【物理】2020届一轮复习人教版 交变电流的产生和描述 作业

【物理】2020届一轮复习人教版 交变电流的产生和描述 作业

交变电流的产生和描述 基础巩固练 ‎1．一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图1甲所示，则下列说法中正确的是(　　)‎ 图1‎ A．t＝0时刻，线圈平面与中性面垂直 B．t＝0.01 s时刻，Φ的变化率最大 C．t＝0.02 s时刻，感应电动势达到最大 D．该线圈产生的感应电动势的图象如图乙所示 答案　B ‎2．(2018·安徽合肥三模)已知某交变电流在一个周期内的波形如图2所示，则该电流通过一阻值为10 Ω的电阻时的发热功率是(　　)‎ 图2‎ A．16 W B．18 W C．22.5 W D．28 W 解析　设交变电流的有效值为I，则I2R×1＝12×R×0.4＋22×R×0.6，解得I2＝2.8 A2，所以该电流通过一阻值为10 Ω 的电阻时的发热功率为P＝I2R＝28 W，故D正确。‎ 答案　D ‎3．(2019·南京、盐城一模)一只电阻分别通过四种不同形式的电流，电流随时间变化的情况如下图所示，在相同时间内电阻产生热量最大的是(　　)‎ 解析　选项A、B中交变电流的有效值都为 A，选项C中恒定电流的大小为1.5 A，选项D中交变电流的有效值为2 A，根据热量的表达式Q＝I2Rt得出选项D正确。‎ 答案　D ‎4．如图3所示，实验室一台手摇交流发电机内阻r＝1 Ω，外接R＝9 Ω的电阻。闭合开关S，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e＝10sin(10πt) V，则(　　)‎ 图3‎ A. 该交变电流的频率为10 Hz B．该电动势的有效值为10 V C．外接电阻R所消耗的电功率为10 W D．电路中理想交流电流表的示数为1 A 答案　D ‎5．(多选)一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图4所示。由图可知(　　)‎ 图4‎ A．该交流电的电压瞬时值的表达式为u＝100sin(25πt) V B．该交流电的频率为25 Hz C．该交流电的电压的有效值为100 V D．若将该交流电压加在阻值R＝100 Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率为50 W 解析　从图象中可得该交流电的周期为T＝4×10－2s，所以频率为f＝＝25 Hz，选项B正确；角速度为ω＝2πf＝50π，从图象中可知交流电最大值为Um＝100 V，所以该交流电的电压瞬时值的表达式为u＝100sin(50πt) V，该交流电的有效电压值为U＝＝50 ‎ V，选项A、C错误；若将该交流电压加在阻值R＝100 Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率为P＝＝ W＝50 W，选项D正确。‎ 答案　BD ‎6．(2019·江西南昌一模)如图5甲所示是一台交流发电机的构造示意图，线圈转动产生的感应电动势随时间变化的规律如图乙所示；发电机线圈电阻为1 Ω，外接电阻为4 Ω，则 (　　)‎ 图5‎ A．线圈转速为50 r/s B．电压表的示数为2.5 V C．负载电阻的电功率为2 W D．线圈转速加倍，电压表读数变为原来的4倍 解析　由图可知周期T＝0.04 s，可知线圈转速为n＝＝25 r/s，故A错误；由图可知最大值Em＝5 V，有效值E＝ V，电压表的示数为U＝＝2 V，故B错误；负载电阻的电功率为P＝＝2 W，故C正确；最大值Em＝NBSω＝NBS(2nπ)，电压表的示数为U＝，所以线圈转速加倍，电压表读数变为原来的2倍，故D错误。‎ 答案　C ‎7．(多选)(2019·扬州市一模)电阻为1 Ω的矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动，线圈的电动势随时间变化的图象如图6所示。现把线圈的电动势加在电阻为9 Ω的电热丝上，则下列说法正确的是(　　)‎ 图6‎ A．线圈转动的角速度为31.4 rad/s B．如果线圈转速提高一倍，则电流发生改变 C．电热丝两端的电压U＝100 V D．电热丝的发热功率P＝1 800 W 解析　从图中可知T＝0.02 s，ω＝＝314 rad/s，故选项A错误；其他条件不变，如果线圈转速提高一倍，角速度ω变为原来的两倍，则电动势最大值Em＝NBSω 变为原来的两倍，电压的有效值为原来的两倍，根据欧姆定律可知电流发生改变，故选项B正确；该交流电压的最大值为200 V，所以有效值为100 V，U＝×100 V＝90 V，故选项C错误；根据P＝得P＝ W＝1 800 W，选项D正确。‎ 答案　BD ‎8．图7甲所示电压按正弦规律变化，图乙所示电压是正弦交流电的一部分，则下列说法正确的是(　　)‎ 图7‎ A．图乙所示的电压也是正弦交流电压 B．图甲所示电压的瞬时值表达式为u＝10sin(50πt) V C．图乙所示电压的周期与图甲所示电压周期相同 D．