高考物理一轮总复习 第11章 交变电流 传感器 第1讲 交变电流的产生和描述-人教版高三全册物理试题.doc

交变电流的产生和描述时间：45分钟满分：100分一、选择题(本题共10小题，每小题7分，共70分。其中16为单选，710为多选)1下列四幅图是交流电的图象，其中能正确反映我国居民日常生活所用交流电的是()答案C解析我国居民日常生活所用的是正弦式交流电，其电压的有效值是220 V，最大值为311 V，周期为0.02 s，所以只有C正确。2如图甲所示，标有“220 V40 W”的灯泡和标有“20 F300 V”的电容器并联到交流电源上，为交流电压表，交流电源的输出电压如图乙所示，闭合开关。下列判断正确的是()At时刻，的示数为零B灯泡恰好正常发光C电容器不可能被击穿D.的示数保持110 V不变答案B解析的示数应是电压的有效值220 V，故A、D错误；电压的有效值恰好等于灯泡的额定电压，灯泡正常发光，B正确；电压的峰值Um220 V311 V，大于300 V，故有可能被击穿，C错误。3如图所示区域内存在匀强磁场，磁场的边界由x轴和y2sinx曲线围成(x2 m)，现把一边长为2 m的正方形单匝线框以水平速度v10 m/s匀速地拉过该磁场区，磁场区的磁感应强度为0.4 T，线框电阻R0.5 ，不计一切摩擦阻力，则()A水平拉力F的最大值为8 NB拉力F的最大功率为12.8 WC拉力F要做25.6 J的功才能让线框通过此磁场区D拉力F要做12.8 J的功才能让线框通过此磁场区答案C解析线框通过磁场区，产生的感应电流先增大后减小，形成正弦交流电，周期为0.4 s，感应电动势最大值为EmBlv8 V，有效值为4 V，感应电流最大值为16 A，有效值为8 A，则水平拉力最大值为FmBIml12.8 N，A选项错误。拉力的最大功率为PmFmv128 W，B选项错误；线框匀速通过，拉力做的功等于焦耳热，QI2Rt25.6 J，C选项正确，D选项错误。4一个边长为6 cm的正方形金属线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，电阻为0.36 。磁感应强度B随时间t的变化关系如图所示，则线框中感应电流的有效值为()A.×105 A B.×105 AC.×105 A D.×105 A答案B解析由法拉第电磁感应定律和欧姆定律ES·，I·可得03 s内：I1× A2×105 A，35 s内：I2× A3×105 A，于是可作出i随时间变化的图象如图所示：由有效值的定义，Q直Q交，IRt1IRt2I2Rt，其中t13 s，t22 s，tt1t25 s，(2×105)2×3R(3×105)2×2R5RI2，解得I×105 A，故B选项正确。52016·安徽屯溪一中月考如图所示是某小型交流发电机的示意图，其矩形线圈abcd的面积为S0.03 m2，共有10匝，线圈总电阻为r1 ，线圈处于磁感应强度大小为 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R9 的连接。在外力作用下线圈以恒定的角速度10 rad/s绕轴OO匀速转动时，下列说法中正确的是()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，小灯泡能正常工作答案B解析线圈中的感应电动势最大值为EmnBS6 V，所以电动势有效值为E6 V，电流表的读数I0.6 A，电阻R的发热功率PI2R3.24 W，所以A错误，B正确；T0.2 s，故用该电源给电磁打点计时器供电时，打点的时间间隔是0.2 s，因此C错误；电动势有效值是6 V，但由于线圈有电阻，所以“6 V3 W”的小灯泡的电压小于6 V，所以不能正常工作，D错误。6如图所示，矩形线圈abcd与可变电容器C、理想电流表组成闭合电路。线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动，转动的角速度100 rad/s。线圈的匝数N100匝，边长ab0.2 m、ad0.4 m，电阻不计。磁场只分布在bc边的左侧，磁感应强度大小BT。电容器放电时间不计。下列说法正确的是()A该线圈产生的交流电动势峰值为50 VB该线圈产生的交流电动势有效值为25 VC电容器的耐压值至少为50 VD电容器的电容C变大时，电流表的示数变小答案B解析该线圈产生的交流电动势峰值EmNBS50 V，A项错误；因为该线圈产生的交流电不是完整的正弦式交流电，只有一半，所以根据有效值的定义·T，E，联立解得电动势有效值E25 V，B项正确；电容器的耐压值至少为50 V，C项错误；由于i，所以电容器的电容C变大时，电容器的充放电电流增大，D项错误。72016·河北联考如图所示，有一矩形线圈，面积为S，匝数为N，内阻为r，在匀强磁场中绕垂直磁感线的对称轴OO以角速度匀速转动，磁场强度大小为B，外接电阻阻值为R，从图示位置转过90°的过程中，下列说法正确的是()A通过电阻R的电荷量QB通过电阻R的电荷量QC外力做功的平均功率PD从图示位置开始计时，则感应电动势随时间变化的规律为eNBSsint答案BC解析从图示位置转过90°的过程中，磁通量的变化量BS，通过电阻R的电荷量QttN，A错误，B正确；矩形线圈绕垂直磁感线的对称轴OO以角速度匀速转动，产生的感应电动势最大值为EmNBS，感应电流有效值为I，外力做功的功率PI2(Rr)，故C正确；从图示位置开始计时，感应电动势随时间变化的规律为eNBScost，故D错误。