【紅對(duì)勾】2020高考物理 交變電流的產(chǎn)生及描述課時(shí)作業(yè)

1、第十章交變電流傳感器 課時(shí)作業(yè)30交變電流的產(chǎn)生及描述 時(shí)間：45分鐘滿分：100分一、選擇題(8864)1下圖中不屬于交變電流的是()解析：根據(jù)交變電流的定義，大小和方向都隨時(shí)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(shí)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(2020廣東高考)圖1是某種正弦式交變電壓的波形圖，由圖可確定該電壓的()A周期是0.01sB最大值是311VC有效值是220VD表達(dá)式為u220sin100t(V)解析：由波形圖可知：周期T0.02 s，電壓最大值Um311 V，所以有效值U220 V，表達(dá)式為uUmsint(

2、V)311sin100t(V)，故選項(xiàng)B、C正確，A、D錯(cuò)誤答案：BC3如下圖中各圖面積均為S的線圈均繞其對(duì)稱軸或中心軸在勻強(qiáng)磁場B中以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，能產(chǎn)生正弦交變電動(dòng)勢eBSsint的圖是()解析：線圈在勻強(qiáng)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(dòng)，產(chǎn)生的正弦交變電動(dòng)勢為eBSsint，由這一原則判斷，A圖和C圖中感應(yīng)電動(dòng)勢均為eBSsint；B圖中的轉(zhuǎn)動(dòng)軸不在線圈所在平面內(nèi)；D圖轉(zhuǎn)動(dòng)軸與磁場方向平行，而不是垂直答案：AC圖24如圖2所示，矩形線框置于豎直向下的磁場中，通過導(dǎo)線與靈敏電流表相連，線框在磁場中繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，圖中線框平面處于豎直面內(nèi)，下述說法正

3、確的是()A因?yàn)榫€框中產(chǎn)生的是交變電流，所以電流表示數(shù)始終為零B線框通過圖中位置瞬間，穿過線框的磁通量最大C線框通過圖中位置瞬間，通過電流表的電流瞬時(shí)值最大D若使線框轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度增大一倍，那么通過電流表電流的有效值也增大一倍解析：本題考查電磁感應(yīng)現(xiàn)象，基礎(chǔ)題線框在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在中性面即線框與磁感線垂直時(shí)，磁通量最大感應(yīng)電動(dòng)勢最小，而在題中圖示位置線框與磁感應(yīng)線平行時(shí)，磁通量最小感應(yīng)電動(dòng)勢最大，A、B錯(cuò)C對(duì)；電流的有效值I，現(xiàn)在其余的量都不變，角速度增大一倍后，電流也增大一倍，D正確答案：CD5一單匝閉合線框在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，線框中的最大磁通量為m

4、，最大感應(yīng)電動(dòng)勢為Em，下列說法中正確的是()A當(dāng)磁通量為零時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢也為零B當(dāng)磁通量減小時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢也減小C當(dāng)磁通量等于0.5m時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢等于0.5EmD角速度等于Em/m解析：根據(jù)正弦式電流的產(chǎn)生及其變化規(guī)律：當(dāng)磁通量最大時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢為零；當(dāng)磁通量減小時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢在增大；磁通量減為零時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢最大由此可知A、B項(xiàng)錯(cuò)誤設(shè)從線框位于中性面開始計(jì)時(shí)，則有eEmsint，式中EmBS.因mBS，故角速度，D項(xiàng)正確設(shè)e0.5Em，則解出t/6.此時(shí)BScosBSm，所以C項(xiàng)錯(cuò)答案：D圖36如圖3所示，矩形線圈abcd，面積為S，匝數(shù)為N，線圈電阻為R，在勻強(qiáng)磁場中可以分別繞垂直于磁

5、場方向的軸P1和P2以相同的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，(P1以ab邊為軸，P2以ad邊中點(diǎn)為軸)當(dāng)線圈平面從與磁場方向平行開始計(jì)時(shí)，線圈轉(zhuǎn)過90的過程中，繞P1及P2軸轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的交流電的電流大小，電荷量及焦耳熱分別為I1，q1，Q1及I2，q2，Q2，則下面判斷正確的是()A線圈繞P1和P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)電流的方向相同，都是abcdBq1q2NBS/2RCI1I2(NBS)/RDQ1Q2(NBS)2/2R解析：本題考查電磁感應(yīng)中電荷量、熱量、電流的計(jì)算和感應(yīng)電流方向的判斷繞P1、P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)電流的方向相同，但電流的方向?yàn)閍dcba，A錯(cuò)；電荷量q，與繞哪個(gè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)沒有關(guān)系，B錯(cuò)；線圈繞兩軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢相同，所

6、以電流相同，發(fā)熱也相同，C對(duì)D錯(cuò)答案：C圖47如圖4所示，邊長為L0.2 m的正方形線圈abcd，其匝數(shù)為n10、總電阻為r2 ，外電路的電阻為R8 ，ab的中點(diǎn)和cd的中點(diǎn)的連線OO恰好位于勻強(qiáng)磁場的邊界線上，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1 T，若線圈從圖示位置開始，以角速度2 rad/s繞OO軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則以下判斷中正確的是()A在t時(shí)刻，磁場穿過線圈的磁通量為零，但此時(shí)磁通量隨時(shí)間變化最快B閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)表達(dá)式e0.8 sin2t VC從t0時(shí)刻到t時(shí)刻，電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q3.2104 JD從t0時(shí)刻到t時(shí)刻，通過R的電荷量q0.02 C解析：線圈在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)，EmnBS0.4 V

