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高考物理总复习10.1交变电流的产生和描述课时作业新人教版选修3_2

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【与名师对话】高考物理总复习10.1交变电流的产生和描述课时作业新人教版选修3-21.如图中各图面积均为S的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动,能产生正弦交变电动势e=BSωsinωt的图是(  )解析:线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴(轴在线圈所在平面内)匀速转动,产生的正弦交变电动势为e=BSωsinωt,由这一原则判断,A图和C图符合要求;B图中的转轴不在线圈所在平面内;D图转轴与磁场方向平行,而不是垂直.故A、C正确.答案:AC2.(2022·云南省昆明市高三调研测试)在匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转动轴匀速转动,如图甲所示.产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示.则下列说法正确的是(  )A.t=0.01s时穿过线框的磁通量最小B.该交变电动势的有效值为11VC.该交变电动势的瞬时值表达式为e=22sin(100πt)VD.电动势瞬时值为22V时,线圈平面与中性面的夹角为45°解析:由e-t图可知,t=0.01s时线圈中产生的电动势为0,此时线圈处在中性面位置,磁通量应该是最大的,选项A错误;正弦式交流电的有效值为E=,该交变电动势的有效值为22V,选项B错误;由e-t图可得e随时间的变化规律,该交变电动势的瞬时值表达式为e=22sin(100πt)V,选项C正确;若e=22sinθ=22V,可得线圈平面与中性面的夹角θ为45°,选项D正确.答案:CD3.(2103·莆田市高中毕业班教学质量检查)矩形金属线圈共10匝,在匀强磁场中绕垂直磁场方向的转轴匀速转动,线圈中产生的电动势e随时间t变化的情况如图所示,下列说法中正确的是(  )A.此交流电的频率为0.5HzB.此交流电的电动势有效值为2VC.t=0.01s时,线圈所在平面与磁场方向平行D.穿过线圈的最大磁通量为Wb解析:由图知T=0.02s,频率f==50Hz,选项A错误;交流电动势的最大值为2V,有效值U==V,选项B错误;t=0.01s时,感应电动势e6\n=0,线圈处于中性面,与磁场方向垂直,选项C正确;穿过线圈的最大磁通量φm,Em=NBSw=Nφmw,φm===Wb,选项D正确.答案:D4.一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动,穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图甲所示,则下列说法正确的是(  )A.t=0时刻,线圈平面与中性面垂直B.t=0.01s时刻,Φ的变化率最大C.t=0.02s时刻,交流电动势达到最大D.该线圈产生的交流电动势的图象如图乙所示解析:由Φ-t图知,t=0时,Φ最大,即线圈处于中性面位置,此时e=0,故A、D两项错误;由图知T=0.04s,在t=0.01s时,Φ=0,最大,e最大,则B项正确;在t=0.02s时,Φ最大,=0,e=0,则C项错误.答案:B5.(2022·温州适应性测试)面积为S的两个电阻相同的线圈,分别放在如图所示的磁场中,图甲中是磁感应强度为B0的匀强磁场,线圈在磁场中以周期T绕OO′轴匀速转动,图乙中磁场变化规律为B=B0cos,从图示位置开始计时,则(  )A.两线圈的磁通量变化规律相同B.两线圈中感应电动势达到最大值的时刻不同C.经相同的时间t(t>T),两线圈产生的热量相同D.从此时刻起,经T/4时间,流过两线圈横截面的电荷量相同解析:甲:Φ甲=B0Scosωt,乙:Φ乙=BScosωt=B0Scosωt,故磁通量变化率相同,又E=,所以电动势变化规律也相同,故甲、乙两种情况电动势最大值出现时刻及有效值、平均值均相同.答案:ACD6.(2022·汕头市普通高中高三教学质量测评(二))面积为S的矩形线圈与外部电阻连接成闭合回路,线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动,如图,则(  )A.矩形线圈将产生交变电流B.在图示位置时,通过线框的磁通量为BSC.线框由图示位置转过90°时,电流方向即将改变D.在图示位置时,线框产生的感应电流为零6\n解析:矩形线圈绕垂直磁场的轴在磁场中匀速转动将产生交变电流,选项A正确,在图示位置,磁通量为0,选项B错误;线圈由图示位置转过90°时,电流为0,电流方向即将改变,选项C正确,选项D错误.答案:AC7.(2022·武汉市高中毕业生调研测试)图甲、图乙分别表示两种电压的波形,其中图甲所示的电压按正弦规律变化,图乙所示的电压是正弦函数的一部分.下列说法正确的是(  )A.图甲、图乙均表示交流电B.图甲所示电压的瞬时值表达式为u=20sin100πt(V)C.图乙所示电压的有效值为20VD.图乙所示电压的有效值为10V解析:根据交变电流的定义,图甲、图乙均表示交流电,图甲中Um=20V,T=2×10-2s,ω=2π/T=100πrad,故电压的瞬时值表达式为u=20sin100πt(V),选项A、B正确;根据有效值的定义得:=T,解得图乙所示电压的有效值U=10V,选项D正确,选项C错误.