10、第1讲交变电流的产生及描述.pdf

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1、预祝你金榜提名！助力你的中高考！中高考复习资料最全，最权威！课下限时集训(时间：40 分钟满分：100 分)一、选择题(本题共 10 小题，每小题8 分，共 80 分)1下列选项图中的线圈中产生了正弦交流电的是()图 1 解析：选 BCD由正弦交流电的产生条件可知，轴必须垂直于磁感线，但对线圈的形状没有特别要求。2一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势 e 随时间 t 的变化规律如图2 所示，下列说法中正确的是()图 2 At1时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大Bt2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大预祝你金榜提名！助力你的中高考！中高考复习资料最全，最权威！

2、Ct3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D每当 e 变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大解析：选 ADt1、t3时刻线圈中的感应电动势e0，通过线圈的磁通量的变化率为零，但磁通量最大，故选项A 正确，C 错误；t2时刻线圈中的感应电动势最大，通过线圈的磁通量的变化率最大，但磁通量为零，故选项B 错误；每当e 变换方向时，也就是线圈通过中性面的时刻，通过线圈的磁通量的绝对值最大，故选项D 正确。3(2013 合肥质检)一台发电机的结构示意图如图3 所示，其中N、S 是永久磁铁的两个磁极，它们的表面成半圆柱面形状。M 是圆柱形铁芯，铁芯外套有一矩形线圈，线圈绕铁芯 M 中心的固定转轴匀

3、速转动。磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径的辐向磁场。若从图示位置开始计时电动势为正值，下列图象中能正确反映线圈中感应电动势e 随时间 t变化规律的是()图 3 预祝你金榜提名！助力你的中高考！中高考复习资料最全，最权威！图 4 解析：选 D线圈转动过程中，与磁感线方向垂直的两条对边切割磁感线并产生感应电动势，设矩形线圈切割磁感线的边长为a，另一边长为b，则线圈中的感应电动势大小恒为EmBab，从图示位置转过90 后，即在 tT/4 时刻，感应电动势方向发生改变，在 tT/43T/4 时间内，电动势方向保持不变，在t 3T/4 时刻，感应电动势方向又发生了改变。4(2012 江西联考)一单匝

4、矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴线匀速转动时产生的正弦式交变电流，其电动势的变化规律如图线a 所示，当调整线圈转速后，电动势的变化规律如图线b 所示。以下关于这两个正弦式交变电流的说法正确的是()图 5 A从图线可算出穿过线圈磁通量的最大值B线圈先后两次转速之比为23 C在图线a 和 b 中，t0 时刻穿过线圈的磁通量均为零预祝你金榜提名！助力你的中高考！中高考复习资料最全，最权威！D图线 b 电动势的瞬时值表达式为e 100sin 100 t3(V)解析：选 AD根据图线a 感应电动势最大值EmBS m，因此磁通量最大值mEmaEmTa23，A 正确；线圈先后两次周期之比TaTb0.04

5、 s0.06 s23，nanbfafbTbTa32，B 错误；t0 时刻感应电动势为零，线圈与中性面平行，磁通量最大，C 错误；感应电动势最大值EmBS，因此EmaEmbab2 fa2 fb32，即 Emb23Ema100 V，图线 b 电动势瞬时值表达式为eEmbsin bt100sin 1003t(V)，D 正确。5(2013 吉林模拟)如图 6 所示，闭合的矩形导体线圈abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO匀速转动，沿着OO方向观察，线圈沿顺时针方向转动。已知匀强磁场的磁感强度为B，线圈匝数为n，ab 边的边长为L1，ad 边的边长为L2，线圈电阻为R，转动的角速度为，则当线圈

6、转至图示位置时()图 6 A线圈中感应电流的方向为abcdaB线圈中的感应电动势为2nBL2C穿过线圈磁通量随时间的变化率最大D线圈 ad 边所受安培力的大小为n2B2L1L2R，方向垂直纸面向里解析：选 AC由楞次定律(或右手定则)可知此时感应电流方向为abcda，A 正确；此刻线圈中感应电动势最大，为EmnBL2L1，B 错误；此刻感应电动势最大，由En t可知此刻磁通量的变化率最大，C 正确；线圈ad 边所受安培力的大小FnBIL2，而 IEmR，Em预祝你金榜提名！助力你的中高考！中高考复习资料最全，最权威！nBL2L1，联立得 Fn2B2L22L1R，由左手定则可判断ad 边所受安培

7、力垂直于纸面向里，D错误。图 7 6(2012 常州模拟)两只相同的电阻，分别通入正弦交流电和方形波的交流电。两种交变电流的最大值相等，波形如图 7 所示，在正弦交流电的一个周期内，正弦交流电在电阻上产生的焦耳热Q1与方形波交流电在电阻上产生的焦耳热Q2之比为()A31 B1 2 C21 D4 3 解析：选 B题图甲为正弦交流电，其有效值为I1Im212A。题图乙为方波交流电，由于电流的热效应与电流的方向无关，所以其有效值为I2Im1 A，因此Q1Q2I21RTI22RT12，故B 正确。7如图8 所示，电阻为r 的矩形线圈面积为S，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以角速度 匀速转动。匀强磁场的磁

