【三維設(shè)計(jì)】2014屆高三物理一輪 課時(shí)跟蹤檢測(cè)37 交變電流的產(chǎn)生及描述

課時(shí)跟蹤檢測(cè)(三十七)交變電流的產(chǎn)生及描述高考?？碱}型：選擇題計(jì)算題1(2012·北京高考)一個(gè)小型電熱器若接在輸出電壓為10 V的直流電源上，消耗電功率為P；若把它接在某個(gè)正弦交流電源上，其消耗的電功率為。如果電熱器電阻不變，則此交流電源輸出電壓的最大值為()A5 VB5 VC10 V D10 V2(2012·廣東高考)某小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)為e50 sin 100t(V)。對(duì)此電動(dòng)勢(shì)，下列表述正確的有()A最大值是50 VB頻率是100 HzC有效值是25 VD周期是0.02 s3(2012·寧波聯(lián)考)如圖1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(wú)窮大)，在A、B間加一正弦交流電u20sin(100t) V，則加在R2上的電壓有效值為()A10 V B20 V 圖1C15 V D5 V4(2012·全國(guó)高考)一臺(tái)電風(fēng)扇的額定電壓為交流220 V。在其正常工作過(guò)程中，用交流電流表測(cè)得某一段時(shí)間內(nèi)的工作電流I隨時(shí)間t的變化如圖2所示。這段時(shí)間內(nèi)電風(fēng)扇的用電量為()圖2A3.9×102度 B5.5×102度C7.8×102度 D11.0×102度5(2012·福州質(zhì)檢)有一不動(dòng)的矩形線圈abcd，處于范圍足夠大的可轉(zhuǎn)動(dòng)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖3所示。該勻強(qiáng)磁場(chǎng)是由一對(duì)磁極N、S產(chǎn)生，磁極以O(shè)O為軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。在t0時(shí)刻，磁場(chǎng)的方向與線圈平行，磁極N開(kāi)始離開(kāi)紙面向外轉(zhuǎn)動(dòng)，規(guī)定由abcda方向的感應(yīng)電流為正，則能反映線圈中感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化的圖線是()圖3圖46(2012·合肥模擬)一臺(tái)發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示，其中N、S是永久磁鐵的兩個(gè)磁極，它們的表面呈半圓柱面形狀。M是圓柱形鐵芯，鐵芯外套有一矩形線圈，線圈繞鐵芯M中心的固定轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。磁極與鐵芯之間的縫隙中形成方向沿半徑的輻向磁場(chǎng)。若從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)電動(dòng)勢(shì)為正值，圖6中能正確反映線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t變化規(guī)律的是()圖5圖67(2012·河南聯(lián)考)一個(gè)100匝的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖7所示，圖線為正弦曲線，那么()圖7A該交流電的電動(dòng)勢(shì)有效值為220 VB該交流電的電動(dòng)勢(shì)有效值為110 VCt1.5 s時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量變化率最大D穿過(guò)線圈的磁通量最大值為2.2 Wb8.在垂直紙面向里的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中放置了矩形線圈abcd。線圈cd邊沿豎直方向且與磁場(chǎng)的右邊界重合。線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直。從t0時(shí)刻起，線圈以恒定角速度繞cd邊沿如圖8所示方向轉(zhuǎn)動(dòng)，規(guī)定線圈中電流沿abcda方向?yàn)檎较颍瑒t從t0到tT時(shí)間內(nèi)，線圈中的電流i隨時(shí)間t變化關(guān)系圖象為() 圖8圖99(2012·廣東調(diào)研)如圖10所示，圖線a是線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生正弦交流電的圖象，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(shuō)法正確的是()A在圖中t0時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量均為零 圖10B線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為32C交流電a的瞬時(shí)值為u10 sin(5t) VD交流電b的最大值為 V10.如圖11所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的矩形線圈的周期為T，轉(zhuǎn)軸O1O2垂直于磁場(chǎng)方向，線圈電阻為2 。從線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，線圈轉(zhuǎn)過(guò)60°時(shí)的感應(yīng)電流為1 A。那么()A線圈消耗的電功率為4 WB線圈中感應(yīng)電流的有效值為2 A 圖11C任意時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e4costD任意時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量為sint11(2013·鄭州模擬)如圖12甲所示，一固定的矩形導(dǎo)體線圈水平放置，線圈的兩端接一只小燈泡，在線圈所在空間內(nèi)存在著與線圈平面垂直的均勻分布的磁場(chǎng)。已知線圈的匝數(shù)n100 匝，總電阻r1.0 ，所圍成矩形的面積S0.040 m2，小燈泡的電阻R9.0 ，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間按如圖乙所示的規(guī)律變化，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的表達(dá)式為enBmScos t，其中Bm為磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值，T為磁場(chǎng)變化的周期，不計(jì)燈絲電阻隨溫度的變化，求：圖12(1)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值；(2)小燈泡消耗的電功率；(3)在磁感應(yīng)強(qiáng)度變化的0時(shí)間內(nèi)，通過(guò)小燈泡的電荷量。