物理大一輪復(fù)習(xí)題組層級快練第十一單元交變電流傳感器作業(yè)8

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)必貴于專精題組層級快練(四十八）一、選擇題1．如圖甲所示,矩形線圈abcd在勻強磁場中逆時針勻速轉(zhuǎn)動時,線圈中產(chǎn)生的交變電流如圖乙所示，設(shè)沿abcda方向為電流正方向，則下列說法正確的是(）A．乙圖中Oa時間段對應(yīng)甲圖中A至B圖的過程B．乙圖中c時刻對應(yīng)甲圖中的C圖C．若乙圖中d等于0.02s,則1s內(nèi)電流的方向改變50次D．若乙圖中b等于0。02s,則交流電的頻率為50Hz答案A解析甲圖中由A到B,感應(yīng)電流為正方向，且感應(yīng)電流由0增到最大值，與乙圖中Oa對應(yīng)，選項A正確；乙圖中c時刻感應(yīng)電流為最大值，但甲圖中C圖中感應(yīng)電流為零，選項B錯誤;若電流變化周期T＝0.02s，則f＝eq\f（1，T）＝50Hz,每周期電流變向兩次，則1s內(nèi)電流變向100次，C、D兩項錯誤．2．（2014·天津）如圖1所示，在勻強磁場中,一矩形金屬線圈兩次分別以不同的轉(zhuǎn)速繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交變電動勢圖像如圖2中曲線a、b所示，則()A．兩次t＝0時刻線圈平面均與中性面重合B．曲線a、b對應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為2∶3C．曲線a表示的交變電動勢頻率為25HzD．曲線b表示的交變電動勢有效值為10V答案AC解析從圖像可以看出，從金屬線圈旋轉(zhuǎn)至中性面時開始計時,曲線a表示的交變電動勢的周期為4×10－2s，曲線b表示的交變電動勢的周期為6×10－2s,所以A、C兩項正確，選項B錯誤；由Em＝NBSω可知，eq\f(Ema，Emb）＝eq\f（ωa,ωb）＝eq\f（Tb，Ta)＝eq\f(3,2），故Emb＝eq\f(2,3)Ema＝10V，曲線b表示的交流電動勢的有效值為5eq\r（2）V,選項D錯誤．3．一臺小型發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖像如圖甲所示．已知發(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,則（）A．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．燈泡實際消耗的功率為484WD．發(fā)電機線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為24。2J答案D解析由題圖甲知Em＝220eq\r（2）V,則電源電動勢有效值E＝eq\f（Em，\r（2))＝220V，I＝eq\f(E,R＋r）＝eq\f(220,95.0＋5。0）A＝2.2A，電壓表示數(shù)亦即路端電壓有效值U＝IR＝2。2×95V＝209V，A項錯；線框每轉(zhuǎn)一圈，電流方向改變兩次,故每秒鐘電流方向改變n＝eq\f（t,T)×2＝eq\f(1,0.02)×2次＝100次，B項錯；由P燈＝UI，得P燈＝209×2.2W＝459。8W，C項錯;由Q＝I2rt得:Qr＝2。22×5×1J＝24。2J，D項正確．4．如圖所示的空間存在一勻強磁場,其方向為垂直于紙面向里，磁場的右邊界為MN，在MN右側(cè)有一矩形金屬線圈abcd，ab邊與MN重合．現(xiàn)使線圈以ab邊為軸按圖示方向勻速轉(zhuǎn)動(從上往下看為順時針轉(zhuǎn)動）,將a、b兩端連到示波器的輸入端，若ab邊中電流從a到b為正，則從示波器觀察到的ab中電流隨時間變化的圖形是(）答案D解析本題可將右側(cè)磁場補全，即矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動,會產(chǎn)生正弦式交流電，由楞次定律可知:從中性面開始，電流從0開始,沿負(fù)向，可畫出完整電流隨時間變化的圖形,在此基礎(chǔ)上,去掉右側(cè)磁場，故電流僅在左側(cè)磁場中切割磁感線而產(chǎn)生電流，故選項D正確．