2019-2020年高三物理一輪總復(fù)習(xí)第10章《交變電流傳感器》1交變電流的產(chǎn)生和描述課時(shí)作業(yè)新人教版.doc

2019-2020年高三物理一輪總復(fù)習(xí)第10章交變電流傳感器1交變電流的產(chǎn)生和描述課時(shí)作業(yè)新人教版一、選擇題1.(多選)(xx廣東聯(lián)考)某正弦交流電的it圖象如圖所示，則該電流的()A頻率f0.02 HzB有效值I10 AC峰值Im10 AD瞬時(shí)值表達(dá)式i20sin 100t(A)【解析】由題圖可知，該交流電的周期為0.02 s，則頻率為50 Hz，角速度為100，最大值為20 A，則有效值為10 A，瞬時(shí)值表達(dá)式為：i20sin100t(A)，即BD正確【答案】BD2(xx廣東聯(lián)考)將正弦交流電經(jīng)過整流器處理后，得到的電流波形剛好去掉了半周，如圖所示，它的有效值是()A2 A B. AC. A D1 A【解析】該交變電流通過定值電阻R后，在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q2RTI2RT，解得I1 A，選項(xiàng)D正確【答案】D3在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線圈繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖甲所示，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的圖象如圖乙所示，則()At0.005 s時(shí)線圈平面與磁場(chǎng)方向平行Bt0.010 s時(shí)線圈的磁通量變化率最大C線圈產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)頻率為100 HzD線圈產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)有效值為311 V【解析】t0.005 s時(shí)線圈平面與磁場(chǎng)方向平行，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，選項(xiàng)A正確；t0.010 s時(shí)線圈的磁通量最大，變化率最小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；線圈產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)周期0.02 s，頻率為50 Hz，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；線圈產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)最大值為311 V，選項(xiàng)D錯(cuò)誤【答案】A4交流發(fā)電機(jī)在工作時(shí)產(chǎn)生的電壓的表達(dá)式為uUmsint，保持其他條件不變，使該線圈的轉(zhuǎn)速和匝數(shù)同時(shí)增加一倍，則此時(shí)電壓的變化規(guī)律變?yōu)?)A4Umsint B4Umsin2tC2Umsint DUmsint【解析】線圈的轉(zhuǎn)速和匝數(shù)同時(shí)增加一倍，則Um增加到原來的4倍，線圈的轉(zhuǎn)速增加一倍，則為原來的2倍，故電壓的變化規(guī)律變?yōu)?Umsin2t，選項(xiàng)B正確【答案】B5(多選)如圖所示，發(fā)電機(jī)內(nèi)部線圈處于磁鐵和圓柱形鐵芯之間的徑向磁場(chǎng)中，兩半邊間的過渡區(qū)域?qū)挾群苄?，可忽略不?jì)線圈的總匝數(shù)為N、總電阻為r，每匝線圈的面積為S，線圈所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.當(dāng)線圈以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，額定電壓為U、電阻為R的小燈泡在電路中恰能正常發(fā)光，則發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值是()ANBS B.NBSCU D.U【解析】根據(jù)題述線圈處于磁鐵和圓柱形鐵芯之間的徑向磁場(chǎng)中，當(dāng)線圈以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的交變電流為矩形波，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值為NBS，故選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；由閉合電路的歐姆定律可得EUrU，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確【答案】AD6.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u20sin(100t) V，則加在R2上的電壓有效值為()A10 V B20 VC15 V D5 V【解析】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【答案】D7.如圖所示，矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中可以分別繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸P1和P2以相同的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，下列說法正確的是()A線圈繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電流等于繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電流B線圈繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電動(dòng)勢(shì)小于繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電動(dòng)勢(shì)C線圈繞P1和P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)電流的方向相同，都是abcdD線圈繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)dc邊受到的安培力大于繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)dc邊受到的安培力【解析】由法拉第電磁感應(yīng)定律知，線圈繞軸P1、P2轉(zhuǎn)動(dòng)到題述位置時(shí)的電動(dòng)勢(shì)均為EBS，電流均為I，故A正確，B錯(cuò)誤；由右手定則知，此時(shí)感應(yīng)電流的方向?yàn)閍dcba，故C錯(cuò)誤；由FBIL，可知兩種情況下dc邊所受安培力相等，所以D錯(cuò)誤【答案】A8風(fēng)速儀的簡(jiǎn)易裝置如圖甲所示在風(fēng)力作用下，風(fēng)杯帶動(dòng)與其固定在一起的永磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中的感應(yīng)電流隨風(fēng)速的變化而變化風(fēng)速為v1時(shí)，測(cè)得線圈中的感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖乙所示；若風(fēng)速變?yōu)関2，且v2>v1，則感應(yīng)電流的峰值Im和周期T的變化情況是()AIm變大，T變小 BIm變大，T不變CIm變小，T變小 DIm不變，T變大【解析】由于線圈和永磁鐵不變，風(fēng)速增大時(shí)，轉(zhuǎn)速增大，磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率增大，故感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)增大，感應(yīng)電流增大；轉(zhuǎn)速增大，周期變小，故A正確【答案】A9.