2021届高考物理一轮复习-第1课时--交表电流的产生及其规律练习-人教大纲版2.doc

第十三章第十三章交变电流交变电流地磁场和电磁波地磁场和电磁波第第 1 1 课时课时交表电流的产生及其规律交表电流的产生及其规律1 如以下图中各图面积均为S的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度匀速转动，能产生正弦交变电动势eBSsint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eBSsint，由这一原那么判断，A 图和 C 图中感应电动势均为eBSsint；B 图中的转动轴不在线圈所在平面内；D 图转动轴与磁场方向平行，而不是垂直答案：AC图 131122如图 13112 所示，矩形线框置于竖直向下的磁场中，通过导线与灵敏电流表相连，线框在磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，图中线框平面处于竖直面内 下述说法正确的选项是()A因为线框中产生的是交变电流，所以电流表示数始终为零B线框通过图中位置瞬间，穿过线框的磁通量最大C线框通过图中位置瞬间，通过电流表的电流瞬时值最大D假设使线框转动的角速度增大一倍，那么通过电流表电流的有效值也增大一倍解析：此题考查电磁感应现象，根底题线框在匀强磁场中匀速转动时，在中性面即线框与磁感线垂直时，磁通量最大感应电动势最小，而在题中图示位置线框与磁感线平行时，磁通量最小感应电动势最大，A、B 项错 C 项对；电流的有效值InBS2R，现在其余的量都不变，角速度增大一倍后，电流也增大一倍，D 项正确答案：CD3.图 13113如图 13113 所示，面积为S、匝数为N、电阻为r的线圈固定在图示位置，线圈与阻值为R的电阻构成闭合电路，理想交流电压表并联在电阻R的两端；U 形磁铁以线圈的中心轴线OO为轴以角速度匀速转动，U形磁铁两极间的磁场为匀强磁场，磁感应强度为B，取磁铁转动到图示位置的时刻t0.那么()A在t0 时刻，线圈处于中性面，流过电阻R的电流为 0B1 s 内流过电阻R的电流方向改变次C线圈匝数减少为原来的一半，磁铁转动角速度增大到原来 2 倍，电压表读数不变D在电阻R的两端再并联一只阻值为R的电阻后，电压表的读数不变解析：在t0 时刻，线圈中的磁通量最小，线圈处于垂直于中性面的位置，感应电动势最大，流过电阻R的电流为最大值，A 错；由于一个周期内电流的方向改变两次，1 s 内流过电阻R的电流方向改变的次数为n2f，B 正确；线圈产生的感应电动势的最大值EmNBS，线圈匝数减少为原来的一半，磁铁转动角速度增大到原来 2 倍，Em不变，由于产生的交变电流为正弦交变电流，因此其有效值为EEm2也不变，那么电压表读数不变，C 正确；并联一个电阻，电压表读数会减小，D 错答案：BC图 131144如图 13114 所示，边长为L0.2 m 的正方形线圈abcd，其匝数为n10、总电阻为r2，外电路的电阻为R8，ab的中点和cd的中点的连线OO恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度B1 T，假设线圈从图示位置开始，以角速度2 rad/s绕OO轴匀速转动，那么以下判断中正确的选项是()A在t4时刻，磁场穿过线圈的磁通量为零，但此时磁通量随时间变化最快B闭合电路中感应电动势的瞬时表达式e0.8 sin 2t(V)C从t0 时刻到t4时刻，电阻R上产生的热量为Q3.2104JD从t0 时刻到t4时刻，通过R的电荷量q0.02 C解析：线圈在磁场中转动，Em12nBS0.4 V，B 项错；当线圈平面与磁场平行时磁通量变化最快，A 项正确；QRI2RtEm2(Rr)2Rt0.8103J，C 项错；qnRr0.02 C，D 项正确答案：AD图 131155在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个面积为S的矩形线圈匀速转动时所产生的交流电电压随时间变化的波形如图 13115 所示，线圈与一阻值R9 的电阻串联在一起，线圈的电阻为 1.