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2019-2020年高三物理一輪復習第十章交變電流傳感器29交變電流的產生和描述課時達標 1．(xx山東卷)如圖甲，R0為定值電阻，兩金屬圓環(huán)固定在同一絕緣平面內．左端連接在一周期為T0的正弦交流電源上，經二極管整流后，通過R0的電流i始終向左，其大小按圖乙所示規(guī)律變化．規(guī)定內圓環(huán)a端電勢高于b端時，a、b間的電壓為uab為正，下列uabt圖象可能正確的是(　　) 答案：C 解析：由題知通過外圓環(huán)的電流方向始終是順時針方向，大小做周期性變化．分析0.5T0時間內，前0.25T0電流增加，由楞次定律可以判斷出通過內圓環(huán)電流逆時針，此時a端電勢高于b端，后0.25T0電流減少，由楞次定律可以判斷出通過內圓環(huán)電流順時針，此時a端電勢低于b端．每個0.5T0時間內都是同樣的變化規(guī)律，故C項正確． 2．交流發(fā)電機在工作時產生的電壓的表達式為u＝Um sin ωt，保持其他條件不變，使該線圈的轉速和匝數同時增加一倍，則此時電壓的變化規(guī)律變?yōu)?　　) A．4Um sin ωt B．4Um sin 2ωt C．2Um sin ωt D．Um sin ωt ．答案：B 解析：線圈的轉速和匝數同時增加一倍，則Um增加到原來的4倍，線圈的轉速增加一倍，則ω為原來的兩倍，故電壓的變化規(guī)律變?yōu)?Um sin 2ωt，選項B正確． 3．一個邊長為6 cm的正方形金屬線框置于勻強磁場中，線框平面與磁場垂直，電阻為0.36 Ω.磁感應強度B隨時間t的變化關系如圖所示，則線框中感應電流的有效值為 (　　) A.l0－5A B.10－5 A C.10－5A D.10－5A 答案：B 解析：由法拉第電磁感應定律和歐姆定律可得0～3 s內產生的感應電流I1＝210－5 A，3～5 s內產生的感應電流I2＝310－5 A，且與0～3 s內方向相反，于是可作出i隨時間t變化的圖象如圖所示． 由有效值的定義得IRt1＋IRt2＝I2Rt，代入數據可得I＝10－5 A，故B選項正確． 4．(多選)某小型發(fā)電機產生的交變電動勢為e＝50sin 100πt(V)．對此電動勢，下列表述正確的有 (　　) A．最大值是50 V B．頻率是100 Hz C．有效值是25 V D．周期是0.02 s 答案：CD 解析：交變電動勢e＝Emsin ωt＝50sin100πt(V)，故電動勢最大值是50 V，有效值是25 V，又ω＝2πf＝＝100π，故頻率是50 Hz，周期是0.02 s，選項C、D正確． 5．如圖所示電路，電阻R1與電阻R2阻值相同，都為R，和R1并聯的D為理想二極管(正向電阻可看做零，反向電阻可看做無窮大)，在A、B間加一正弦交變電壓u＝20sin 100πt(V)，則加在R2上的電壓的有效值為(　　) A．10 V B．20 V C．15 V D．5 V 答案：D 解析：根據有效值的定義可得＋＝T, 解得加在R2上的電壓的有效值U＝5 V，D項正確． 6．將硬導線中間一段折成不封閉的正方形，每邊長為l，它在磁感應強度為B、方向如圖所示的勻強磁場中勻速轉動，轉速為n，導線在a、b兩處通過電刷與外電路連接，外電路接有額定功率為P的小燈泡并正常發(fā)光，電路中除燈泡外，其余部分的電阻不計，燈泡的電阻應為(　　) A. B. C. D. 答案：B 解析：導線轉動過程中產生正弦交流電，其最大值為Em＝2πnBl2，根據小燈泡正常發(fā)光，有P＝()2，解得R＝，B項正確． 7．實驗室里的交流發(fā)電機可簡化為如圖所示的模型，正方形線圈在水平勻強磁場中，繞垂直于磁感線的OO′軸勻速轉動．今在發(fā)電機的輸出端接一個電阻R和理想電壓表，并讓線圈每秒轉25圈，讀出電壓表的示數為10 V．