8、感应强度为B，t0 时刻线圈平面与磁场垂直，各电表均为理想交流电表，则()预祝你金榜提名！助力你的中高考！中高考复习资料最全，最权威！图 8 A滑片 P 下滑时，电压表的读数不变B图示位置线圈中的感应电动势最大C线圈从图示位置转过180 的过程中，流过电阻R 的电荷量为2BSR rD1 s内流过 R 的电流方向改变次解析：选 CD滑片 P 下滑时，外电阻增大，电压表的读数变大，选项A 错误；图示位置穿过线圈的磁通量最大，感应电动势为零，选项B 错误；线圈从图示位置转过180 的过程中，流过电阻R 的电荷量为2BSRr，选项 C 正确；一个周期内两次通过中性面，电流方向改变两次，交流电的频率为2

9、，1 s 内流过 R 的电流方向改变次，选项D 正确。8一台小型发电机产生的电动势随时间变化的规律图象如图9 甲所示，已知发电机线圈内阻为20.0 ，现外接一只“100 V,125 W”的灯泡，如图乙所示，则()预祝你金榜提名！助力你的中高考！中高考复习资料最全，最权威！图 9 A此时线圈中感应电流为0 B通过灯泡的电流i 随时间 t 的变化规律是isin 100t(A)C灯泡能正常发光D灯泡的实际功率是80 W 解析：选 D由图乙可看出，该时刻线圈平面与磁场方向平行，穿过线圈的磁通量的变化率最大，故感应电流最大，选项A 错误；灯泡的电阻RU2P100212580，电路中的电流 IERr100

10、8020A1 A，通过灯泡的电流i 随时间 t 的变化规律为iImsin t2sin 22102t2sin 100t(A)，故选项B 错误；灯泡的额定电流I额PU125100A1.25 A I，故灯泡不能正常发光，选项C 错误；灯泡的实际功率P I2R 1280 W80 W，故选项D正确。9(2012 黑龙江质检)如图 10 所示为一交流电压随时间变化的图象。每个周期内，前三分之一周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定。根据图中数据可得，此交流电压的有效值为()预祝你金榜提名！助力你的中高考！中高考复习资料最全，最权威！图 10 A7.5 V B8 V C215 V D3 13 V 解

11、析：选 C根据电流的热效应有6 V22T3/R9 V2R2T3U2RT，解得 U2(60 V)2，所以 U215 V，C 项正确。10(2013 江门模拟)风速仪的简易装置如图11 甲所示。在风力作用下，风杯带动与其固定在一起的永磁铁转动，线圈中的感应电流随风速的变化而变化。风速为v1时，测得线圈中的感应电流随时间变化的关系如图乙所示；若风速变为v2，且 v2v1，则感应电流的峰值 Im和周期 T 的变化情况是()预祝你金榜提名！助力你的中高考！中高考复习资料最全，最权威！图 11 AIm变大，T 变小BIm变大，T 不变CIm变小，T 变小DIm不变，T 变大解析：选 A由于线圈和永磁铁不变

12、，风速增大时，转速增大，磁感应强度的变化率增大，故感应电动势增大，感应电流增大；转速增大，周期变小，故A 正确。二、非选择题(本题共 1 小题，共20 分)11(20 分)如图 12 所示，N50 匝的矩形线圈abcd，ab 边长 l120 cm，ad 边长 l225 cm，放在磁感应强度B0.4 T 的匀强磁场中，外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的 OO轴以 n3 000 r/min 的转速匀速转动，线圈电阻r 1 ，外电路电阻R9 ，t0 时，线圈平面与磁感线平行，ab 边正转出纸外、cd 边转入纸里。图 12(1)在图中标出t0 时感应电流的方向；(2)写出感应电动势的瞬时值表达式

13、；(3)线圈转一圈外力做多少功？(4)从图示位置转过90 的过程中流过电阻R 的电荷量是多少？解析：(1)线圈感应电流方向为adcba(图略)。(2)线圈的角速度 2 n100 rad/s图示位置的感应电动势最大，其大小为EmNBl1l2代入数据得Em314 V 电动势的表达式e Emcos t314 cos 100 t(V)。(3)电动势的有效值EEm2线圈匀速转动的周期预祝你金榜提名！助力你的中高考！中高考复习资料最全，最权威！T2 0.02 s 线圈匀速转动一圈，外力做功大小等于电功的大小，即WI2(Rr)TE2RrT代入数据得W98.6 J。(4)从 t0 起转过 90 过程中，t 内流过 R 的电荷量qN Rr t tNBSRrNBl1l2Rr代入数据得q0.1 C。答案：(1)adcba(2)e314cos 100 t(V)(3)98.6 J(4)0.1 C