5．標(biāo)有“220V、40W”的電燈和標(biāo)有“20μF、300V”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(）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．電容器不可能被擊穿D．V的示數(shù)保持110eq\r(2)V不變答案B解析V的示數(shù)應(yīng)是電壓的有效值220V，故A、D兩項錯誤；電壓的有效值恰等于電燈的額定電壓,電燈正常發(fā)光，選項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，選項C錯誤．6．一個U形金屬線框在勻強磁場中繞OO′軸以相同的角速度勻速轉(zhuǎn)動，通過導(dǎo)線給同一電阻R供電，如圖甲、乙所示．其中甲圖中OO′軸右側(cè)有磁場，乙圖中整個空間均有磁場，兩磁場磁感應(yīng)強度相同．則甲、乙兩圖中交流電流表的示數(shù)之比為（)A．1∶eq\r(2） B．1∶2C．1∶4 D．1∶1答案A解析題圖甲中的磁場只在OO′軸的右側(cè)，所以線框只在半周期內(nèi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生,如圖甲，電流表測得是有效值，所以I＝eq\f（1，2)eq\f(BSω,R）.題圖乙中的磁場布滿整個空間，線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流如圖乙，所以I′＝eq\f（\r（2），2)eq\f（BSω，R)，則I∶I′＝1∶eq\r(2）,即選項A正確．7。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(正向電阻可看作零,反向電阻可看作無窮大)，在A、B間加一正弦交流電u＝20eq\r（2）sin100πtV，則加在R2上的電壓有效值為（）A．10V B．20VC．15V D．5eq\r(10）V答案D解析電壓值取正值時，即在前半個周期內(nèi)，二極管電阻為零，R2上的電壓等于輸入電壓值，電壓值取負(fù)值時，即在后半周期內(nèi)，二極管電阻無窮大可看作斷路,R2上的電壓等于輸入電壓值的一半,據(jù)此可設(shè)加在R2的電壓有效值為U,根據(jù)電流的熱效應(yīng),在一個周期內(nèi)滿足eq\f(U2，R)T＝eq\f（202,R)eq\f(T,2)＋eq\f（102，R）eq\f（T，2），可求出U＝5eq\r（10)V．故選項D正確．8．先后用不同的交流電源給同一盞燈泡供電，第一次燈泡兩端的電壓隨時間按正弦規(guī)律變化(如圖甲所示)；第二次燈泡兩端的電壓變化規(guī)律如圖乙所示．若甲、乙圖中的U0、T所表示的電壓、周期值是相同的,則以下說法正確的是（)A．第一次，燈泡兩端的電壓有效值是eq\f（U0,2)B．第二次，燈泡兩端的電壓有效值是eq\f(3U0，2）C．第一、第二次,燈泡的電功率之比是2∶9D．第一、第二次,燈泡的電功率之比是1∶5答案D解析第一次，燈泡兩端電壓的有效值為U1＝eq\f（U0,\r（2）），功率P1＝eq\f(U12，R）＝eq\f（U02，2R).第二次，設(shè)燈泡兩端電壓的有效值為U2，則eq\f（（2U0）2，R）eq\f（T,2）＋eq\f（（－U0）2,R）eq\f(T，2)＝eq\f（U22,R)T,解得U2＝eq\r（\f（5，2）)U0，功率P2＝eq\f(U22,R)＝eq\f（5U02，2R)，則P1∶P2＝1∶5,故A、B、C三項錯誤，選項D正確．9．