2019版物理一輪作業(yè)：69-第1講　交變電流的產(chǎn)生和描述

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第1講交變電流的產(chǎn)生和描述基礎(chǔ)鞏固1.（2016北京西城一模，16)如圖所示,有一個(gè)電熱器R,接在電壓為u=311sin100πt(V)的交流電源上。電熱器工作時(shí)的電阻為100Ω,電路中的交流電表均為理想電表。由此可知（)A.電壓表的示數(shù)為311VB。電流表的示數(shù)為2.2AC。電熱器的發(fā)熱功率為967WD。交流電的頻率為100Hz2。（2016北京海淀二模，18）如圖甲所示，交流發(fā)電機(jī)的矩形金屬線圈abcd的匝數(shù)n=100，線圈的總電阻r=5.0Ω，線圈位于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,且線圈平面與磁場(chǎng)方向平行.線圈的兩端分別與兩個(gè)彼此絕緣的銅環(huán)E、F(集流環(huán)）焊接在一起,并通過(guò)電刷與阻值R=95Ω的定值電阻連接?，F(xiàn)使線圈繞過(guò)bc和ad邊中點(diǎn)、且垂直于磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸OO'以一定的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。穿過(guò)線圈的磁通量Φ隨時(shí)間t變化的圖像如圖乙所示。若電路其他部分的電阻以及線圈的自感系數(shù)均可忽略不計(jì).則下列說(shuō)法中正確的是（）A。線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為100rad/sB.線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為1002VC.線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值為100VD。線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流的有效值為2A3。（2016北京朝陽(yáng)二模，16)A、B是兩個(gè)完全相同的電熱器，A通以圖甲所示的交變電流,B通以圖乙所示的交變電流，則兩電熱器的電功率之比PA∶PB等于()A.2∶1 B。1∶1 C。2∶1 D.1∶24。（2017北京東城期末，4)如圖所示，一線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)動(dòng)至與磁場(chǎng)方向平行的位置時(shí)（）A.穿過(guò)線圈的磁通量最小，磁通量的變化率最大B。穿過(guò)線圈的磁通量最大,磁通量的變化率最大C.穿過(guò)線圈的磁通量最小,磁通量的變化率最小D。穿過(guò)線圈的磁通量最大,磁通量的變化率最小5.(2017北京西城二模,16）某交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與時(shí)間的關(guān)系如圖所示.由圖像可知（）A。該交流電的周期為4sB.該交流電的頻率為50HzC。該交流發(fā)電機(jī)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為100πrad/sD.電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值與時(shí)間的關(guān)系為e=100sin50πt(V）6。（2017北京西城期末)在如圖所示的電路中，L1、L2、L3是三盞相同的燈泡。當(dāng)a、b兩端接交流電6V時(shí),三盞燈的發(fā)光情況相同。若將a、b兩端接直流電6V時(shí)，穩(wěn)定后觀察到的現(xiàn)象是（）A.三盞燈的亮度相同B.L1不亮，L2、L3的亮度相同C.L1不亮,L2比L3亮D。L1不亮,L3比L2亮7。（2017北京海淀期末)如圖所示，位于豎直平面內(nèi)的矩形金屬線圈,邊長(zhǎng)L1=0。40m、L2=0。25m,其匝數(shù)n=100匝，總電阻r=1.0Ω,線圈的兩個(gè)末端分別與兩個(gè)彼此絕緣的銅環(huán)C、D(集流環(huán))焊接在一起，并通過(guò)電刷和R=3。0Ω的定值電阻相連接.線圈所在空間存在水平向右的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0T,在外力驅(qū)動(dòng)下線圈繞豎直固定中心軸O1O2勻速轉(zhuǎn)動(dòng),角速度ω=2。0rad/s.求:（1)電阻R兩端電壓的最大值;（2)從線圈通過(guò)中性面(即線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直的位置）開(kāi)始計(jì)時(shí)，經(jīng)過(guò)14(3)在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程中,整個(gè)電路產(chǎn)生的焦耳熱。8。