【核動(dòng)力】2022屆高三物理一輪復(fù)習(xí)課時(shí)作業(yè)29-第10章-交變電流-傳感器1-

課時(shí)作業(yè)(二十九)(時(shí)間：45分鐘滿(mǎn)分：100分)一、選擇題(本題共10小題，每小題7分，共70分，每小題至少有一個(gè)選項(xiàng)正確，把正確選項(xiàng)前的字母填在題后括號(hào)內(nèi))1．如圖中的四幅圖是溝通電的圖象，能正確反映我國(guó)居民日常生活所用的溝通電的是()【解析】我國(guó)居民日常生活所用的溝通電的有效值是220V，頻率是50Hz，依據(jù)圖中反映的信息及最大值和有效值的關(guān)系、頻率和周期的關(guān)系可知答案應(yīng)選C.【答案】C2．一只矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過(guò)線圈的磁通量隨時(shí)間變化的圖象如圖甲所示，則下列說(shuō)法正確的是()A．t＝0時(shí)刻線圈平面與中性面垂直B．t＝0.01s時(shí)刻Φ的變化率達(dá)最大C．0.02s時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大D．該線圈相應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)圖象如圖乙所示【解析】由Φ－t圖知，在t＝0時(shí)，Φ最大，即線圈處于中性面位置，此時(shí)e＝0，故A、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤；由圖知T＝0.04s，在t＝0.01s時(shí)，Φ＝0，eq\f(ΔΦ,Δt)最大，e最大，則B項(xiàng)正確；在t＝0.02s時(shí)，Φ最大，eq\f(ΔΦ,Δt)＝0，e＝0，則C項(xiàng)錯(cuò)．【答案】B3．一個(gè)小型電熱器若接在輸出電壓為10V的直流電源上，消耗電功率為P；若把它接在某個(gè)正弦式溝通電源上，其消耗的電功率為eq\f(P,2).假如電熱器電阻不變，則此溝通電源輸出電壓的最大值為()A．5VB．10VC．5eq\r(2)VD．10eq\r(2)V【解析】依據(jù)電功率的公式得，P＝eq\f(U2,R)，依據(jù)溝通電的有效值定義得eq\f(P,2)＝eq\f(U\o\al(2,效),R)，解得，U效＝5eq\r(2)V，依據(jù)有效值和最大值的關(guān)系U效＝eq\f(Um,\r(2))得，Um＝5eq\r(2)×eq\r(2)V＝10V，B項(xiàng)正確．【答案】B4.如右圖所示，單匝矩形線圈的一半放在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，中心軸線OO′與磁場(chǎng)邊界重合，線圈繞中心軸線按圖示方向(從上向下看逆時(shí)針?lè)较?勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．t＝0時(shí)線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直，規(guī)定電流方向沿abcd為正方向，則下圖中能表示線圈內(nèi)感應(yīng)電流隨時(shí)間變化規(guī)律的是()【解析】0～eq\f(T,4)內(nèi)，ab一側(cè)的線框在磁場(chǎng)中繞OO′轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生正弦溝通電，電流方向由楞次定律推斷為dcba且越來(lái)越大.eq\f(T,4)～eq\f(T,2)內(nèi)，ab一側(cè)線框在磁場(chǎng)外，而dc一側(cè)線框又進(jìn)入磁場(chǎng)產(chǎn)生溝通電，電流方向?yàn)閐cba且越來(lái)越小，以此類(lèi)推，可知it圖象為B.【答案】B5.如圖所示，處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的單匝矩形線圈abcd，以恒定的角速度ω繞ab邊轉(zhuǎn)動(dòng)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面對(duì)里，線圈所圍面積為S，線圈導(dǎo)線的總電阻為R.t＝0時(shí)刻線圈平面與紙面重合，且cd邊正在離開(kāi)紙面對(duì)外運(yùn)動(dòng)，則()A．時(shí)刻t線圈中電流的瞬時(shí)值i＝eq\f(BSω,R)cosωtB．線圈中電流的有效值I＝eq\f(BSω,R)C．線圈中電流的有效值I＝eq\f(\r(2)BSω,2R)D．線圈消耗的電功率P＝eq\f(BSω2,R)【解析】單匝線圈從中性面開(kāi)頭繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的是正弦式交變電流，則電流瞬時(shí)值表達(dá)式為：i＝eq\f(BSω,R)sinωt，電流有效值為I＝eq\f(\r(2)BSω,2R)，線圈消耗的電功率為P＝eq\f(BSω2,2R)，所以答案為C.【答案】C6．如圖所示，在xOy直角坐標(biāo)系中的其次象限有垂直坐標(biāo)平面對(duì)里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，第四象限有垂直坐標(biāo)平面對(duì)外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為B.