如圖甲所示，矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的中心軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，從圖示位置開始計時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢如圖乙所示．若線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼?倍,而其他條件保持不變，從圖示位置轉(zhuǎn)過90°開始計時，則能正確反映線圈中產(chǎn)生的電動勢e隨時間t的變化規(guī)律的圖像是()答案A解析由題圖乙知,周期T＝4s，感應(yīng)電動勢的最大值Em＝1V，而感應(yīng)電動勢的最大值的表達式Em＝NBSω＝NBS·eq\f（2π,T)。若僅把線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼?倍，則周期T′變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1，2)，即T′＝2s，感應(yīng)電動勢的最大值E′m變?yōu)樵瓉淼?倍，即E′m＝2V，所以B、C兩項錯誤;從圖示位置轉(zhuǎn)過90°開始計時的時刻線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢應(yīng)為0，所以D項錯誤，A項正確．10．如圖所示的區(qū)域內(nèi)存在勻強磁場,磁場的邊界由x軸和y＝2sineq\f（π，2)x曲線圍成（x≤2m)．現(xiàn)把邊長為2m的正方形單匝線框以水平速度v＝10m/s勻速地拉過該磁場區(qū)域，磁場區(qū)域的磁感應(yīng)強度B＝0.4T,線框的電阻R＝0。5Ω,不計一切摩擦阻力,則(）A．水平拉力F的最大值為8NB．拉力F的最大功率為12.8WC．拉力F要做25.6J的功才能讓線框通過此磁場區(qū)D．拉力F要做12.8J的功才能讓線框通過此磁場區(qū)答案C解析線框穿過磁場區(qū)時，BC或AD邊切割磁感線的有效長度為y，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢e＝Byv＝2Bvsineq\f（π，2)vt,線框所受的安培力F＝eq\f（B2y2v，R），當(dāng)y＝2m時，安培力最大，且最大值Fm＝eq\f(0.42×22×10，0.5）N＝12。8N，拉力的最大功率Pm＝Fmv＝128W，A、B項錯誤；由能量守恒定律可知,線圈通過磁場區(qū)拉力做的功等于電阻產(chǎn)生的熱量，用有效值計算：W＝Q＝I2Rt＝eq\f（E2，R)t＝(eq\f（8，\r（2）））2×eq\f(1,0.5)×eq\f(4,10）J＝25。6J,C項正確，D項錯誤．11．（2016·臨沂模擬)如圖甲所示是一種振動發(fā)電裝置的示意圖，一個半徑r＝0.10m、匝數(shù)n＝20匝的線圈套在永久磁鐵槽中，槽中磁場的磁感線均沿半徑方向均勻分布(其右側(cè)視圖如圖乙所示），線圈所在位置磁感應(yīng)強度B的大小均為B＝eq\f（0。60,π)T，線圈的電阻R1＝0。50Ω，它的引出線接有R2＝9.50Ω的小電珠L,?為理想交流電流表．當(dāng)線圈框架的P端在外力作用下沿軸線做往復(fù)運動，便有電流通過電珠．若線圈往復(fù)運動的規(guī)律如圖丙所示（v取向右為正),則下列判斷正確的是（)A．電流表的示數(shù)為0。24B．0。01s時回路中的電流最大C．回路中交流電的頻率為50HzD．0。015s時電珠L中電流的方向為從D→L→C答案C解析由E＝BLv及v－t圖可知，線圈往復(fù)運動所產(chǎn)生的感應(yīng)電流為正弦式交流電，則Em＝nB×2πrvm＝2。4V，電流的有效值I＝eq\f（Em，\r(2)(R1＋R2)）＝eq\f（0.24,\r（2))A，選項A錯誤;由圖像可知T＝0.02s，f＝50Hz,選項C正確；t＝0.01s時，v＝0,所以I＝0，選項B錯誤；t＝0。