如圖所示,交流發(fā)電機(jī)的矩形金屬線圈abcd的邊長(zhǎng)ab=cd=50cm,bc=ad=30cm,匝數(shù)n=100，線圈的總電阻r=10Ω，線圈位于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.050T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,線圈平面與磁場(chǎng)方向平行。線圈的兩個(gè)末端分別與兩個(gè)彼此絕緣的銅環(huán)E、F（集流環(huán)）焊接在一起,并通過(guò)電刷與阻值R=90Ω的定值電阻連接.現(xiàn)使線圈繞過(guò)bc和ad邊中點(diǎn)且垂直于磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)軸OO’以角速度ω=400rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng).電路中其他電阻以及線圈的自感系數(shù)均可忽略不計(jì)。求：(1)線圈中感應(yīng)電流的最大值；（2)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中電阻R的發(fā)熱功率;（3)從線圈經(jīng)過(guò)圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，經(jīng)過(guò)14綜合提能1.（2017北京海淀期末）（多選)在電子技術(shù)中，從某一裝置輸出的交流信號(hào)常常既含有高頻成分，又含有低頻成分.為了在后面一級(jí)裝置中得到高頻成分或低頻成分，我們可以在前面一級(jí)裝置和后面一級(jí)裝置之間設(shè)計(jì)如圖所示的電路.關(guān)于這種電路,下列說(shuō)法中正確的是(）A。要使“向后級(jí)輸出”端得到的主要是高頻信號(hào),應(yīng)該選擇圖甲所示電路B.要使“向后級(jí)輸出”端得到的主要是高頻信號(hào)，應(yīng)該選擇圖乙所示電路C.要使“向后級(jí)輸出”端得到的主要是低頻信號(hào)，應(yīng)該選擇圖甲所示電路D。要使“向后級(jí)輸出”端得到的主要是低頻信號(hào),應(yīng)該選擇圖乙所示電路2。勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一長(zhǎng)方形閉合導(dǎo)線框,分別以相同的角速度繞圖a、b、c、d所示的固定轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn),用Ia、Ib、Ic、Id表示四種情況下線框中電流的有效值,則（)A。Ia>Id B.Ia>IbC。Ib>Ic D。Ic=Id3.電源是把其他形式能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能的裝置。我們通常使用的電源有交流、直流之分。(1）法拉第發(fā)明了世界上第一臺(tái)直流發(fā)電機(jī)——法拉第圓盤(pán)發(fā)電機(jī)。如圖1所示為其示意圖，銅質(zhì)圓盤(pán)豎直放置在水平向左的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,它可以繞水平軸在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng).當(dāng)兩個(gè)電刷分別位于圓盤(pán)的邊緣和圓心處時(shí)，在圓盤(pán)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電流是穩(wěn)定的。用導(dǎo)線將電刷與電阻R連接起來(lái)形成回路。已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，圓盤(pán)半徑為a，圓盤(pán)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的角速度為ω，發(fā)電機(jī)內(nèi)阻為r1.求電源電動(dòng)勢(shì)E,并判斷通過(guò)電阻R的電流方向。圖1（2）如圖2所示為一個(gè)小型交流發(fā)電機(jī)的原理圖，n匝矩形線圈處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，ab邊、cd邊分別連在兩個(gè)滑環(huán)上，導(dǎo)體做的兩個(gè)電刷分別壓在滑環(huán)上.線圈ab邊的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)1,bc邊的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)2，總電阻為r2。線圈以恒定的角速度ω繞與磁場(chǎng)方向垂直的軸OO'勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。用導(dǎo)線將電刷與電阻R連接起來(lái)形成回路?；芈分衅渌娮璨挥?jì)。請(qǐng)你說(shuō)明發(fā)電機(jī)線圈平面轉(zhuǎn)至何位置時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)具有最大值Em,并推導(dǎo)此最大值的表達(dá)式。（3）若已知L1=2a，L2=a，求上述兩個(gè)發(fā)電機(jī)分別為電阻R供電時(shí)，電阻R消耗的電功率之比.圖2