7、，B錯(cuò)當(dāng)線圈平面與磁場平行時(shí)磁通量變化最快，A正確QRI2Rt2Rt1.6103 J，C錯(cuò)qn002 C，D正確答案：AD圖58如圖5所示，圖線a是線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的正弦交流電的圖象，當(dāng)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(gè)正弦交流電的說法正確的是()A線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為32B兩種情況在0.3 s內(nèi)通過線圈的磁通量之比為11C兩種情況在相等時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱之比QaQb32D兩種情況在相等時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱之比QaQb94解析：兩種情況TaTb23，fafb32，線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為32，選項(xiàng)A正確兩種情況下在0.3 s內(nèi)磁通量的變化量不同，選

8、項(xiàng)B錯(cuò)誤交流電的最大值EmNBS，電動(dòng)勢最大值之比為32.Qt，兩種情況在相等時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱之比QaQb94，選項(xiàng)D正確答案：AD二、計(jì)算題(31236)9用均勻?qū)Ь€彎成正方形閉合線框abcd，線框每邊長10 cm，每邊的電阻值為0.1 .把線框放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0.1 T的勻強(qiáng)磁場中，并使它繞軸O1O2以100 rad/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(shí)針方向)已知O1、O2兩點(diǎn)分別在ad和bc上，軸O1O2在線框平面內(nèi)，并且垂直于B，O1d3O1a，O2c3O2b.圖6(1)當(dāng)線框平面轉(zhuǎn)至和B平行的瞬時(shí)(如圖6所示位置)每個(gè)邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的大小各是多

9、少？線框內(nèi)感應(yīng)電流的大小是多少？方向如何？(2)求線框由圖所示位置旋轉(zhuǎn)的過程中產(chǎn)生的平均電動(dòng)勢的大??；(3)線框旋轉(zhuǎn)一周內(nèi)產(chǎn)生的熱量為多少？解析：(1)令L表示正方形線框的邊長，R表示其每邊的電阻值，則L0.1 m，R0.1 ，設(shè)此時(shí)cd段感應(yīng)電動(dòng)勢的大小為E1，ab段感應(yīng)電動(dòng)勢的大小為E2，則E1BLv13BL2/40.075 VE2BLv2BL2/40.025 Vda段和bc段不切割磁感線，所以它們的電動(dòng)勢都是零線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢EE1E20.1 V線框中的感應(yīng)電流為IE/(4R)0.25 A根據(jù)楞次定律或右手定則，可判斷電流方向沿dcbad(2)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，線框由圖所示位置旋

10、轉(zhuǎn)的過程中產(chǎn)生的平均電動(dòng)勢的大小，E V0.083 V(3)線框旋轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生的熱量為Q()2R總T()24R2.5104 J7.85104 J答案：(1)Ecd0.075 VEab0.025 VEdaEbc0I0.25 A方向沿dcbad(2)0.083 V(3)7.85104 J圖710如圖7所示，矩形線圈abcd在磁感應(yīng)強(qiáng)度B2 T的勻強(qiáng)磁場中繞軸OO以角速度10 rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈共10匝，每匝線圈的電阻值為0.5 ，ab0.3 m，bc0.6 m，負(fù)載電阻R45 .求(1)電阻R在0.05 s內(nèi)發(fā)出的熱量；(2)電阻R在0.05 s內(nèi)流過的電荷量(設(shè)線圈從垂直中性面開始轉(zhuǎn)動(dòng))解析

11、：(1)矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場中旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生正弦交變電流，電動(dòng)勢的峰值為EmnBS1020.30.610113.04 V，電流的有效值I1.60 AQI2Rt5.76 J(2)矩形線圈旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的平均值En72 V，電流的平均值I1.44 A；0.05 s內(nèi)電路流過的電荷量qIt0.072 C.答案：(1)5.76 J(2)0.072 C11曾經(jīng)流行過一種自行車車頭燈供電的小型交流發(fā)電機(jī)，圖8甲為其結(jié)構(gòu)示意圖圖中N、S是一對(duì)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(diǎn)，與ab邊平行，它的一端有一半徑r01.0 cm的摩擦小輪，小輪與自行車車輪的邊緣相接觸，如圖8

12、乙所示當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，因摩擦而帶動(dòng)小輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使線框在磁極間轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)線框由N800匝導(dǎo)線圈組成，每匝線圈的面積S20 cm2，磁極間的磁場可視作勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.010 T，自行車車輪的半徑R135 cm，小齒輪的半徑R24.0 cm，大齒輪的半徑R310.0 cm.現(xiàn)從靜止開始使大齒輪加速轉(zhuǎn)動(dòng)，問大齒輪的角速度為多大才能使發(fā)電機(jī)輸出電壓的有效值U3.2 V？(假設(shè)摩擦小輪與自行車車輪之間無相對(duì)滑動(dòng))圖8解析：當(dāng)自行車車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過摩擦小輪使發(fā)電機(jī)的線框在勻強(qiáng)磁場內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，線框中產(chǎn)生一正弦交流電動(dòng)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(duì)滑動(dòng))，車輪又與小齒輪角速度相等，最終