2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十三章 第1講交變電流的產(chǎn)生和描述電感和電容對交變電流的作用課時作業(yè)一、選擇題(本大題共10小題,每小題7分,共70分。每小題至少一個答案正確,選不全得3分)1.矩形線圈繞垂直勻強(qiáng)磁場磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動,當(dāng)線圈通過中性面時,下列說法正確的是()A.穿過線圈的磁通量最大,線圈中感應(yīng)電動勢最大B.穿過線圈的磁通量最大,線圈中感應(yīng)電動勢等于零C.線圈中感應(yīng)電流最大,方向?qū)⒏淖僁.線圈中感應(yīng)電流等于零,方向?qū)⒏淖?.(xx桂林模擬)交流發(fā)電機(jī)在工作時的電動勢為e=E0sint,若將其電樞的轉(zhuǎn)速提高1倍,其他條件不變,則其電動勢變?yōu)?)A.E0sinB.2E0sinC.E0sin2tD.2E0sin2t3.處在勻強(qiáng)磁場中的矩形線圈abcd以恒定的角速度繞ab邊轉(zhuǎn)動,磁場方向平行于紙面并與ab垂直。在t=0時刻,線圈平面與紙面重合(如圖),線圈的cd邊離開紙面向外運動。若規(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隨時間t變化的圖線是()4.(xx青島模擬)一交流電壓為u=100sin100tV,由此表達(dá)式可知()A.用電壓表測該電壓,其示數(shù)為100VB.該交流電壓的周期為0.02sC.將該電壓加在“100V100 W”的燈泡兩端,燈泡的實際功率小于100WD.t=s時,該交流電壓的瞬時值為50V5.如圖所示的電路中,A是熔斷電流I0=2A的保險絲,R是可變電阻,S是交流電源。交流電源的內(nèi)阻不計,其電動勢隨時間變化的規(guī)律是e=220sin314tV。為了不使保險絲熔斷,可變電阻的阻值應(yīng)該大于()A.110B.110C.220D.2206.(xx太原模擬)如圖所示,圖線a是線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動時所產(chǎn)生的正弦交流電的圖像,當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后,所產(chǎn)生的正弦交流電的圖像如圖線b所示,以下關(guān)于這兩個正弦交流電的說法錯誤的是()A.在圖中t=0時刻穿過線圈的磁通量均為零B.線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為32C.交流電a的瞬時值為u=10sin5t(V)D.交流電b的最大值為V7.如圖甲、乙分別表示兩種電壓的波形,其中圖甲所示電壓按正弦規(guī)律變化。下列說法正確的是()A.圖甲表示交流電,圖乙表示直流電B.兩種電壓的周期相等C.兩種電壓的有效值相等D.圖甲所示電壓的瞬時值表達(dá)式為u=311sin100tV8.一只矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動,穿過線圈的磁通量隨時間變化的圖像如圖甲所示,則下列說法正確的是()A.t=0時刻,線圈平面與中性面垂直B.t=0.01 s時刻,的變化率最大C.t=0.02 s時刻,交流電動勢達(dá)到最大D.該線圈產(chǎn)生的交流電動勢的圖像如圖乙所示9.如圖所示,在電路兩端加上正弦交流電,保持電壓有效值不變,使頻率增大,發(fā)現(xiàn)各燈的亮暗情況是:燈1變亮,燈2變暗,燈3不變,則M、N、L中所接元件可能是()A.M為電阻,N為電容器,L為電感線圈B.M為電感線圈,N為電容器,L為電阻C.M為電容器,N為電感線圈,L為電阻D.M為電阻,N為電感線圈,L為電容器10.(xx梧州模擬)實驗室里的交流發(fā)電機(jī)可簡化為如圖所示的模型,正方形線圈在水平勻強(qiáng)磁場中,繞垂直于磁感線的OO軸勻速轉(zhuǎn)動。今在發(fā)電機(jī)的輸出端接一個電阻R和理想電壓表,并讓線圈每秒轉(zhuǎn)25圈,讀出電壓表的示數(shù)為10V。已知R=10,線圈電阻忽略不計,下列說法正確的是()A.線圈平面與磁場平行時,線圈中的瞬時電流為零B.從線圈平面與磁場平行開始計時,線圈中感應(yīng)電流瞬時值表達(dá)式為i=sin50tAC.流過電阻R的電流每秒鐘方向改變25次D.電阻R上的熱功率等于10 W二、計算題(本大題共2小題,共30分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要注明單位)11.(12分)一個交流發(fā)電機(jī)矩形線圈abcd共50匝,ab=0.2m,bc=0.1m,總電阻r=10,它在B=0.5T的勻強(qiáng)磁場中從磁通量最大位置開始以100r/s的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動。外電路接有R=40的電阻。當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過周期時,求外電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q。12.(能力挑戰(zhàn)題)(18分)如圖所示,勻強(qiáng)磁場B=0.1T,所用矩形線圈的匝數(shù)N=100,邊長ab=0.2m,bc=0.5m,以角速度=100rad/s繞OO軸勻速轉(zhuǎn)動。