那么()A通过电阻R的电流瞬时值表达式为i10sin 200t(A)B电阻R两端的电压有效值为 90 VC1 s 内电阻R上产生的热量为 450 JD图中t1102s 时，线圈位于中性面解析：通过电阻R的电流最大值为ImEmRr10 A，线圈转动的角速度2T22102rad/s100 rad/s，故电流的瞬时值表达式为i10sin 100t(A)，A 项错误；电阻R两端的电压有效值为U有效E有效RrR1002(91)9 V45 2 V，B 项错误；1 s 内电阻R上产生的热量QU2有效Rt450 J，C 项正确；t1.0102s 时感应电动势为零，此时穿过线圈的磁通量最大，线圈位于中性面，D 项正确答案：CD图 131161 如图 13116 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，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈中产生的交变电流按照图13116 乙所示的余弦规律变化，在t2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解析：注意线圈转动过程中通过两个特殊位置(平行于磁感线和垂直于磁感线)时的特点；磁通量、磁通量的变化、磁通量的变化率不同；t2T4，线圈转过 90，此题应选 C 项答案：C2一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，周期为T.从中性面开始计时，当t112T时，感应电动势的瞬时值为 2 V，那么此交变电动势的有效值为()A2 2 VB2 VC.2 VD.22V解析：根据交流电电动势的瞬时值表达式eUmsint，当tT12时，Um4 V，那么U有22Um.答案：A图 131173 如图 13117 所示，边长为L的闭合正方形线框共有n匝，总电阻为R.在磁感应强度为B的匀强磁场中绕中心轴OO匀速转动，线框中心轴OO与磁场方向垂直，线框转动的角速度为，从线框平面平行于磁感线的位置开始计时，那么()线框中产生电动势的瞬时值表达式为nBL2costt0 时，线框中感应电流值为nBL2/R线框中电流的有效值为22RnBL2cost线框中电流的频率为2ABCD答案：A4 一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动在转动过程中，线框中的最大磁通量为m，最大感应电动势为Em，以下说法中正确的选项是()A当磁通量为零时，感应电动势也为零B当磁通量减小时，感应电动势也减小C当磁通量等于 0.5m时，感应电动势等于 0.5EmD角速度等于Em/m解析：根据正弦式电流的产生及其变化规律：当磁通量最大时，感应电动势为零；当磁通量减小时，感应电动势在增大；磁通量减为零时，感应电动势最大由此可知 A、B 项错误设从线框位于中性面开始计时，那么有eEmsint，式中EmBS.因mBS，故角速度Emm，D 项正确设e0.5Em，那么解出t/6.此时BScos632BS32m，所以 C 项错答案：D图 131185 某交流发电机给灯泡供电，产生正弦式交变电流的图象如图 13118 所示，以下说法中正确的选项是()A交变电流的频率为 0.02 HzB交变电流的瞬时表达式为i5cos 50t(A)C在t0.01 s 时，穿过交流发电机线圈的磁通量最大D假设发电机线圈电阻为 0.4，那么其产生的热功率为 5 W解析：由图象知，交流电的周期为 0.02 s，故频率为 50 Hz，A 项错；转动的角速度2T100，故电流瞬时表达式为i5cos 100t(A)，B 项错；t0.01 s 时，电流最大，此时线圈磁通量应为 0，C 项错；交流电电流的有效值IIm252A，故PI2R5220.4 W5 W，故 D 项正确答案：D图 131196 如图 13119 所示，在两平行金属板中央有一个静止的电子(不计重力)，当两板间加上交变电压后，能使电子有可能做往返运动的电压是()解析：对 A 图象可知，电子先做加速度减小的加速运动，14T时刻速度最大，由14T到12T做加速度增加的减速运动，12T时刻速度为零从12T到34T电子反向做加速度减小的加速运动，34T时刻速度最大，由34T到T做加速度增大的减速运动，T时刻速度为零，回到原位置，即电子能做往复运动同样的方法可得 B、C 两项也对答案：ABC7正弦交变电源与电阻R、交流电压表、交流电流表按照图 13120 甲所示的方式连接，R200.