答案:ABD8.(2022·天津市十二所重点学校高三联考)如图所示,单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中,线框面积为S,电阻为R.线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度ω从中性面开始匀速转动,下列说法正确的是(  )A.转过时,线框中的电流方向为abcdaB.线框中感应电流的有效值为C.从中性面开始转过的过程中,通过导线横截面的电荷量为D.线框转一周的过程中,产生的热量为解析:由楞次定律知转过时,线框中的电流方向为adcba,选项A错误;线框中感应电动势的最大值Um=BSω,有效值U==.感应电流的有效值I==,选项B正确;从中性面转过的过程中,通过导线横截面的电荷量q==,选项C正确;线框转一周的过程中产生的热量Q=t=×=,选项D错误.答案:BC6\n9.(2022·陕西五校)一个闭合的矩形线圈放在匀强磁场中匀速转动,角速度为ω时,线圈中产生的交变电动势的最大值为E0,周期为T0,外力提供的功率为P0.若使线圈转动的角速度变为2ω,线圈中产生的交变电动势的最大值为E,周期为T,外力提供的功率为P.则E、T和P的大小为(  )A.E=2E0,T=T0,P=2P0B.E=E0,T=T0,P=2P0C.E=2E0,T=T0,P=2P0D.E=2E0,T=T0,P=4P0解析:设线圈为N匝,面积为S,所在区域磁感应强度为B,当角速度为ω时,产生的最大感应电动势E0=NBSω,周期T0=,外力提供的功率P0===.当角速度为2ω时,产生的最大感应电动势E=2NBSω=2E0,周期T===T0,外力提供的功率P===4P0.故D正确.答案:D10.将硬导线中间一段折成不封闭的正方形,每边长为l,它在磁感应强度为B、方向如右图所示的匀强磁场中匀速转动,转速为n,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,灯泡的电阻应为(  )A.B.C.D.解析:单匝正方形线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动,将产生正弦式电流,则电动势的最大值Em=Bl2ω=2πnBl2,其有效值E==,计算小灯泡的额定功率P要用其有效值,即P=.R==,故只有B选项正确.答案:B11.下图甲所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图,其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动,线圈的匝数n=100匝、电阻r=10Ω,线圈的两端经集流环与电阻R连接,电阻R=90Ω,与R并联的交流电压表为理想电表.在t=0时刻,线圈平面与磁场方向平行,穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按下图乙所示正弦规律变化.求:6\n(1)交流发电机产生的电动势的最大值;(2)电路中交流电压表的示数.解析:(1)交流发电机产生的电动势的最大值Em=nBSω 而Φm=BS,ω=,所以Em=由Φ-t图线可知:Φm=2.0×10-2Wb,T=6.28×10-2s 所以Em=200V.(2)电动势的有效值E=Em=100V由闭合电路的欧姆定律,电路中电流的有效值为I==A 交流电压表的示数为U=IR=90V≈127V.答案:(1)200V (2)127V12.(2022·江西质量监测)如下图甲所示是某同学设计的一种振动发电装置的示意图,它的结构是一个套在辐向形永久磁铁槽中的半径为r=0.10m、匝数n=20匝的线圈,磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右视图如下图乙所示).在线圈所在位置磁感应强度B的大小均为B=T,线圈的电阻为R1=0.50Ω,它的引出线接有R2=9.5Ω的小电珠L.外力推动线圈框架的P端,使线圈沿轴线做往复运动,便有电流通过小电珠.当线圈运动速度v随时间t变化的规律如下图丙所示时(摩擦等损耗不计).求:(1)小电珠中电流的最大值;(2)电压表的示数;(3)t=0.1s时外力F的大小;(4)在不改变发电装置结构的条件下,要使小电珠的功率提高双倍,可采取什么办法(至少说出两种方法)?解析:(1)由题意及法拉第电磁感应定律知道,由于线圈在磁场中做往复运动,产生的感应电动势的大小符合正弦曲线变化规律,线圈中的感应电动势的最大值为:Em=nBlv=nB2πrvm,电路总电阻为:R1+R2,那么小电珠中电流的最大值为Im==A=0.16A.(2)电压表示数为有效值U==ImR2=×0.16×9.5V=0.76V≈1.07V.(3)当t=0.1s也就是时,外力F的大小为F=nB2πrIm=vm=0.128N.(4)提高vm 用变压器答案:(1)0.16A (2)1.07V (3)0.128N6\n(4)提高vm 用变压器6

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发布时间:2022-08-25 22:47:52 页数:6
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文章作者:U-336598

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