8图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，为交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴OO沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示。以下判断正确的是()A电流表的示数为10 AB线圈转动的角速度为50 rad/sC0.01 s时线圈平面与磁场方向平行D0.02 s时电阻R中电流的方向自右向左答案AC解析电流表示数显示的是交流电的有效值，正弦交流电的电流有效值I，电流表的示数为10 A，选项A正确；根据图乙可知，交流电的周期为T2×102 s，则线圈转动的角速度为100 rad/s，选项B错误；0时刻线圈平面与磁场平行，t0.01 s，t时间内线圈转过弧度，线圈平面与磁场方向平行，选项C正确；0.02 s时的情况与0时刻的情况相同，根据右手定则可以判定，此时通过电阻R的电流方向自左向右，选项D错误。9如图所示，N匝矩形导线框以角速度在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴OO匀速转动，线框面积为S，线框的电阻、电感均不计，外电路接有电阻R、理想交流电流表和二极管D。二极管D具有单向导电性，即正向电阻为零，反向电阻无穷大。下列说法正确的是()A交流电流表的示数INBSB一个周期内通过R的电荷量qCR两端电压的有效值UNBSD图示位置电流表的示数为0答案AB解析由图示位置开始计时，电动势的瞬时值eNBS·sint，由于二极管具有单向导电性，则电阻R的电压随时间变化的图象如图，所以有效值T，U，C选项是错误的，由欧姆定律得I，A选项是正确的。电流表显示的是有效值，所以不为0，D选项错误。q，B选项正确。102015·四川一模 如图所示，正方形线圈abcd的边长l0.3 m，直线OO与ad边相距，过OO且垂直纸面的竖直平面右侧有磁感应强度B1 T的匀强磁场，方向垂直纸面向里，线圈在转动时通过两个电刷和两个滑环与外电路连接。线圈以OO为轴匀速转动，角速度20 rad/s，图示位置为计时起点。则()A线圈输出交流电的周期为 sB流过ab边的电流方向保持不变Ct s时，穿过线圈的磁通量为0.06 WbD从t0到t s，穿过线圈磁通量的变化量为0.03 Wb答案CD解析线圈输出交流电的周期为T s s，A错误。每个周期内电流方向改变两次，B错误。t s时，线圈转过180°，adOO在磁场中，垂直于磁场，故穿过线圈的磁通量Bl20.06 Wb，C正确。从t0到t s，线圈转过90°，此时线圈与磁场方向平行，磁通量为零，故穿过线圈的磁通量变化量BS0.03 Wb，D正确。二、非选择题(本题共2小题，共30分)11(15分)如图所示，光滑平行的长金属导轨固定在水平面上，相距L1 m，左端连接R2 的电阻，一质量m0.5 kg、电阻r1 的导体棒MN垂直放置在两平行金属导轨上，彼此接触良好，导轨的电阻不计。在两导轨间有这样的磁场，磁场方向竖直向下，磁感应强度B大小随x变化关系是B0.6sin(T)，x00.5 m；两区域磁感应强度大小关于直线x0.5 m对称。(1)导体棒在水平向右的拉力F作用下，以速度v01 m/s匀速穿过磁场区，求此过程中感应电流的最大值Im；(2)在(1)的情况下，求棒穿过磁场过程中拉力做的功W以及电阻R上产生的热量QR。答案(1)0.2 A(2)0.06 J0.04 J解析(1)导体棒以不变的速度穿过磁场区，B0.6sin，xv0t，得B0.6sint。由法拉第电磁感应定律得 eBLv00.6sint V，这是一正弦交流电，Em0.6 V，由欧姆定律得Im0.2 A。(2)电流的有效值 I，棒在磁场中的时间 t，拉力做功等于回路中产生的热量：WQI2(Rr)t，电阻R上产生的热量：QRI2Rt。代入数据解得：W0.06 J，QR0.04 J。12(15分)如图所示，线圈abcd的面积是0.05 m2，共100匝，线圈电阻为1 ，外接电阻R9 ，匀强磁场的磁感应强度BT，当线圈以300 r/min的转速匀速旋转时。问：(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；(2)线圈转过 s时电动势的瞬时值多大？(3)电路中，电压表和电流表的示数各是多少？(4)从中性面开始计时，经 s通过电阻R的电荷量是多少？答案(1)e50sin10t(V)(2)43.3 V(3)31.86 V3.54 A(4) C解析(1)eEmsintnBS·2fsin(2ft)100××0.05×2×sin V50sin10t V。(2)当t s时，e50sin V43.3 V。(3)电动势的有效值为E V35.4 V，电流表示数I A3.54 A，电压表示数UIR3.54×9 V31.86 V。(4) s内线圈转过的角度t×2×，该过程中，BSBScosBS，由，得q C C。