物理大一輪復(fù)習(xí)課時規(guī)范訓(xùn)練第章第節(jié)交變電流的產(chǎn)生及描述

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精課時規(guī)范訓(xùn)練[基礎(chǔ)鞏固題組]1．(多選)關(guān)于中性面，下列說法正確的是（)A．線圈在轉(zhuǎn)動中經(jīng)中性面位置時,穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率為零B．線圈在轉(zhuǎn)動中經(jīng)中性面位置時，穿過線圈的磁通量為零，磁通量的變化率最大C．線圈每經(jīng)過一次中性面,感應(yīng)電流的方向就改變一次D．線圈每轉(zhuǎn)動一周經(jīng)過中性面一次，所以線圈每轉(zhuǎn)動一周，感應(yīng)電流的方向就改變一次解析:選AC。中性面是線圈平面與磁感線垂直的位置，線圈經(jīng)過該位置時,穿過線圈的磁通量最大，各邊都不切割磁感線，不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，所以磁通量的變化率為零，A項正確，B項錯誤；線圈每經(jīng)過一次中性面，感應(yīng)電流的方向改變一次，但線圈每轉(zhuǎn)一周時要經(jīng)過中性面兩次，所以每轉(zhuǎn)一周，感應(yīng)電流方向就改變兩次,C項正確,D項錯誤．2．某小型旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的交流電電動勢為110V、頻率為60Hz，要使它產(chǎn)生的電動勢變?yōu)?20V、頻率變?yōu)?0Hz,需要調(diào)整線圈的轉(zhuǎn)速n、匝數(shù)N或磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B。下列調(diào)整合適的是（）A．使n變?yōu)樵瓉淼?.2倍，B變?yōu)樵瓉淼?倍，N變?yōu)樵瓉淼?。2倍B．使n變?yōu)樵瓉淼膃q\f(5,6),B變?yōu)樵瓉淼膃q\f(5，6），N變?yōu)樵瓉淼?倍C．使n變?yōu)樵瓉淼膃q\f（5,6），N變?yōu)樵瓉淼?倍，B不變D．使n變?yōu)樵瓉淼膃q\f（5，6）,N變?yōu)樵瓉淼?。4倍，B不變解析：選D。因為發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交流電電動勢110V指的是有效值，故其最大值為Em1＝110eq\r（2）V,調(diào)整后為Em2＝220eq\r（2）V,即eq\f(Em1,Em2)＝eq\f(1，2），根據(jù)Em＝NBSω和ω＝2πn，可知，選項A中,Em2＝1.2N×2B×S×1。2×2πn＝2。88Em1,故選項A錯誤；B、C、D三個選項中的調(diào)整使頻率均變?yōu)樵瓉淼膃q\f(5，6）,即50Hz,只有D項中的調(diào)整可使最大感應(yīng)電動勢增大到原來的2倍，故選項B、C錯誤，D正確．3．一只矩形線圈在勻強(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象如圖甲所示，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＝0.01s時刻，Φ的變化率最大C．t＝0。02s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象如圖乙所示解析：選B。由Φ－t圖知,t＝0時,Φ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。04s，在t＝0。01s時，Φ＝0,eq\f(ΔΦ，Δt)最大，e最大，則B項正確；在t＝0。02s時，Φ最大,eq\f（ΔΦ，Δt）＝0，e＝0，則C項錯誤．4．（多選)如圖,M為半圓形導(dǎo)線框，圓心為OM；N是圓心角為直角的扇形導(dǎo)線框,圓心為ON；兩導(dǎo)線框在同一豎直面(紙面）內(nèi)；兩圓弧半徑相等；過直線OMON的水平面上方有一勻強(qiáng)磁場,磁場方向垂直于紙面．現(xiàn)使線框M、N在t＝0時從圖示位置開始，分別繞垂直于紙面、且過OM和ON的軸,以相同的周期T逆時針勻速轉(zhuǎn)動，則（）A．兩導(dǎo)線框中均會產(chǎn)生正弦交流電B．兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的周期都等于TC．在t＝eq\f（T，8）時，兩導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相等D．兩導(dǎo)線框的電阻相等時，兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的有效值也相等解析：選BC。