(课标通用版)2020版高考物理总复习精练:第十一章01第1讲交变电流的产生和描述精练(含解析).pdf
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1、第 1 页 共 10 页 1 第 1 讲 交变电流的产生和描述第 1 讲 交变电流的产生和描述 A 组 基础过关A 组 基础过关 1.一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生的电动势 e=200sin100t(V),那么( )2 A.该交变电流的频率是 100Hz B.当 t=0 时,线圈平面恰好与中性面垂直 C.当 t=s 时,e 达到峰值 1 200 D.该交变电流的电动势的有效值为 200V2 答案 C 由交变电流的电动势瞬时值表达式 e=nBSsint 可知,该交变电流的频率 f= 2 100 2 Hz=50Hz,选项A错误;在t=0时,电动势瞬时值为0,线圈平面恰好位于中性面处,选项B错误;
2、当t=s时, e 1 200 达到峰值 Em=200V,选项 C 正确;该交变电流的电动势的有效值 E=200V,选项 D 错误。2 Em 2 2.(2019 陕西榆林期末)矩形线圈的匝数为 50 匝,在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时,穿过线圈 的磁通量随时间的变化规律如图所示,下列结论正确的是( ) A.在 t=0.1s 和 t=0.3s 时,感应电动势最大 B.在 t=0.2s 和 t=0.4s 时,感应电动势改变方向 C.感应电动势的最大值是 50V D.在 t=0.4s 时,磁通量变化率最大,其值为 100Wb/s 第 2 页 共 10 页 2 答案 C 在 t=0.1s 和 t
3、=0.3s 时,穿过线圈的磁通量最大,此时感应电动势为零,电动势改变方向,选项 A、B 错误;感应电动势的最大值是 Em=NBS=Nm=500.2V=50V,选项 C 正确;在 t=0.4s 时, 2 T 2 0.4 穿过线圈的磁通量为零,但是磁通量变化率最大,其值为=BS=m=0.2Wb/s=Wb/s,选项D t 2 T 2 0.4 错误。 3.电阻 R1、R2与交流电源按照图甲所示方式连接,R1=10,R2=20。合上开关 S 后,通过电阻 R2的正弦 式交变电流 i 随时间 t 变化的情况如图乙所示。则( ) A.通过 R1的电流有效值是 1.2A B.R1两端的电压有效值是 6V C.
4、通过 R2的电流有效值是 1.2A2 D.R2两端的电压最大值是 6V2 答案 B 首先从 i-t 图像中找出交变电流的最大值,Im=0.6A,由正弦式交变电流最大值与有效值的2 关系 Im=I,可知有效值 I=0.6A,由于 R1与 R2串联,所以通过 R1、R2的电流有效值均为 0.6A,选项 A、C2 错;R1两端电压有效值为U1=IR1=6V,选项B对;R2两端电压最大值为U2m=ImR2=0.620V=12V,选项D22 错。 4.(多选)如图 1 所示,在匀强磁场中,一矩形金属线圈两次分别以不同的转速,绕与磁感线垂直的轴匀速 转动,产生的交变电动势图像如图 2 中曲线 a、b 所示
5、,则( ) 第 3 页 共 10 页 3 A.两次 t=0 时刻线圈平面均与中性面重合 B.曲线 a、b 对应的线圈转速之比为 23 C.曲线 a 表示的交变电动势频率为 25Hz D.曲线 b 表示的交变电动势有效值为 10V 答案 AC 由题图 2 知 t=0 时两次转动产生的瞬时电动势都等于零,故 A 正确。由图 2 知两次转动所产 生的交变电动势的周期之比 TaTb=23,再由周期与转速的关系 n= 得 nanb=32,故 B 错误。因 1 T Ta=410-2s,故 fa= =25Hz,C 正确。 因 Ema=15V,而 Em=NBS=,故 Emb= Ema=10V,Eb=5V,D
6、错误。 1 Ta 2NBS T Ta Tb Emb 2 2 5.一个匝数为 100、电阻为 0.5 的闭合线圈处于某一磁场中,磁场方向垂直于线圈平面,从某时刻起穿 过线圈的磁通量按如图所示规律变化,则线圈中产生的交变电流的有效值为( ) A.5A B.2A C.6AD.5A25 答案 B 01s 内线圈中产生的感应电动势 E1=n=1000.01V=1V,11.2s 内线圈中产生的感应电动 1 t1 势 E2=n=100V=5V,在一个周期内产生的热量 Q=Q1+Q2= t1+ t2=12J,根据交变电流有效值的定义 2 t2 0.01 0.2 E21 R E22 R 得电流有效值 I=2A,
7、故 B 正确,A、C、D 错误。 Q R(t1+ t2) 5 6.(多选)如图甲所示为风力发电的简易模型图,在风力的作用下,风叶带动与其固定在一起的永磁体转动, 转速与风速成正比。某一风速时,线圈中产生的正弦式电流如图乙所示,则( ) 第 4 页 共 10 页 4 甲 乙 A.电流的表达式为 i=0.6sin10t(A) B.永磁体的转速为 10r/s C.风速加倍时电流的表达式为 i=1.2sin10t(A) D.风速加倍时线圈中电流的有效值为A 32 5 答案 AD 由题图乙可知Im=0.6A,T=0.2s,=10rad/s,故电流的表达式为i=0.6sin10t(A),A正 2 T 确;
8、永磁体的转速为 n= =5r/s,B 错误;风速加倍时转速加倍,根据 Em=NBS=NBS2n 可知感应电动势加 1 T 倍,形成的电流加倍,故电流表达式变为 i=1.2sin20t(A),C 错误;风速加倍时,Im=1.2A,有效值 I= Im 2 A,D 正确。 32 5 7.如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度为 B。电阻为 R、半径为 L、圆心角为 45的 扇形闭合导线框绕垂直于纸面的 O 轴以角速度 匀速转动(O 轴位于磁场边界)。 则线框内产生的感应电 流的有效值为( ) A.B.C.D. BL2 2R 2BL 2 2R 2BL 2 4R BL2 4R 第 5 页 共
9、 10 页 5 答案 D 扇形闭合导线框切割磁感线的有效长度始终是半径 L,平均速度 v=,导线框进磁场和出磁场 L 2 时有感应电流产生,由法拉第电磁感应定律和有效值的定义有:E=, =I2RT,可得 I=,故 D 正 BL2 2 E2 R T 4 BL2 4R 确,A、B、C 错误。 8.(2018 江西八校联考)将硬导线中间一段折成半圆形,使其半径为 R,让它在磁感应强度为 B、方向如图 所示的匀强磁场中绕轴 MN 匀速转动。 导线在 a、 b 两处通过电刷与外电路连接,外电路接有额定功率为 P、 电阻为 r 的小灯泡并正常发光。电路中除灯泡外,其余部分的电阻不计,则下列说法中正确的是
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