高考物理一輪復習第十一章課時作業(yè)37交變電流的產(chǎn)生和描述新人教版

課時作業(yè)37交變電流的產(chǎn)生和描述時間：45分鐘1．將閉合多匝線圈置于如圖所示的勻強磁場中，線圈平面與磁場方向垂直，線圈可繞MN軸自由轉(zhuǎn)動，則下列表述中正確的是(C)A．當磁感應強度均勻增加時，線圈不動，線圈中感應電動勢的大小與線圈的匝數(shù)無關(guān)B．當磁感應強度均勻增加時，線圈不動，線圈中感應電流為順時針方向C．線圈以MN為軸勻速轉(zhuǎn)動時，可以產(chǎn)生正弦式交流電D．當磁感應強度恒定時，線圈匝數(shù)越大，穿過線圈的磁通量越大，感應電動勢越大解析：根據(jù)法拉第電磁感應定律可知，線圈中產(chǎn)生的感應電動勢E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(ΔBS,Δt)，感應電動勢與線圈的匝數(shù)有關(guān)，故A錯誤；根據(jù)楞次定律可知，線圈中產(chǎn)生的感應電流的方向為逆時針方向，故B錯誤；當線圈以MN為軸勻速轉(zhuǎn)動時，穿過線圈的磁通量發(fā)生周期性變化，故可以產(chǎn)生正弦式交流電，故C正確；根據(jù)E＝neq\f(ΔΦ,Δt)可知，當磁感應強度恒定時，穿過線圈的磁通量的變化率為零，感應電動勢為零，故D錯誤．2．一矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，穿過線圈的磁通量隨時間變化的圖象如圖甲所示，則下列說法中正確的是(C)A．t＝0時刻線圈平面與中性面垂直B．t＝0.02s時刻，線圈磁通量的變化率達最大C．t＝0.01s時刻，瞬時電流達到最大D．該線圈相應的交流電動勢圖象如圖乙所示解析：由甲圖知t＝0時刻磁通量最大，線圈平面應在中性面，A錯誤；t＝0.02s時刻，磁通量最大，磁通量的變化率為零，B錯誤；t＝0.01s時刻，磁通量為零，磁通量的變化率最大，交流電動勢最大，瞬時電流最大，故C正確；由甲圖知交流電動勢的圖象應為正弦圖象，D錯誤．3．(多選)如圖甲所示，標有“220V40W”的電燈和標有“20μF300V”的電容器并聯(lián)接到交流電源上，V為交流電壓表．交流電源的輸出電壓如圖乙所示，閉合開關(guān)．下列判斷正確的是(BC)A．t＝eq\f(T,2)時刻，V的示數(shù)為零B．電燈恰正常發(fā)光C．電容器有可能被擊穿D．交流電壓表V的示數(shù)保持110eq\r(2)V不變解析：交流電壓表V的示數(shù)應是電壓的有效值220V，故A、D錯誤；電壓的有效值恰等于電燈的額定電壓，電燈正常發(fā)光，B正確；電壓的峰值220eq\r(2)V≈311V，大于電容器的耐壓值，故有可能被擊穿，C正確．4．如圖所示電路，電阻R1與電阻R2阻值相同，都為R，和R1并聯(lián)的D為理想二極管(正向電阻可視為零，反向電阻可視為無窮大)，在A、B間加一正弦交流電u＝20eq\r(2)sin100πt(V)，則加在R2上的電壓有效值為(D)A．10V B．20VC．15V D．5eq\r(10)V解析：由二極管的單向?qū)щ娦钥芍?，加在R2上的電壓波形的半個周期最大值為20eq\r(2)V，半個周期最大值為10eq\r(2)V．由有效值的定義可得加在R2上的電壓有效值為5eq\r(10)V，選項D正確．5．如圖所示的區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強磁場，磁感應強度為B.電阻為R、半徑為L、圓心角為45°的扇形閉合導線框繞垂直于紙面的O軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(O軸位于磁場邊界)．則線框內(nèi)產(chǎn)生的感應電流的有效值為(D)A.eq\f(BL2ω,2R) B.eq\f(\r(2)BL2ω,2R)C.eq\f(\r(2)BL2ω,4R) D.eq\f(BL2ω,4R)解析：扇形閉合導線框切割磁感線的有效長度始終是半徑L，平均速度v＝eq\f(Lω,2)，導線框進磁場和出磁場時有感應電流產(chǎn)生，由法拉第電磁感應定律和有效值的定義有：E＝eq\f(BL2ω,2)，eq\f(E2,R)×eq\f(T,4)＝I2RT，可得I＝eq\f(BL2ω,4R)，故D正確，A、B、C錯誤．6．(多選)圖甲是小型交流發(fā)電機的示意圖，兩磁極N、S間的磁場可視為水平方向的勻強磁場，為交流電流表．