答案精解精析基礎(chǔ)鞏固1.B交流電表測(cè)量的是有效值,U=Um2=220V,故A錯(cuò)誤;I=UR2。D根據(jù)Φ-t圖像可知：T=π×10-2s，Φm=BS=1×10—2Wbω=2πTEm=nBSω=200V,B項(xiàng)錯(cuò)誤;E=Em2=100I=ER+r3.A甲圖電流有效值為I0,乙圖電流有效值為I02,由P=I2R知,PA∶P4。A線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，磁通量為0,此時(shí)磁通量的變化率最大,故選A。5。D由圖知T=4×10-2s，f=1T=25Hz，ω=2πT=50πrad/s,Em=100V,電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值與時(shí)間的關(guān)系為e=Emsin6.C電容器通交流隔直流,所以將交流電換為直流電后,燈泡L1不亮;電感線圈L通直流阻交流，所以將交流電換為直流電后,電感線圈L對(duì)電流的阻礙作用減小，L2變亮；電阻對(duì)直流電和交流電的阻礙能力相同,L3亮度不變。故將交流電換為直流電后L1不亮，L2比L3亮，C選項(xiàng)正確.7。答案(1)15V(2）2。5C（3）157J解析(1)線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值Em=nBSω，其中S=L1L2Em=nBSω=nBL1L2ω=20V線圈中感應(yīng)電流的最大值Im=Em電阻R兩端電壓的最大值Um=ImR=15V（2）設(shè)從線圈通過(guò)中性面時(shí)開(kāi)始,經(jīng)過(guò)14周期的時(shí)間Δt=T4此過(guò)程中線圈中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=nΔΦΔ通過(guò)電阻R的平均電流I=ER+通過(guò)電阻R的電荷量q=IΔt=nBSR(3）線圈中感應(yīng)電流的有效值I=Im2=線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程中，電流通過(guò)整個(gè)回路產(chǎn)生的焦耳熱:Q熱=I2（R+r)T=50πJ≈157J8。答案(1）3.0A(2）405W（3)7.5×10—3C解析（1)線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值Em=nBωab×bc=300V(1分）根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，線圈中感應(yīng)電流的最大值Im=Em解得：Im=3.0A（1分）（2）通過(guò)電阻R的電流的有效值I=Im線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中電阻R的熱功率P=I2R（1分)解得：P=405W（1分）(3)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有:E=nΔΦΔt根據(jù)閉合電路歐姆定律有：I=ER+r解得:q=IΔt=7。5×10-3C（1分)綜合提能1.BC電容器對(duì)交流電的作用是“通高頻，阻低頻”,電感器對(duì)交流電的作用是“通低頻，阻高頻”，甲圖所示電路，高頻信號(hào)從電容處通過(guò),低頻信號(hào)被輸送到“向后級(jí)輸出”端；乙圖所示電路中，低頻信號(hào)從電感器處通過(guò),高頻信號(hào)被輸送到“向后級(jí)輸出”端。故選B、C.2。D由圖可知，在相等的時(shí)間內(nèi)，a、b、c、d四種情況線框中磁通量的變化情況是一樣的，故產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小也是一樣的，故有Ia=Ib=Ic=Id,即D正確.3.答案見(jiàn)解析解析(1）圓盤(pán)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為E=Bavv=12E=12Bωa根據(jù)右手定則可以判斷：流過(guò)電阻R的電流方向?yàn)閺腸到d。（2）當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)至與磁場(chǎng)方向平行位置時(shí),線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大設(shè)此時(shí)ab、cd邊的線速度大小為v,則單匝線圈時(shí)ab邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E1=BL1vcd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E2=BL1vn