图 13120 乙是交变电源输出电压u随时间t变化的图象那么()甲乙图 13120A交流电压表的读数是 311 VB交流电流表的读数是 1.1 ACR两端电压随时间变化的规律是uR311cos tVDR两端电压随时间变化的规律是uR311cos 100tV解析：由图乙可知，电源输出电压峰值为 311 V，有效值为 220 V，所以电压表示数为有效值 220 V，电流表读数为电流的有效值IUR1.1 A，A 错，B 对，由图乙可知T2102s，2T100，所以R两端电压随时间变化的规律为UR311cos 100tV，C 错，D 对答案：BD图 131218(2021重庆，18)某实物投影机有 10 个相同的强光灯 L1L10(24 V/200 W)和 10 个相同的指示灯 X1X10(220 V/2 W)，将其连接在 220 V 交流电源上，电路如图 13121 所示假设工作一段时间后 L2灯丝烧断，那么()AX1的功率减小，L1的功率增大BX1的功率增大，L1的功率增大CX2的功率增大，其他指示灯的功率减小DX2的功率减小，其他指示灯的功率增大解析：L2灯丝烧断，那么电路中的总电阻变大，由欧姆定律知，总电流减小，那么除 L2支路外，其他支路两端的电压减小，强光灯和指示灯的功率都要减小其他支路电压减小，那么L2两端电压升高，其功率增大答案：C图 131229(2021天津卷，9)如图 13122 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匀速转动，线框中感应电流的有效值I_.线框从中性面开始转过2的过程中，通过导线横截面的电荷量q_.解析：由题意可知EmaxBS，那么回路中电流的有效值为IEmax2R；当线圈从中性面转过2时，由EtBSt、IER及qIt可求得qBSR.答案：2BS2RBSR图 1312310如图 13123 所示，一台模型发电机的电枢是矩形导线框abcd，其ab和cd边长l10.4m，ad和bc边长l20.2 m，匝数n100 匝，它在磁感应强度B0.2 T 的匀强磁场中绕通过线框对称中心线且垂直于磁场方向的轴OO匀速转动，当开关 S 断开时，电压表的示数为 10 2 V，开关 S 闭合时，外电路上标有“10 V、10 W的灯泡恰好正常发光，求：(1)导线框abcd在磁场中转动的角速度？(2)S 闭合后，当导线框从图示位置转过60时的过程中通过灯泡的电荷量？解析：(1)E10 2 VEm20 VnBSEmnBL1L2201000.20.40.2rad/s12.5 rad/s(2)S 闭合后UL10 V，PL10 WIPLUL1 A所以R总EI10 2 qnR总10012BL1L210 2100120.20.40.210 2C225C.答案：(1)12.5 rad/s(2)225C图 1312411如图 13124 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r0.10 m、匝数n20 匝的线圈，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右视图如图 13124 乙所示)在线圈所在位置磁感应强度B的大小均为B0.20T，线圈的电阻为R10.50，它的引出线接有R29.5 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变化的规律如图 13124 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)t0.1 s 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，可采取什么方法(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：EmnBlvnB2rvm，电路总电阻为：R1R2，那么小电珠中电流的最大值为ImnB2vmR1R2200.220.12(9.50.5)0.16 A.(2)电压表示数为有效值UUm222ImR2220.169.5 V0.76 2 V1.07 V.(3)当t0.1 s 也就是T/4 时，外力F的大小为FnB2rImn2B2(2r)2R1R2vm0.128 N.(4)提高vm用变压器答案：(1)0.16 A(2)1.07 V(3)0.128 N(4)提高vm用变压器