已知R＝10 Ω，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，線圈中感應電流瞬時值表達式為i＝sin 50πt A C．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 答案：D 解析：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，瞬時感應電流最大，A項錯．由題意得Em＝10 V，f＝25 Hz，i＝cos 50πt A，B項錯；電流方向每秒改變50次，C項錯；PR＝＝＝10 W，D項正確． 8．如圖所示，圖線a是線圈在磁場中勻速轉動時產生的正弦交流電的圖象，當調整線圈轉速后，所產生的正弦交流電的圖象如圖線b所示．以下關于這兩個正弦交流電的說法中正確的是 (　　) A．線圈先后兩次轉速之比為1∶2 B．交流電a的電壓瞬時值u＝10sin 0.4πt(V) C．交流電b電壓的最大值為 V D．在圖中t＝0時刻穿過線圈的磁通量為零 答案：C 解析：由題圖可知，周期Ta＝0.4 s，Tb＝0.6 s，則線圈先后兩次轉速之比na∶nb＝Tb∶Ta＝3∶2，故選項A錯誤；由題圖知交流電a的電壓最大值Uma＝10 V，周期Ta＝0.4 s，ωa＝＝5π rad/s，交流電壓的瞬時值表達式為u＝Umasin ωt＝10sin 5πt(V)，故選項B錯誤；由電動勢的最大值Em＝NBSω，知兩個電壓最大值之比Uma∶Umb＝ωa∶ωb＝3∶2，則交流電b電壓的最大值為 V，故選項C正確；t＝0時刻u＝0，根據法拉第電磁感應定律，磁通量變化率為零，而磁通量最大，故選項D錯誤． 9．如圖所示，線圈abcd的面積是0.05 m2，共100匝，線圈電阻為1 Ω，外接電阻R＝9 Ω，勻強磁場的磁感應強度B＝ T，當線圈以300 r/min的轉速勻速旋轉時．問： (1)若從線圈處于中性面開始計時，寫出線圈中感應電動勢的瞬時值表達式； (2)線圈轉過 s時電動勢的瞬時值多大？ (3)電路中，電壓表和電流表的示數各是多少？ (4)從中性面開始計時，經 s通過電阻R的電荷量是多少？ 答案：(1)e＝50sin 10πt V　(2)43.3 V (3)31.86 V　3.54 A　(4) C 解析：(1)e＝Emsin ωt ＝nBS2πf sin (2πft) ＝1000.052π sin (2πt) V ＝50sin 10πt V (2)當t＝ s時， e＝50sin (10π) V≈43.3 V. (3)電動勢的有效值為E＝＝ V≈35.4 V， 電流表示數I＝＝ A＝3.54 A， 電壓表示數U＝IR＝3.549 V＝31.86 V. (4) s內線圈轉過的角度 θ＝ωt＝2π＝. 該過程中，ΔΦ＝BS－BS cos θ＝BS， 由＝，＝，＝ 得q＝＝＝ C＝ C. 10．如圖甲所示，一固定的矩形導體線圈水平放置，線圈的兩端接一只小燈泡，在線圈所在空間內存在著與線圈平面垂直的均勻分布的磁場．已知線圈的匝數n＝100匝，電阻r＝1.0 Ω，所圍成矩形的面積S＝0.040 m2，小燈泡的電阻R＝9.0 Ω.磁場的磁感應強度按如圖乙所示的規(guī)律變化，線圈中產生的感應電動勢的瞬時值表達式為e＝nBmScost，其中Bm為磁感應強度的最大值，T為磁場變化的周期．不計燈絲電阻隨溫度的變化，求： (1)線圈中產生的感應電動勢的最大值； (2)小燈泡消耗的電功率； (3)在磁感應強度變化的0～的時間內，通過小燈泡的電荷量. 答案：(1)8.0 V　(2)2.88 W (3)4.010－3 C 解析：(1)由題圖乙知，線圈中產生的交變電流的周期T＝3.1410－2 s，所以Em＝nBmSω＝＝8.0 V. (2)電流的最大值Im＝＝0.80 A， 有效值I＝＝ A， 小燈泡消耗的電功率P＝I2R＝2.88 W. (3)在0～時間內， 電動勢的平均值E＝ 平均電流I＝＝ 流過燈泡的電荷量為q＝IΔt＝ ＝4.010－3 C