直角扇形導(dǎo)線框半徑為l、總電阻為R，在坐標(biāo)平面內(nèi)繞坐標(biāo)原點(diǎn)O以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．線框從圖中所示位置開(kāi)頭轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程中，線框內(nèi)感應(yīng)電流的有效值是()A．I＝eq\f(BL2ω,R)B．I＝eq\f(BL2ω,2R)C．I＝0D．I＝eq\f(BLω,2R)【解析】從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中，即在0～eq\f(T,4)時(shí)間內(nèi)，線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝eq\f(1,2)BL2ω，感應(yīng)電流沿順時(shí)針?lè)较颍辉谵D(zhuǎn)過(guò)90°至180°的過(guò)程中，即在eq\f(T,4)～eq\f(T,2)時(shí)間內(nèi)，線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)仍為E＝eq\f(1,2)BL2ω，感應(yīng)電流沿逆時(shí)針?lè)较?；在轉(zhuǎn)過(guò)180°至270°的過(guò)程中，即在eq\f(T,2)～eq\f(3T,4)時(shí)間內(nèi)，線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)仍為E＝eq\f(1,2)BL2ω，感應(yīng)電流沿逆時(shí)針?lè)较?；在轉(zhuǎn)過(guò)270°至360°的過(guò)程中，即在eq\f(3T,4)～T時(shí)間內(nèi)，線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)仍為E＝eq\f(1,2)BL2ω，感應(yīng)電流沿順時(shí)針?lè)较颍罁?jù)有效值的定義知I＝eq\f(BL2ω,2R).【答案】B7.如圖所示，溝通發(fā)電機(jī)線圈的面積為0.05m2，共100匝．該線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為eq\f(1,π)T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，以10πrad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，電阻R1和R2的阻值均為50Ω，線圈的內(nèi)阻忽視不計(jì)，若從圖示位置開(kāi)頭計(jì)時(shí)，則()A．線圈中的電動(dòng)勢(shì)為e＝50sin10πtVB．電流表的示數(shù)為eq\r(2)AC．電壓表的示數(shù)為50eq\r(2)VD．R1上消耗的電功率為50W【解析】由于線圈從圖示位置(即磁場(chǎng)方向平行于線圈平面)開(kāi)頭計(jì)時(shí)，所以e＝Emcosωt，其中E＝nBSω＝50V，故線圈中的電動(dòng)勢(shì)e＝50cos10πtV，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的有效值為E＝eq\f(50,\r(2))V＝25eq\r(2)V，由于線圈的內(nèi)阻不計(jì)，故電壓表的示數(shù)為U＝E＝25eq\r(2)V，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；電流表的示數(shù)I＝eq\f(E,R并)，其中R并＝eq\f(R1R2,R1＋R2)＝25Ω，所以I＝eq\r(2)A，故B項(xiàng)正確；R1上消耗的電功率為P＝eq\f(U2,R1)＝25W，故D項(xiàng)錯(cuò)誤．【答案】B8．如圖所示，矩形線圈abcd繞軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生溝通電，在圖示位置開(kāi)頭計(jì)時(shí)，則下列說(shuō)法正確的是()A．t＝0時(shí)穿過(guò)線圈的磁通量最大，產(chǎn)生的感應(yīng)電流最大B．t＝eq\f(T,4)(T為周期)時(shí)感應(yīng)電流沿abcda方向C．若轉(zhuǎn)速增大為原來(lái)的2倍，則交變電流的頻率是原來(lái)的2倍D．若轉(zhuǎn)速增大為原來(lái)的2倍，則產(chǎn)生的電流有效值為原來(lái)的4倍【解析】圖示時(shí)刻，ab、cd邊切割磁感線的有效速率為零，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，A錯(cuò)誤；依據(jù)線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，確定eq\f(T,4)時(shí)線圈的位置，用右手定則可以確定線圈中的感應(yīng)電流方向沿abcda方向，B正確；依據(jù)轉(zhuǎn)速和頻率的定義可知C正確；依據(jù)ω＝2πf，Em＝nBSω，E＝eq\f(Em,\r(2))，I＝eq\f(E,R總)可知電流有效值變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，D錯(cuò)誤．【答案】BC9.(2021·蕪湖高三檢測(cè))電阻為1Ω的單匝矩形線圈繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖象如圖所示，現(xiàn)把交變電流加在電阻為9Ω的電熱絲上，下列推斷正確的是()A．