2021版高考物理一轮复习课时规范练34交变电流的产生及其描述 WORD版含解析.docx

1、课时规范练34交变电流的产生及其描述 基础对点练1.(交变电流的产生及变化规律)(2019四川资阳模拟)如图甲所示,矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴OO匀速转动,产生的感应电动势e随时间t的变化曲线如图乙所示。若外接电阻的阻值R=9 ,线圈的电阻r=1 ,则下列说法正确的是()A.线圈角速度为100 rad/sB.0.01 s末穿过线圈的磁通量最大C.通过线圈的最大电流为10 AD.电压表的示数为90 V2.(交变电流的产生及变化规律)(2019江西上饶期中)如图甲所示,一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO以恒定的角速度转动。当从线圈平面与磁场方向平行时开始计时,线圈

2、中产生的交变电流按照图乙所示的余弦规律变化,则在t=2时刻()A.线圈中的电流最大B.穿过线圈的磁通量为零C.线圈所受的安培力为零D.穿过线圈磁通量的变化率最大3.(有效值)(2019云南玉溪模拟)如图所示的交变电流由正弦式电流的一半和反向脉冲电流组合而成,其有效值为()A.2 AB.303 AC.2 AD.103 A4.(有效值)一个电阻分别通过四种不同形式的电流,电流随时间变化的情况如下图所示,在相同时间内电阻产生热量最大的是()5.(多选)(“四值”问题)(2019福建马尾区模拟)如图所示,在匀强磁场中转动的单匝线圈电阻为1 ,外接电阻R=9 ,线圈匀速转动的周期为T=0.2 s,从线圈

3、中性面开始计时,理想交流电流表的读数为2 A,那么()A.穿过线圈的最大磁通量为22 WbB.任意时刻线圈中的感应电动势为e=202sin 20t(V)C.在线圈转过90的过程中,外接电阻产生的焦耳热为1.8 JD.在线圈转动90的过程中,通过电阻R的电荷量为22 C6.(“四值”问题)(2019福建福州期中)如图所示,单匝矩形线圈放置在磁感应强度为B的匀强磁场中,以恒定的角速度绕ab边转动,磁场方向垂直于纸面向里,线圈所围面积为S,线圈导线的总电阻为R,t=0时刻线圈平面与磁场垂直。则()A.线圈中感应电动势瞬时值表达式为e=BScos tB.线圈中电流的有效值为I=BSRC.线圈转过180

4、通过的电荷量为零D.线圈消耗的电功率为P=(BS)22R素养综合练7.(2019广东汕头模拟)交流发电机线圈电阻r=1 ,用电器电阻R=9 ,电压表示数为9 V,如图所示,那么该交流发电机()A.电动势的峰值为10 VB.电动势的有效值为9 VC.交流发电机线圈通过中性面时电动势的瞬时值为102 VD.交流发电机线圈自中性面转过90的过程中的平均感应电动势为202 V8.(2019广东赵秀区一模)如图所示,两根间距为202 cm的无限长光滑金属导轨,电阻不计,其左端连接一阻值为10 的定值电阻,两导轨之间存在着磁感应强度为1 T的匀强磁场,磁场边界虚线为正弦曲线的一部分,一阻值为10 的光滑导

5、体棒,在外力作用下以10 m/s的速度匀速向右运动(接触电阻不计),交流电压表和交流电流表均为理想电表,则()A.回路中产生的是正弦式交变电流B.电压表的示数是2 VC.导体棒运动到图示虚线位置时,电流表示数为零D.导体棒上消耗的热功率为0.2 W9.(2019山东潍坊模拟)如图所示为某小型交流发电机的示意图,其矩形线圈abcd的面积为S=0.03 m2,共有10匝,线圈总电阻为r=1 ,线圈处于磁感应强度大小为22 T的匀强磁场中,可绕与磁场方向垂直的固定对称轴OO转动,线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路电阻R=9 的连接。在外力作用下线圈以10 rad/s绕轴OO匀速转动时,下列说

6、法中正确的是()A.电阻R的发热功率是3.6 WB.交流电流表的示数是0.6 AC.用该交流发电机给电磁打点计时器供电时,打点的时间间隔一定为0.02 sD.如果将电阻R换成标有“6 V3 W”字样的小灯泡,小灯泡能正常工作10.无线充电技术的发展给用户带来了极大的方便,可应用于手机、电脑、智能穿戴、智能家居、医疗设备、电动汽车等充电,如图甲所示为手机无线充电工作原理的示意图,由送电线圈和受电线圈组成。已知受电线圈的匝数为n=50匝,电阻r=1.0 ,在它的c、d两端接一阻值R=9.0 的电阻。设在受电线圈内存在与线圈平面垂直的磁场,其磁通量随时间按图乙所示,可在受电线圈中产生电动势最大值为2

7、0 V的正弦交流电,设t=0时磁场竖直向上。求:(1)在t=10-3 s时,受电线圈中产生电流的大小;c、d两端哪端电势高?(2)在一个周期内,电阻R上产生的热量;(3)从t1到t2时间内,通过电阻R的电荷量。11.(2019河南开封模拟)如图所示,一个半径为r的半圆形线圈,以直径ab为轴匀速转动,转速为n,ab的左侧有垂直于纸面向里(与ab垂直)的匀强磁场,磁感应强度为B。M和N是两个集流环,负载电阻为R,线圈、电流表和连接导线的电阻不计,求:(1)感应电动势的最大值;(2)从图示位置起转过14周期的时间内负载电阻R上产生的热量;(3)从图示位置起转过14周期的时间内通过负载电阻R的电荷量;