015s時，v<0，線圈向左運動切割磁感線,由右手定則，可知電珠L中電流的方向為從C→L→D，故選項D錯誤．12．矩形線圈abcd在如圖所示的磁場中以恒定的角速度ω繞ab邊轉(zhuǎn)動,磁場方向垂直紙面向里，其中ab邊左側(cè)磁場的磁感應(yīng)強度大小是右側(cè)磁場的2倍．在t＝0時刻線圈平面與紙面重合，且cd邊正在向紙外轉(zhuǎn)動．規(guī)定圖示箭頭方向為電流正方向，則線圈中電流隨時間變化的關(guān)系圖線應(yīng)是()答案A解析繞垂直磁場的軸轉(zhuǎn)動時，線圈能夠產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動勢Em＝NBSω，所以線圈在左側(cè)磁場中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大值是右側(cè)磁場中最大值的2倍，再利用楞次定律分析感應(yīng)電流方向,可知A項正確．二、非選擇題13。如圖所示，一個半徑為r的半圓形線圈，以直徑ab為軸勻速轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)速為n，ab的左側(cè)有垂直紙面向里（與ab垂直)的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B。M和N是兩個集流環(huán)，負(fù)載電阻為R，線圈、電流表和連接導(dǎo)線的電阻不計．求：（1）感應(yīng)電動勢的最大值；（2)從圖示位置起轉(zhuǎn)過1/4轉(zhuǎn)的時間內(nèi)負(fù)載電阻R上產(chǎn)生的熱量；（3）從圖示位置起轉(zhuǎn)過1/4轉(zhuǎn)的時間內(nèi)通過負(fù)載電阻R的電荷量；(4）電流表的示數(shù)．答案(1)π2Bnr2(2）eq\f（π4B2r4n,8R）(3)eq\f（πBr2,2R)(4)eq\f（π2r2nB,2R)解析（1）線圈繞軸勻速轉(zhuǎn)動時，在電路中產(chǎn)生如圖所示的交變電流．此交變電動勢的最大值為Em＝BSω＝B·eq\f(πr2,2)·2πn＝π2Bnr2(2）在線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過1/4轉(zhuǎn)的時間內(nèi)，電動勢的有效值為E＝eq\f(Em,\r(2))＝eq\f(\r(2)π2Bnr2,2）電阻R上產(chǎn)生的熱量Q＝(eq\f（E,R)）2R·eq\f（T,4)＝eq\f（π4B2r4n，8R）(3)在線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過1/4轉(zhuǎn)的時間內(nèi)，電動勢的平均值為E＝eq\f（ΔΦ，Δt)通過R的電荷量q＝I·Δt＝eq\f(E,R)·Δt＝eq\f(ΔΦ,R）＝eq\f（πBr2，2R)（4)設(shè)此交變電動勢在一個周期內(nèi)的有效值為E′,由有效值定義，得eq\f（（\f(Em,\r(2)））2,R)·eq\f(T,2)＝eq\f(E′2，R）·T，解得E′＝eq\f(1，2)Em故電流表示數(shù)為I＝eq\f(E′,R）＝eq\f（π2r2nB,2R)14.在如圖甲所示N、S極間放置一圓柱形鐵芯O，受鐵芯影響，兩極間的磁場如圖乙所示，隙縫中的磁感線沿圓柱的半徑分布，且只在圖中所示的左、右各eq\f（π，2）的圓心角范圍內(nèi)存在．一邊長為l的正方形平面線框abcd,其中ab、cd兩邊與鐵芯軸線平行，兩條邊所經(jīng)過處的磁感應(yīng)強度大小均為B。線圈的總電阻為R。線圈由圖示位置以恒定的角速度ω繞OO′逆時針旋轉(zhuǎn)，求:試分析線圈中感應(yīng)電動勢隨時間的變化規(guī)律．（1)線圈切割磁感線時,感應(yīng)電動勢E；（2)畫出感應(yīng)電動勢E隨時間t變化的圖像;(3）外力使線圈轉(zhuǎn)一周所做的功．答案(1）Bl2ω（2）見解析(3)eq\f(πB2L4ω,2R)解析(1）線圈由