12.如圖13所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)B0.1 T，所用矩形線圈的匝數(shù)N100匝，邊長(zhǎng)ab0.2 m，bc0.5 m，以角速度100 rad/s繞OO軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)線圈平面通過(guò)中性面時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，試求：(1)線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式。(2)由t0至t過(guò)程中的平均電動(dòng)勢(shì)的大小。 圖13(3)該交變電流的電動(dòng)勢(shì)有效值是多少？答 案課時(shí)跟蹤檢測(cè)(三十七) 交變電流的產(chǎn)生及描述1選C設(shè)該電熱器的電阻為R，題中正弦交流電源輸出電壓的有效值為U，則P/2U2/R；加直流電時(shí)，P(10 V)2/R；又由最大值UmU，可解出Um10 V。故只有選項(xiàng)C正確。2選CD最大值Em50 V，有效值為E25 V，頻率為50 Hz，周期為T0.02 s，所以C、D正確。3選D由二極管的單項(xiàng)導(dǎo)電性可知，若二極管導(dǎo)通，加在R2上的電壓波形為半個(gè)周期最大值為20 V，若二極管截止，R1、R2串聯(lián)，則R2上的電壓半個(gè)周期最大值為10 V。由有效值的定義可得加在R2上的電壓有效值為5 V，選項(xiàng)D正確。4選B根據(jù)電流的變化情況，分段計(jì)算求電功，W1I1Ut10.3×220×10×60 J3.96×104 J，W2I2Ut20.4×220×10×60 J5.28×104 J，W3I3Ut30.2×220×40×60 J1.056×105 J，則總功WW1W2W31.98×105 J5.5×102度，選項(xiàng)B正確。5選C磁極以O(shè)O為軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)可等效為磁場(chǎng)不動(dòng)線圈向相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，由右手定則可知，產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)閍bcda；在t0時(shí)刻，磁場(chǎng)的方向與線圈平行，感應(yīng)電流最大，故選項(xiàng)C正確。6選D由于磁極與鐵芯之間的縫隙中形成方向沿半徑的輻向磁場(chǎng)，線圈繞鐵芯M中心的固定轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，都垂直切割磁感線，所以能正確反映線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t變化規(guī)律的是圖D。7選BCD該交流電的電動(dòng)勢(shì)最大值為220 V，有效值為110 V，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；由圖線可知，t1.5 s時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，由法拉第電磁感應(yīng)定律，穿過(guò)線圈的磁通量變化率最大，選項(xiàng)C正確；由圖線可知1 rad/s，由EmNBS220 V可知，穿過(guò)線圈的磁通量最大值為mBSEm/N2.2 Wb，選項(xiàng)D正確。8選B在0內(nèi)，線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，故產(chǎn)生正弦式交流電，由楞次定律知，電流方向?yàn)樨?fù)值；在T內(nèi)，線圈中無(wú)感應(yīng)電流；在T時(shí)，ab邊垂直切割磁感線，感應(yīng)電流最大，且電流方向?yàn)檎担手挥蠦項(xiàng)正確。9選BCDt0時(shí)刻線圈處于中性面位置，穿過(guò)線圈的磁通量最大，A錯(cuò)誤；由題中圖象可知交流電a、b周期之比是23，所以線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為32，B正確；交流電a的瞬時(shí)值為uUmsin t10sin(t) V10sin (5t) V，C正確；又由UmnBS可知Ubm Uam×10 V V，D正確。10選AC線圈轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，線圈平面從與磁場(chǎng)方向平行開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)過(guò)60°時(shí)，電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為iIm cos 60°1 AIm2 A，正弦交變電流有效值I A，B項(xiàng)錯(cuò)；線圈消耗的功率PI2R4 W，A項(xiàng)正確；由歐姆定律可知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值EmImR4 V，所以瞬時(shí)值表達(dá)式為e4 cost，C項(xiàng)正確；通過(guò)線圈的磁通量msin tmsint，由感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值EmBSm×m，解兩式得：sintsint，D項(xiàng)錯(cuò)。11解析：(1)由圖象知，線圈中產(chǎn)生的交變電流的周期T3.14×102 s，所以EmnBmS8.0 V。(2)電流的最大值Im0.80 A，有效值I A，小燈泡消耗的電功率PI2R2.88 W。(3)在0時(shí)間內(nèi)，電動(dòng)勢(shì)的平均值，平均電流，流過(guò)燈泡的電荷量Qt4.0×103 C。答案：(1)8.0 V(2)2.88 W(3)4.0×103 C12解析：(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值eNBSsin t，由題可知：Sa·b 0.2×0.5 m20.1 m2EmNBS100×0.1×0.1×100 V314 V，所以e314sin 100t V。(2)用EN計(jì)算，t0至t過(guò)程中的平均電動(dòng)勢(shì)ENN即ENBS。代入數(shù)值得E200 V。(3)電動(dòng)勢(shì)有效值E又EmNBS代入數(shù)據(jù)得E222 V。答案：(1)e314sin 100t V(2)200 V(3)222 V6