線圈繞垂直于磁場的水平軸OO′沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，從圖示位置開始計時，產(chǎn)生的交變電流隨時間變化的圖象如圖乙所示．以下判斷正確的是(AC)A．電流表的示數(shù)為10AB．線圈轉(zhuǎn)動的角速度為50πrad/sC．0.01s時線圈平面與磁場方向平行D．0.02s時電阻R中電流的方向自右向左解析：由題圖乙知Im＝10eq\r(2)A，I＝eq\f(Im,\r(2))＝10A，A正確．T＝2×10－2s，ω＝eq\f(2π,T)＝100πrad/s，B錯誤．t＝0.01s時，i＝Im，此時線圈平面與磁場方向平行，C正確．由右手定則判定0.02s時電阻R中電流方向自左向右，D錯誤．7．(多選)圖1中，單匝矩形線圈abcd在勻強磁場中繞垂直磁場的軸轉(zhuǎn)動．改變線圈的轉(zhuǎn)速，穿過該線圈的磁通量隨時間分別按圖2中圖線甲、乙的規(guī)律變化．設線圈的電阻為1.0Ω，則(BC)A．圖線甲對應線圈在t＝0時產(chǎn)生的感應電動勢最大B．圖線甲、乙對應的線圈在t＝2.0s時，線圈平面均平行于磁感線C．圖線甲、乙對應的線圈轉(zhuǎn)速之比為54D．圖線甲對應的線圈中交變電流的峰值為2.5πA解析：在t＝0時，Φ甲最大，則產(chǎn)生的感應電動勢最小，故A錯誤；因為在t＝0.2s×10＝2.0s時，Φ甲＝Φ乙＝0，所以線圈平面均平行于磁感線，故B正確；由圖可知甲、乙圖線對應的周期之比為45，而線圈的轉(zhuǎn)速n＝eq\f(1,T)，所以圖線甲、乙對應的線圈轉(zhuǎn)速之比為54，故C正確；甲圖線對應的線圈中交流電壓的峰值Em＝BSω＝Φmω＝0.4×eq\f(2π,0.16)V＝5πV，電流的峰值Im＝eq\f(Em,R)＝5πA，故D項錯誤．8．(多選)圖甲為小型交流發(fā)電機的原理圖，其矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，線圈的匝數(shù)n＝100、總電阻r＝5Ω，線圈的兩端與阻值為95Ω的電阻R連接，交流電壓表為理想電表．t＝0時刻，線圈平面與磁場方向平行，穿過每匝線圈的磁通量Φ隨時間t按圖乙所示正弦規(guī)律變化．若交流發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢的最大值為Em，電壓表的示數(shù)為U，則(AD)A．Em＝200V，U＝134VB．Em＝134V，U＝95VC．通過電阻R的電流每秒內(nèi)方向改變約50次D．電阻R實際消耗的功率為190W解析：交流發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢的最大值Em＝nBSω，而Φm＝BS，由Φ-t圖線可知Φm＝2.0×10－2Wb，T＝2π×10－2s，所以ω＝100rad/s，Em＝200V，電動勢的有效值E＝eq\f(Em,\r(2))＝100eq\r(2)V，由閉合電路的歐姆定律，可知電路中電流的有效值I＝eq\f(E,R＋r)＝eq\r(2)A，電壓表的示數(shù)為U＝IR＝134V，故選項A正確，B錯誤；由題圖乙可知，周期T＝2π×10－2s，頻率f＝eq\f(1,T)≈16Hz，故通過電阻R的電流每秒內(nèi)方向改變約32次，選項C錯誤；電阻R消耗的功率為P＝I2R＝190W，故選項D正確．9．(2019·北京東城模擬)阻值R＝10Ω的電阻與交流電源連接，通過電阻R的正弦式交變電流i隨時間t變化的情況如圖所示．則(B)A．通過Req\r(2)AB．R兩端的電壓有效值是6VC．此交變電流的周期是2sD．此交變電流的頻率是100Hz解析：eq\r(2)A，通過R電流的有效值是I＝eq\f(0.6\r(2),\r(2))A＝0.6A，所以R兩端電壓的有效值為6V，此交流電源的周期是2×10－2s，交流電源的頻率是f＝eq\f(1,T)＝50Hz，故B正確，A、C、D錯誤．10．(2019·陜西聯(lián)考)(多選)如圖所示，由導體材料制成的閉合線框，曲線部分PNQ滿足函數(shù)yx，其中x、y單位為m，x滿足0≤x≤2，曲線部分電阻不計，直線部分PMQ的電阻為R＝10Ω.將線框從圖示的位置開始(t＝0)，以v＝2m/s的速度勻速通過寬度為d＝2m、磁感應強度B＝1T的勻強有界磁場，在線框穿越磁場的過程中，下列說法正確的是(BC)A．線框穿越磁場的時間為4sB．線框穿越磁場的過程中，PQ兩點間的最大電壓為1VC．