图甲所示电压的有效值比图乙所示电压的有效值小 解析　图乙所示电压只有一部分按正弦交流电压变化，整个不能称为正弦交流电压，选项A错误；图甲所示电压的瞬时值表达式为u＝10sin(100πt) V，选项B错误；图乙所示电压的周期为图甲所示电压周期的2倍，选项C错误；图甲所示电压的有效值为5 V，对图乙由·＝T，得电压的有效值为U＝10 V，因此选项D正确。‎ 答案　D ‎9．如图8所示，一半径为L的导体圆环位于纸面内，O为圆心。环内两个圆心角为90°且关于O中心对称的扇形区域内分布有匀强磁场，两磁场的磁感应强度大小均为B、方向相反且均与纸面垂面。导体杆OM可绕O转动，M端通过滑动触点与圆环良好接触，在圆心和圆环间连有电阻R，不计圆环和导体杆的电阻，当杆OM以恒定角速度ω逆时针转动时，理想电流表A的示数为(　　)‎ 图8‎ A. B. C. D. 解析　OM切割磁感线产生的电动势E＝，OM切割磁感线时产生的感应电流I＝，设电流的有效值为I有效，则IRT＝2I2R·T，解得I有效＝，选项A正确。‎ 答案　A 综合提能练 ‎10．(多选)图9甲为小型交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，线圈的匝数n＝100、总电阻r＝5 Ω，线圈的两端与阻值为95 Ω的电阻R连接，交流电压表为理想电表。t＝0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按图乙所示正弦规律变化。若交流发电机产生的电动势的最大值为Em，电压表的示数为U，则(　　)‎ 图9‎ A．Em＝200 V，U＝134 V B．Em＝134 V，U＝95 V C．通过电阻R的电流每秒内方向改变约50次 D．电阻R实际消耗的功率为190 W 解析　交流发电机产生的电动势的最大值Em＝nBSω，而Φm＝BS，由Φ－t图线可知Φm＝2.0×10－2 Wb，T＝2π×10－2 s，所以ω＝100 rad/s，Em＝200 V，电动势的有效值E＝＝100 V，由闭合电路的欧姆定律，可知电路中电流的有效值I＝＝ A，电压表的示数为U＝IR≈134 V，故选项A正确，B错误；由题图乙可知，周期T＝2π×10－2 s，频率f＝≈16，故通过电阻R的电流每秒内方向改变约32次，选项C错误；电阻R消耗的功率为P＝I2R＝190 W，故选项D正确。‎ 答案　AD ‎11．(2019·江苏苏北四市模拟)一交流发电机与电阻、电感线圈(电阻不计)、电压表及开关组成如图10甲所示电路，交流发电机的线圈abcd(电阻不能忽略)在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动。图乙是开关S断开的情况下，电阻R两端的电压u随时间t变化的图象。下列说法正确的是(　　)‎ 图10‎ A．t＝1×10－2 s时，电压表的读数为零 B．t＝1×10－2 s时，线圈abcd中的磁通量变化率最大 C．电阻R两端电压的表达式为u＝50sin(100πt) V D．开关闭合前后，电压表的示数相同 解析　t＝1×10－2 s时线圈产生的感应电动势最小，说明线圈平面与磁场垂直，磁通量最大，磁通量变化率为零，但电压表读数为有效值，不是瞬时值，选项A、B错误；由图知周期T＝0.02 s，则角速度为ω＝＝ rad/s＝100π rad/s，电压表达式为u＝50sin(100πt) V，选项C正确；由于线圈会发生自感现象，产生自感电动势，故开关闭合前后，电压表的示数不同，选项D错误。‎ 答案　C ‎12．在匀强磁场中，一单匝矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图11所示，穿过线框的磁通量Φ随时间t变化的关系为Φ＝cos 25πt(Wb)，则(　　)‎ 图11‎ A．t＝0.1 s时线框平面与中性面重合 B．t＝0.04 s时穿过线框的磁通量变化率最大 C．线框产生的交变电动势周期为12.5 s D．线框中产生的交变电动势有效值为110 V 解析　t＝0.1 s时，Φ＝cos(25π×0.1) Wb＝0，即线框平面与中性面垂直，A错误；t＝0.04 s时，Φ＝cos(25π×0.04) Wb＝－ Wb，即磁通量最大，线框平面与中性面重合，感应电动势为零，根据法拉第电磁感应定律知，穿过线框的磁通量变化率为零，B错误；由ω＝得，T＝0.08 s，C错误；最大磁通量为BS＝ Wb，线框中产生的交变电动势最大值Em＝BS·，有效值E＝＝110 V，D正确。‎ 答案　D ‎13．一个U形金属线框在匀强磁场中绕OO′轴以相同的角速度匀速转动，通过导线给同一电阻R供电，如图12甲、乙所示。其中甲图中OO′轴右侧有磁场，乙图中整个空间均有磁场，两磁场磁感应强度相同。则甲、乙两图中交流电流表的示数之比为 (　　)‎ 图12‎ A．1∶ B．1∶2 C．1∶4 D．1∶1‎ 解析　题图甲中的磁场只在OO′轴的右侧，所以线框只在半周期内有感应电流产生，如图a，电流表测得是有效值，所以I＝。题图乙中的磁场布满整个空间，线框中产生的感应电流如图b，所以I′＝，则I∶I′＝1∶，即选项A正确。‎ 答案　A