當(dāng)線圈平面通過中性面時開始計時,試求:(1)線圈中感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式;(2)由t=0至t=過程中的平均電動勢的大小;(3)該交變電流的電動勢有效值是多少?答案解析1.【解析】選B、D。當(dāng)線圈通過中性面時,垂直于磁場,穿過線圈的磁通量最大,但磁通量的變化率為零,線圈中感應(yīng)電動勢等于零,電流方向?qū)⒏淖?選項B、D正確。2.【解析】選D。轉(zhuǎn)速提高1倍,也就是角速度變?yōu)?,由e=nBSsint得選項D對。3.【解析】選C。分析交變電流的圖像問題應(yīng)注意圖線上某一時刻對應(yīng)的線圈在磁場中的位置,將圖線描述的變化過程對應(yīng)到線圈所處的具體位置是分析的關(guān)鍵,線圈在圖示位置時磁通量為零,但感應(yīng)電流為最大值;再由楞次定律可判斷線圈在轉(zhuǎn)過90的過程中,感應(yīng)電流為正,故選項C正確。4.【解析】選A、B。電壓有效值為100V,故用電壓表測該電壓,其示數(shù)為100V,A項正確;=100rad/s,則周期T=0.02s,B項正確;該電壓加在“100 V 100 W”的燈泡兩端,燈泡恰好正常工作,C項錯;t=s代入瞬時值表達(dá)式得電壓的瞬時值為100 V,D項錯。5.【解析】選B。該交變電流電動勢的有效值為U=V=220 V,故電阻的最小阻值Rmin=110。6.【解析】選A。由題圖可知t=0時刻感應(yīng)電動勢為零,穿過線圈的磁通量最大,選項A錯誤;由題圖可知Ta=0.4s,Tb=0.6s,線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比nanb=TbTa=32,選項B正確;交流電a的瞬時值為u=Umsin(t),得u=10sin5t(V),選項C正確;感應(yīng)電動勢最大值Um=NBS=NBS(),所以UmaUmb=TbTa,交流電b的最大值為V,選項D正確?！究偨Y(jié)提升】根據(jù)交變電流的圖像可以確定的量(1)電流最大值;(2)周期T和頻率f;(3)不同時刻交流電的瞬時值;(4)線圈處于中性面和電流最大值對應(yīng)的時刻;(5)任意時刻線圈的位置和磁場的夾角。7.【解析】選B、D。因圖像的縱坐標(biāo)上電壓的正負(fù)表示電壓的方向,因此兩圖均為交流電,A錯;兩圖像的周期都是210-2s,故B對;對于正弦交流電才有U有效=,雖然兩圖的峰值相同,但圖乙非正弦(余弦)交流電,不適用上式有效值的求法,故C錯;正弦交流電電壓瞬時值的表達(dá)式為u=Umsint,由圖甲可知Um=311V,T=210-2s,可得=100,代入上式得u=311sin100tV,故D對。8.【解析】選B。由-t圖知,t=0時,最大,即線圈處于中性面位置,此時e=0,故A、D兩項錯誤;由圖知T=0.04 s,在t=0.01 s時,=0,最大,e最大,則B項正確;在t=0.02 s時,最大,=0,e=0,則C項錯誤?！咀兪絺溥x】矩形線框在勻強(qiáng)磁場內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動過程中,線框輸出的交流電壓隨時間變化的圖像如圖所示,下列說法中正確的是()A.交流電壓的有效值為36VB.交流電壓的最大值為36V,頻率為0.25 HzC.2 s末線框平面垂直于磁場,通過線框的磁通量最大D.1 s末線框平面垂直于磁場,通過線框的磁通量變化最快【解析】選B、C。由線框輸出的交流電壓隨時間變化圖像可知,交流電壓的最大值為36V,頻率為0.25 Hz,B正確;有效值則為36V,A錯誤;2 s末線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為零,所以此時線框平面垂直于磁場,C正確;1 s末線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大,此時線框平面平行于磁場,通過線框的磁通量變化最快,D錯誤。9.【解題指南】解答本題應(yīng)把握以下兩點:(1)電阻不隨交變電流頻率的變化而改變。(2)交變電流頻率增加,感抗增大而容抗減小?！窘馕觥窟xC。當(dāng)交變電流的頻率增大時,線圈的感抗變大,電容器的容抗變小,由燈1變亮,燈2變暗可知M為電容器,N為電感線圈,而電阻與交變電流的頻率無關(guān),故L為電阻,C正確。10.【解析】選D。線圈平面與磁場平行時,線框切割磁場的兩邊正好垂直切割,此時感應(yīng)電流最大,A錯。由題意得Em=10V,f=25Hz,i=cos50tA,B項錯。電流方向每秒改變50次,C錯。PR=10W,D項正確。11.【解析】線圈轉(zhuǎn)動的過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值為Em=nBS=500.50.20.1200V=314 V(3分)有效值為E=222V(3分)由歐姆定律可知,通過R的電流I=4.44 A(3分)t=T=2.510-3s在R上產(chǎn)生的焦耳熱為Q=I2Rt=1.97J。(3分)答案：1.97J12.【解析】(1)感應(yīng)電動勢的瞬時值e=NBSsint,由題意可知:S=0.20.5m2=0.1m2(2分)Em=NBS=1000.10.1100V=314 V(3分)所以e=314sin100tV(3分)(2)用=N計算t=0至t=過程中的平均電動勢=N=N=(3分)即=NBS(2分)代入數(shù)值得=200V(1分)(3)電動勢有效值E=(2分)又Em=NBS代入數(shù)據(jù)得E=222V(2分)答案：(1)e=314sin100tV(2)200V(3)222 V