΔΦ,Δt)＝0，故e＝0，選項(xiàng)C錯(cuò)；線圈從中性面轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中，ΔΦ＝BS，Δt＝eq\f(T,4)＝eq\f(π,2ω)，所以eq\o(E,\s\up6(－))＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(2nBSω,π)，由于Em＝nBSω，所以eq\o(E,\s\up6(－))＝eq\f(2Em,π)＝eq\f(20\r(2),π)V，選項(xiàng)D對(duì)．【答案】D8．(多選)如圖8所示，交流電壓u＝311sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(314t＋\f(π,6)))V加在阻值為220Ω的電阻兩端，則()圖8A．電壓表的讀數(shù)為311VB．電流表的讀數(shù)為VC．電流表的讀數(shù)為1AD．2s內(nèi)電阻產(chǎn)生的電熱是440J【解析】電壓表測(cè)的是有效值，故讀數(shù)為eq\f(311,\r(2))V≈220V，電流表示數(shù)應(yīng)為1A，故C、D正確．【答案】CD9．如圖9所示的電路中，A是熔斷電流I0＝2A的保險(xiǎn)絲，R是可變電阻，S是交流電源．交流電源的內(nèi)阻不計(jì)，其電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律是e＝220eq\r(2)sin(314t)V．為了不使保險(xiǎn)絲熔斷，可變電阻的阻值應(yīng)該大于()圖9A．110eq\r(2)Ω B．110ΩC．220Ω D．220eq\r(2)Ω【解析】E＝220V，Rmin＝eq\f(E,I0)＝eq\f(220,2)Ω＝110Ω.【答案】B10．(多選)如圖10甲所示為電熱毯電路示意圖，交流電壓u＝311sin(100πt)V，當(dāng)開(kāi)關(guān)S接通時(shí)，電熱絲的電功率為P0；當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，加在電熱絲上的電壓如圖乙所示，則()甲乙圖10A．開(kāi)關(guān)接通時(shí)，交流電壓表的讀數(shù)為220VB．開(kāi)關(guān)接通時(shí)，交流電壓表的讀數(shù)為311VC．開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，交流電壓表的讀數(shù)為311V，電熱絲功率為eq\f(P0,2)D．開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，交流電壓表的讀數(shù)為156V，電熱絲功率為eq\f(P0,2)【解析】交流電壓表的讀數(shù)為有效值，計(jì)算熱功率要用有效值．開(kāi)關(guān)接通時(shí)，交流電壓峰值Um＝311V，所以有效值U＝eq\f(Um,\r(2))＝220V，A正確；開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，取一個(gè)周期T，電熱絲產(chǎn)生的熱量減半，所以電熱絲功率為eq\f(P0,2)，由P＝eq\f(U2,R)，電壓有效值為eq\f(U,\r(2))≈156V，電壓表示數(shù)為156V，D正確．【答案】AD二、計(jì)算題11．發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是匝數(shù)為100匝、邊長(zhǎng)為20cm的正方形線圈，將它置于磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸以ω＝100πrad/s的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)．線圈和外電路的總電阻R＝10Ω.【導(dǎo)學(xué)號(hào)：94530069】(1)寫(xiě)出交變電流的瞬時(shí)值表達(dá)式；(2)線圈從計(jì)時(shí)開(kāi)始，轉(zhuǎn)過(guò)eq\f(π,3)過(guò)程中通過(guò)線圈某一截面的電荷量為多少？【解析】(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em＝nBSω＝100××××100πV＝20πV，Im＝eq\f(Em,R)＝2πA，所以i＝Imsinωt＝2πsin(100πt)A.(2)線圈從計(jì)時(shí)開(kāi)始，轉(zhuǎn)過(guò)eq\f(π,3)過(guò)程中通過(guò)線圈某一截面的電荷量q＝eq\o(I,\s\up6(－))t＝eq\f(nΔΦ,R).從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，轉(zhuǎn)過(guò)eq\f(π,3)，如圖所示．ΔΦ＝BΔS＝BS(1－sin30°)＝eq\f(1,2)BS，q＝eq\f(nBS,2R)＝eq\f(100×××,20)C＝1×10－2C．【答案】(1)i＝2πsin(100πt)A(2)1×10－2C12．如圖11所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)內(nèi)阻r＝3Ω、面積S＝0.02m2的半圓形導(dǎo)線框可繞OO′軸旋轉(zhuǎn)．已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝eq\f(5\r(2),π)T．若線框以ω＝100πrad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，且通過(guò)電刷給“6V,12W”的小燈泡供電，則：圖11(1)若從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，求線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式；(2)從圖示位置開(kāi)始，線框轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中，通過(guò)導(dǎo)線橫截面的電荷量是多少？該電荷量與線框轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢是否有關(guān)？(3)由題目所給已知條件，外電路所接小燈泡能否正常發(fā)光？如不能，則小燈泡的實(shí)際功率為多大？【解析】(1)線框轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值Em＝BSω＝eq\f(5\r(2),π)××100πV＝10eq\r(2)V因線框轉(zhuǎn)動(dòng)從平行于磁感線位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式e＝Emcosωt＝10eq\r(2)cos(100πt)V.(2)線框轉(zhuǎn)過(guò)90°過(guò)程中，產(chǎn)生的平均電動(dòng)勢(shì)eq\o(E,\s\up6(－))＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(2BSω,π)，流過(guò)的電荷量q＝eq\o(I,\s\up6(－))·eq\f(1,4)T＝eq\f(BS,R＋r)，燈泡電阻R＝eq\f(U\o\al(2,0),P0)＝eq\f(62,12)Ω＝3Ω.故q＝eq\f(BS,R＋r)＝eq\f(\f(5\r(2),π)×,3＋3)C＝eq\f(\r(2