兩導(dǎo)線框勻速轉(zhuǎn)動切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的大小不變，選項A錯誤；導(dǎo)線框的轉(zhuǎn)動周期為T，則感應(yīng)電流的周期也為T，選項B正確；在t＝eq\f（T，8）時，切割磁感線的有效長度相同，兩導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相等，選項C正確;M導(dǎo)線框中一直有感應(yīng)電流，N導(dǎo)線框中只有一半時間內(nèi)有感應(yīng)電流，所以兩導(dǎo)線框的電阻相等時，感應(yīng)電流的有效值不相等，選項D錯誤．5．(多選)圖甲是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖,兩磁極N、S間的磁場可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場,○A為交流電流表．線圈繞垂直于磁場的水平軸OO′沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，從圖示位置開始計時，產(chǎn)生的交變電流隨時間變化的圖象如圖乙所示．以下判斷正確的是()A．電流表的示數(shù)為10AB．線圈轉(zhuǎn)動的角速度為50πrad/sC．0。01s時線圈平面與磁場方向平行D．0。02s時電阻R中電流的方向自右向左解析：選AC.由題圖乙知Im＝10eq\r（2）A，I＝eq\f（Im,\r(2）)＝10A，A正確．T＝2×10－2s，ω＝eq\f（2π,T）＝100πrad/s，B錯誤．t＝0.01s時，i＝Im，此時線圈平面與磁場方向平行，C正確．由右手定則判定0。02s時電阻R中電流方向自左向右，D錯誤．6．A、B是兩個完全相同的電熱器，A通以圖甲所示的方波交變電流，B通以圖乙所示的正弦交變電流，則兩電熱器的電功率之比PA∶PB等于()A．5∶4 B．3∶2C。eq\r（2）∶1 D．2∶1解析：選A。對甲有PA＝eq\f（I\o\al(2,0）R·\f(T，2)＋\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1（\f（I0，2）)）2R·\f(T,2）,T）＝eq\f（5，8）Ieq\o\al（2，0)R，對乙有PB＝eq\b\lc\(\rc\）（\a\vs4\al\co1（\f(I0，\r（2)））)2R＝eq\f（1，2）Ieq\o\al(2，0）R，則PA∶PB＝5∶4，A正確,B、C、D錯誤．7．如圖所示為一正弦交流發(fā)電機(jī)和交流電路模型．圖中電流表的示數(shù)為1A,電阻R的阻值為2Ω,線圈轉(zhuǎn)動角速度ω＝100πrad/s.則從圖示位置開始計時，電阻R兩端交變電壓的瞬時值表達(dá)式為（)A．u＝2sin100πt（V）B．u＝2cos100πt(V)C．u＝2eq\r（2）sin100πt(V)D．u＝2eq\r(2)cos100πt(V)解析：選D。圖示位置為線圈平面與中性面垂直的位置，因此線圈產(chǎn)生的電流的瞬時值表達(dá)式為i＝Imcosωt＝eq\r（2)cos100πt（A)，則電阻R兩端的瞬時電壓為u＝iR＝2eq\r(2）cos100πt（V)，D項正確．8．（多選)100匝的線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交變電動勢為e＝100eq\r(2)sineq\b\lc\(\rc\)（\a\vs4\al\co1(100πt＋\f（π，3)））V，下列說法正確的是（)A．交變電動勢有效值為100VB．交變電動勢有效值為100eq\r（2）VC．穿過線圈的最大磁通量為eq\f(\r（2)，π）WbD．穿過線圈的最大磁通量為eq\f(\r（2）,100π)Wb解析：選AD。由交流電的表達(dá)式可知，該交變電壓的最大電動勢為100eq\r（2）V，故電動勢的有效值為100V，選項A正確；角速度ω＝100π，而Em＝nBSω＝nΦmω,所以Φm＝eq\f(Em，nω）＝eq\f（\r（2),100π)Wb,選項D正確．［綜合應(yīng)用題組]9．如圖所示，正方形單匝線框abcd的邊長為L，每邊電阻均為r，線框在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中以角速度ω繞cd軸從圖示位置開始勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸與磁感線垂直．一理想電壓表用電刷接在線框的c、d兩點上,下列說法中正確的是（）A．電壓表讀數(shù)為eq\f（\r（2），2)BωL2B．電壓表讀數(shù)為eq\f（\r（2），8)BωL2C．從圖示位置開始計時，流過線框電流的瞬時值表達(dá)式為i＝eq\f(BωL2，4r）sinωtD．