線框穿越磁場的過程中，線框中產(chǎn)生的焦耳熱為0.1JD．線框穿越磁場的過程中，感應電流變化規(guī)律為it(A)解析：線框穿越磁場的時間為t＝eq\f(2d,v)＝eq\f(2×2,2)s＝2s，選項A錯誤；當y最大時，PQ兩點間的電壓最大，最大值為Um＝Em＝Bymv＝1×0.5×2V＝1V，選項B正確；線框通過磁場過程中產(chǎn)生正弦式交變電流，最大值為Em＝1V，則有效值為U＝eq\f(1,\r(2))V＝eq\f(\r(2),2)V，產(chǎn)生的熱量為Q＝eq\f(U2,R)t＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(2),2)))2,10)×2J＝0.1J，選項C正確；因Im＝eq\f(Em,R)＝eq\f(1,10)A＝0.1A，x＝vt＝2t，則線框穿越磁場的過程中，感應電流變化規(guī)律為i＝0.1sin(πt)A，選項D錯誤．11．(2019·山西五校聯(lián)考)如圖所示，一矩形線圈的面積為S，匝數(shù)為N，電阻為r，處于磁感應強度大小為B的水平勻強磁場中，繞垂直磁場的水平軸OO′以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動．線圈通過滑環(huán)與定值電阻R及理想電流表組成閉合回路．已知理想電壓表的示數(shù)為U，從線圈平面與磁感線平行的位置開始計時，則(B)A．R兩端電壓瞬時值的表達式為uR＝eq\r(2)UsinωtB．理想電流表的示數(shù)為eq\f(\r(2)NBSω,2R＋r)C．從eq\f(π,2ω)到eq\f(3π,2ω)的時間內(nèi)，穿過線圈平面磁通量的變化量為零D．若ω＝100πrad/s，通過R的電流每秒鐘方向改變50次解析：線圈產(chǎn)生的感應電動勢的最大值為Em＝NBSω，從線圈平面與磁感線平行的位置開始計時，產(chǎn)生的瞬時感應電動勢e＝NBSωcosωt，根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知uR＝Neq\f(BSωR,R＋r)cosωt，故A錯誤；產(chǎn)生感應電動勢的有效值E＝eq\f(Em,\r(2))＝eq\f(NBSω,\r(2))，根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知，電流I＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(\r(2)NBSω,2R＋r)，故B正確；從eq\f(π,2ω)到eq\f(3π,2ω)時間內(nèi)，線圈轉(zhuǎn)過的角度為π，故磁通量的變化量為2BS，故C錯誤；若ω＝100πrad/s，周期T＝eq\f(2π,ω)＝0.02s，在一個周期內(nèi)電流方向改變2次，故1s內(nèi)電流方向改變次數(shù)n＝eq\f(1,0.02)×2＝100，故D錯誤．12．如圖所示，線圈abcd的面積是0.05m2，共100匝，線圈電阻為1Ω，外接電阻R＝9Ω，勻強磁場的磁感應強度B＝eq\f(1,π)T，當線圈以300r/min的轉(zhuǎn)速勻速旋轉(zhuǎn)時．問：(1)若從線圈處于中性面開始計時，寫出線圈中感應電動勢的瞬時值表達式；(2)線圈轉(zhuǎn)過eq\f(1,30)s時電動勢的瞬時值是多大？(3)電路中，電壓表和電流表的示數(shù)各是多少？(4)從中性面開始計時，經(jīng)eq\f(1,30)s通過電阻R的電荷量是多少？解析：(1)e＝Emsinωt＝nBS·2πfsin(2πft)＝100×eq\f(1,π)×0.05×2π×eq\f(300,60)sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2π×\f(300,60)t))V＝50sin10πt(V)．(2)當t＝eq\f(1,30)s時，e＝50sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(10π×\f(1,30)))V≈43.3V.(3)電動勢的有效值為E＝eq\f(Em,\r(2))＝eq\f(50,\r(2))V≈35.4V電流表示數(shù)I＝eq\f(E,R＋r)＝eq\,9＋1)A＝3.54A電壓表示數(shù)U＝IR＝3.54×9V＝31.86V.(4)eq\f(1,30)s內(nèi)線圈轉(zhuǎn)過的角度θ＝ωt＝eq\f(300,60)×2π×eq\