8、(4)电流表的示数。参考答案课时规范练34交变电流的产生及其描述1.C由乙图可知,线圈转动的周期T=0.04 s,故=2T=50 rad/s,故A项错误;0.01 s末,线圈产生的感应电动势最大,此时线圈处于与中性面垂直位置,穿过线圈的磁通量为零,最小,故B项错误;根据闭合电路的欧姆定律可知Im=EmR+r=1009+1 A=10 A,故C项正确;电压表测量的是有效值,故U=Im2R=452 V,故D项错误。2.C该交变电流的周期为T=2,在t=2时刻,即t=T4时刻,由线圈中产生的交变电流图象可知,感应电流大小为零,故A错误;在t=2时刻,感应电流大小为零,则知感应电动势为零,由法拉第电磁感

9、应定律知磁通量变化率也为零,线圈与磁场垂直,磁通量为最大,故B、D错误;在t=2时刻,感应电流大小为零,由公式F=BIL知线圈所受的安培力为零,故C正确;故选C。3.B设交变电流的有效值为I,周期为T,电阻为R。则根据有效值的定义可得I2RT=222R13T+22R23T,解得I=303 A。4.D选项A、B中交变电流的有效值都为2 A,选项C中恒定电流的大小为1.5 A,选项D中交变电流的有效值为2 A,根据热量的表达式Q=I2Rt得出选项D正确。5.AC电流表的读数2 A为有效值,则电流的最大值为Im=2I有效=22 A,Em=Im(R+r)=202 V,又Em=m,=2T,所以m=22

10、Wb,故选项A正确;任意时刻线圈中的感应电动势为e=202sin 10t(V),故选项B错误;线圈转过90时,外接电阻产生的焦耳热为Q=I有效2Rt=1.8 J,故选项C正确;从中性面开始计时,转动90的过程中,感应电动势的平均值为E=t,I=ER+r,q=It=25 C,故选项D错误。6.D线圈中感应电动势瞬时值表达式为:e=BSsin t,故A错误;线圈中电流的最大值为:Im=BSR,有效值为:I=Im2=BS2R,故B错误;线圈转过180感应电动势的平均值为:E=t=2BSt,通过的电荷量为:q=It=ERt=R=2BSR,故C错误;P=I2R=BS2R2R=(BS)22R,故D正确。7

11、.D用电器电阻R=9 ,电压表示数为9 V,则电路中的电流I=UR=99 A=1 A,所以,电路中的电动势E=I(R+r)=1(1+9) V=10 V。电压表的读数是交流电的有效值,所以10 V是电路中电动势的有效值,其最大值Em=2E=102 V,故A、B项错误;由交流电的产生与变化的规律可知,当线圈处于中性面时,线圈中的瞬时值电动势为零,故C项错误;线圈自中性面转过90的过程中的平均感应电动势为E=t=BS2=202 V,故D正确。8.A由磁场边界虚线为正弦曲线的一部分,可知导体棒切割磁感线产生正弦式交变电流,故选项A正确;感应电动势最大值Em=BLmv=22 V,电压表测得的是有效值,即

12、为U=RR+rE=1 V,故选项B错误;电流表测得的是有效值,所以导体棒运动到图示虚线位置时,电流表示数恒定,不为0,故选项C错误;导体棒上消耗的热功率为P=Ur2r=1210 W=0.1 W,故选项D错误。9.B感应电动势最大值Em=nBS=1022100.03 V=62 V,电动势有效值E=Em2=6 V;电路中的电流有效值I=ER+r=69+1 A=0.6 A,则交流电流表的示数是0.6 A,选项B正确;电阻R的发热功率是PR=I2R=3.24 W,选项A错误;交流电的周期T=2=210 s=0.2 s,则用该交流发电机给电磁打点计时器供电时,打点的时间间隔一定为0.2 s,选项C错误;

13、如果将电阻R换成标有“6 V3 W”字样的小灯泡,灯泡的电阻RL=U2P=363 =12 ,灯泡两端的电压UL=ERL+rRL=612+112 V=5.54 V,故小灯泡不能正常工作,选项D错误。10.答案 (1)2.0 Ac端电势高(2)5.710-2 J(3)210-3 C解析 (1)由图乙知t=10-3 s时受电线圈中产生的电动势最大,为Em=20 V线圈中产生感应电流的大小为It=Im=EmR+r=2.0 A由楞次定律可以得到此时c端电势高(2)通过电阻电流的有效值为I=Im2=2 A电阻在一个周期内产生的热量Q=I2RT=5.710-2 J(3)线圈中感应电动势的平均值E=nt通过电

14、阻电流的平均值为I=ER+r通过电阻的电荷量q=It由题图乙知,在T43T4的时间内,=410-4 Wb解得q=nR+r=210-3 C11.答案 (1)2Bnr2(2)4B2nr48R(3)Br22R(4)2r2nB2R解析 (1)线圈绕轴转动时,在电路中产生如图所示的交变电流。此交变电流的最大值为Em=BS=Br222n=2Bnr2。(2)在转过14周期的时间内,线圈一直切割磁感线,则产生的热量Q=(Em2)2RT4=4B2nr48R。(3)在转过14周期的时间内,电动势的平均值E=t通过R的电荷量q=It=ERt=R=Br22R。(4)根据电流的热效应,在一个周期内Q=I2RT=(Em2)2RT2故电流表的示数为I=2r2nB2R。