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為100rad/sB．在0～0.005s時(shí)間內(nèi)，通過(guò)電阻的電荷量為eq\f(1,5π)CC．電熱絲兩端的電壓為180VD．電熱絲的發(fā)熱功率為1800W【解析】由題圖可知T＝0.02s，ω＝eq\f(2π,T)＝100πrad/s，A錯(cuò)誤；在0～0.005s內(nèi)，由Um＝nBSω得BS＝eq\f(2,π)Wb，q＝eq\f(ΔΦ,R＋r)＝eq\f(BS－0,R＋r)＝eq\f(1,5π)C，B正確；電熱絲兩端的電壓U＝eq\f(R,R＋r)·eq\f(Um,\r(2))V＝90eq\r(2)V，C錯(cuò)誤，電熱絲的發(fā)熱功率P＝I2R＝eq\f(U2,R)＝eq\f(90\r(2)2,9)W＝1800W，D正確．【答案】BD10.如圖所示，在兩平行金屬板中心有一個(gè)靜止的電子(不計(jì)重力)，當(dāng)兩板間加上交變電壓后，能使電子有可能做來(lái)回運(yùn)動(dòng)的電壓是圖中的()【解析】由A圖象可知，電子先做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，eq\f(1,4)T時(shí)刻速度最大，由eq\f(1,4)T～eq\f(1,2)T做加速度增加的減速運(yùn)動(dòng)，eq\f(1,2)T時(shí)刻速度為零．從eq\f(1,2)T到eq\f(3,4)T電子反向做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，eq\f(3,4)T時(shí)刻速度最大，由eq\f(3,4)T到T做加速度增大的減速運(yùn)動(dòng)，T時(shí)刻速度為零，回到原位置，即電子能做往復(fù)運(yùn)動(dòng)．同樣的方法可得B、C也對(duì)．【答案】ABC二、綜合應(yīng)用(本題共2小題，共30分，解答時(shí)應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明，方程式和演算步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)11．(15分)電壓U＝120eq\r(2)sinωtV，頻率為50Hz的交變電流，把它加在激發(fā)電壓和熄滅電壓均為u0＝60eq\r(2)V的霓虹燈的兩端．(1)求在一個(gè)小時(shí)內(nèi)，霓虹燈發(fā)光時(shí)間有多長(zhǎng)？(2)試分析為什么人眼不能感到這種忽明忽暗的現(xiàn)象？(已知人眼的視覺(jué)暫留時(shí)間約為eq\f(1,16)s)【解析】(1)如圖所示，畫(huà)出一個(gè)周期內(nèi)交變電流的ut圖象，其中陰影部分對(duì)應(yīng)的時(shí)間t1表示霓虹燈不能發(fā)光的時(shí)間，依據(jù)對(duì)稱(chēng)性，一個(gè)周期內(nèi)霓虹燈不能發(fā)光的時(shí)間為4t1.當(dāng)u＝u0＝60eq\r(2)V時(shí)，由u＝120eq\r(2)sinωtV求得：t1＝eq\f(1,600)s再由對(duì)稱(chēng)性知一個(gè)周期內(nèi)能發(fā)光的時(shí)間：t＝T－4t1＝eq\f(1,50)s－4×eq\f(1,600)s＝eq\f(1,75)s再由比例關(guān)系求得一個(gè)小時(shí)內(nèi)霓虹燈發(fā)光的時(shí)間為：t＝eq\f(3600,0.02)×eq\f(1,75)s＝2400s.(2)很明顯霓虹燈在工作過(guò)程中是忽明忽暗的，而熄滅的時(shí)間間隔只有eq\f(1,300)s(如圖中t2＋t3那段時(shí)間)，由于人的眼睛具有視覺(jué)暫留現(xiàn)象，而這個(gè)視覺(jué)暫留時(shí)間約為eq\f(1,16)s遠(yuǎn)大于eq\f(1,300)s，因此經(jīng)過(guò)燈光刺激的人眼不會(huì)由于短暫的熄滅而有所感覺(jué)．【答案】(1)2400s(2)見(jiàn)解析12．(15分)如圖，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5T，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)＝10cm的正方形線圈abcd共N＝100匝，線圈電阻r＝1Ω.線圈繞垂直于磁感線的軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω＝2πrad/s，外電路電阻R＝4(1)求溝通電表的示數(shù)；由圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)60°角時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的值．(2)取π2＝10，求線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周電流產(chǎn)生的總熱量．(3)由圖示位置開(kāi)頭，求在線圈轉(zhuǎn)過(guò)eq\f(1,4)周期的時(shí)間內(nèi)通過(guò)電阻R的電荷量．【解析】(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值，Em＝NBL2ω＝100×0.5×0.12×2πV＝3.14V電流的最大值Im＝eq\f(Em,R＋r)＝0.63A電流的有效值I＝eq\f(Im,\r(2))＝0.44A溝通電壓表的示數(shù)U＝IR＝1.