線框從圖示位置轉(zhuǎn)過eq\f(π，2）的過程中，流過cd邊的電荷量為q＝eq\f（BL2，r)解析：選B。線框在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值為Em＝BL2ω，對應(yīng)有效值為E＝eq\f(\r（2），2)Em＝eq\f(\r（2），2)BL2ω，電壓表讀數(shù)為eq\f（E,4）＝eq\f(\r（2），8)BL2ω,B正確，A錯誤；圖示位置線框磁通量為零,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為最大值，則感應(yīng)電流瞬時表達(dá)式為i＝eq\f(BωL2,4r）cosωt，C錯誤；線框從題圖所示位置處轉(zhuǎn)過eq\f（π，2)的過程中，流過cd的電荷量為q＝eq\f(ΔΦ,R)＝eq\f（BL2,4r），D錯誤．10．圖甲是一臺小型發(fā)電機(jī)的構(gòu)造示意圖，線圈逆時針轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的電動勢e隨時間t變化的正弦規(guī)律圖象如圖乙所示．發(fā)電機(jī)線圈的內(nèi)阻不計,外接燈泡的電阻為12Ω。則(）A．在t＝0。01s時刻，穿過線圈的磁通量為零B．電壓表的示數(shù)為6eq\r（2)VC．燈泡消耗的電功率為3WD．若其他條件不變,僅將線圈的轉(zhuǎn)速提高一倍，則線圈電動勢的表達(dá)式e＝12eq\r(2)sin100πt(V)解析：選C.在t＝0.01s的時刻,電動勢為0，則線圈位于中性面，穿過線圈的磁通量最大，選項A錯誤；電動勢的最大值為Em＝6eq\r（2)V，電壓表測量的為有效值，故示數(shù)為eq\f（6\r（2),\r(2))V＝6V，選項B錯誤；燈泡消耗的電功率P＝eq\f(E2，R)＝eq\f（62,12）W＝3W，選項C正確；周期為0.02s,則瞬時電動勢的表達(dá)式為e＝Emsineq\b\lc\（\rc\)(\a\vs4\al\co1（\f（2π,T)t)）＝6eq\r(2)sin100πt(V)，轉(zhuǎn)速提高一倍后，最大值變成12eq\r（2）V，ω＝2πn,故角速度變?yōu)樵瓉淼?倍，表達(dá)式應(yīng)為e＝12eq\r(2)sin200πt(V)，選項D錯誤．11．如圖是某學(xué)習(xí)小組在空曠的場地上做“搖繩發(fā)電實驗”的示意圖．他們將一銅芯線像甩跳繩一樣勻速搖動，銅芯線的兩端分別通過細(xì)銅線與靈敏交流電流計相連．搖繩的兩位同學(xué)的連線與所在處的地磁場(可視為勻強(qiáng)磁場）垂直．搖動時，銅芯線所圍成半圓周的面積S＝2m2,轉(zhuǎn)動角速度ω＝10eq\r(2)rad/s，用電流計測得電路中電流I＝40μA，電路總電阻R＝10Ω,g取10m/s2,eq\f(π,\r(2））＝2。25。(1）求該處地磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B；（2)從銅芯線所在平面與該處地磁場平行開始計時,求其轉(zhuǎn)過四分之一周的過程中，通過電流計的電荷量q;(3)求銅芯線轉(zhuǎn)動一周的過程中，電路產(chǎn)生的焦耳熱Q。解析：(1）銅芯線中產(chǎn)生的是正弦交流電，則Im＝eq\r（2)I，Em＝ImR，Em＝BSω，解得B＝2×10－5T。（2)從銅芯線與地面平行開始至銅芯線轉(zhuǎn)動四分之一周的過程中，E＝ΔΦ/t，E＝IR，q＝It，解得q＝4×10－6C。（3）銅芯線轉(zhuǎn)動一周，電路中產(chǎn)生的焦耳熱Q＝I2RT,解得Q＝7。2×10－9J.答案：（1)2×10－5T(2）4×10－6C（3）7.2×10－9J12．如圖所示，交變電流發(fā)電機(jī)的矩形框ab＝dc＝0.40m,bc＝ad＝0。20m，共有50匝線圈,其電阻r＝1.0Ω，在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0。20T的勻強(qiáng)磁場中，繞垂直于磁場方向的對稱軸OO′以eq\f（100，π）r/s的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動，向R＝9.0Ω的電阻供電，求：（1）發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動勢的最大值；（2)交變電流電壓表和電流表的示數(shù)；（3）此發(fā)電機(jī)的功率．解析：(1)線圈面積S＝ab·ad＝0.4×0.2m2＝0.08m2線圈旋轉(zhuǎn)角速度ω＝2πn＝eq\f(100×2π，π)rad/s＝200rad/sEm＝NBωS＝50×0。2×200×0。08V＝160V(2）電壓表示數(shù)(即路端電壓示數(shù))U＝eq