如圖所示為發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，其中N、S是永久磁鐵的兩個(gè)磁極，其表面呈半圓柱面狀M是圓柱形鐵芯，它與磁極柱面共軸，鐵芯上繞有矩形線框，可繞與鐵芯共軸的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)磁極與鐵芯間的磁場(chǎng)均勻輻射分布從圖示位置開始計(jì)時(shí)，當(dāng)線框勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，圖中能正確反映線框感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t的變化規(guī)律的是()【解析】矩形線框在均勻輻向磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，v始終與B垂直，由EBLv知E大小不變，方向周期性變化【答案】D10傳統(tǒng)的自行車發(fā)電機(jī)內(nèi)部電路如圖甲所示，驅(qū)動(dòng)軸一端與自行車車輪相連，另一端連接條形永久磁鐵，車輪轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，驅(qū)動(dòng)軸帶動(dòng)磁鐵在C形軟鐵芯之間勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)電機(jī)線圈兩端產(chǎn)生的交變電壓波形如圖乙所示已知波形圖中正負(fù)尖峰電壓分別為Um和Um，兩個(gè)相鄰正負(fù)尖峰電壓所對(duì)應(yīng)的時(shí)間差為t，發(fā)電機(jī)線圈匝數(shù)為n.下列判斷正確的是()A驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度2/tB線圈電壓的有效值UUm/2C穿過線圈磁通量變化率的最大值kmUm/nD相鄰兩個(gè)向上尖峰時(shí)間內(nèi)，線圈電壓的平均值UUm/2【解析】已知兩相鄰正負(fù)尖峰電壓對(duì)應(yīng)時(shí)間差為t，可得交變電流的周期T2t，驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度2/(2t)/t，A錯(cuò)誤；交變電流不是按正弦規(guī)律變化的，電壓最大值與有效值的關(guān)系不是UmU，B錯(cuò)誤；由法拉第電磁感應(yīng)定律得，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與磁通量變化率成正比，Umnkm，穿過線圈磁通量變化率的最大值kmUm/n，C正確；相鄰兩個(gè)向上尖峰時(shí)間內(nèi)，線圈電壓的平均值為Un/2t，線圈轉(zhuǎn)過一個(gè)完整周期，磁通量變化量為0，電壓平均值為0，D錯(cuò)誤【答案】C11.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邊沿如圖所示方向轉(zhuǎn)動(dòng)，規(guī)定線圈中電流沿abcda方向?yàn)檎较?，則從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()【解析】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?，故只有B項(xiàng)正確【答案】B二、非選擇題12.如圖所示，n50匝的矩形線圈abcd，邊長(zhǎng)ab20 cm，bc25 cm，放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.4 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞垂直于磁感線且通過線圈的中軸線OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)角速度50 rad/s，線圈的總電阻r1 ，外電路電阻R9 .試求：(1)線圈在圖示位置(線圈平面與磁感線平行)時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大??；(2)1 min時(shí)間內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量Q.【解析】(1)線圈在圖示位置產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，EmnBSnBabbc，代入數(shù)值得Em50 V.(2)線圈中產(chǎn)生正弦式電流，有效值I.在1 min內(nèi)R上產(chǎn)生的電熱QI2RtRt6.75103 J.【答案】(1)50 V(2)6.75103 J13電壓u120sintV，頻率為50 Hz的交變電流，把它加在激發(fā)電壓和熄滅電壓均為u060 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？(已知人眼的視覺暫留時(shí)間約為 s)【解析】(1)如圖所示，畫出一個(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，根據(jù)對(duì)稱性，一個(gè)周期內(nèi)霓虹燈不能發(fā)光的時(shí)間為4t1.當(dāng)uu060 V時(shí)，由u120sintV求得：t1 s再由對(duì)稱性知一個(gè)周期內(nèi)能發(fā)光的時(shí)間：tT4t1 s4 s 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 s2 400 s.(2)很明顯霓虹燈在工作過程中是忽明忽暗的，而熄滅的時(shí)間間隔只有 s(如圖中t2t3那段時(shí)間)，由于人的眼睛具有視覺暫留現(xiàn)象，而這個(gè)視覺暫留時(shí)間約為 s遠(yuǎn)大于 s，因此經(jīng)過燈光刺激的人眼不會(huì)因?yàn)槎虝旱南缍兴杏X【答案】(1)2 400 s(2)見解析14.(xx江蘇調(diào)研)如圖所示，面積S0.5 m2，匝數(shù)n100匝，內(nèi)阻r2.0 的矩形線圈放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.02 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，使它繞垂直于磁場(chǎng)的OO軸以角速度100 rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈通過電刷與一個(gè)阻值R20 的電阻連接，為交流電壓表求：(1)電阻R上的發(fā)熱功率；(2)線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過90的過程中，電阻R中通過的電荷量；(3)線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過60時(shí)，交流電壓表V的讀數(shù)【解析】(1)由題意知，交變電流電動(dòng)勢(shì)的最大值為EmnBS1000.020.5100 V314 V有效值E V222 V電阻R上的發(fā)熱功率PI2R2R220 W2103 W.(2)線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過90的過程中，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值為n，平均電流通過電阻R的電荷量qt聯(lián)立解得qnn代入數(shù)據(jù)，得q100C0.045 C.(3)交流電壓表的示數(shù)為有效值，且為外電阻R的分壓，UE，代入數(shù)據(jù)得U202 V.【答案】(1)2103 W(2)0.045 C(3)202 V