高考物理复习同步练习：第十章 第1单元 课下综合提升

高考物理复习同步练习：第十章 第1单元 课下综合提升

‎1．如图1中闭合线圈都在匀强磁场中绕虚线所示的固定转轴匀速转动，不能产生正弦式交变电流的是(　　)‎ 图1‎ 解析：A、B选项中闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场且过线圈平面的转轴匀速转动，满足产生正弦式交变电流的条件，能产生正弦式交变电流；C选项中转轴平行于磁场，转动过程中，穿过线圈的磁通量始终为零，故C中不产生正弦式交变电流；D选项中虽然只有一半线圈在磁场中，但是始终有一边切割磁感线按照正弦规律产生感应电动势，且一边出时，另一边恰好入，保证转动过程中感应电动势连续按照正弦规律变化，D选项正确。‎ 答案：C ‎2.处在匀强磁场中的矩形线圈abcd，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平行于纸面并与ab垂直。在t＝0时刻，线圈平面与纸面重合(如图2)，线圈的cd边离开纸面向外运动。若规定由a→b→c→d→a方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流I随时间t变化的图线是图3中的(　　) 图2‎ 图3‎ 解析：分析交变电流的图像问题应注意图线上某一时刻对应的线圈在磁场中的位置，将图线描述的变化过程对应到线圈所处的具体位置是分析的关键，线圈在图示位置时磁通量为零，但感应电流为最大值；再由楞次定律可判断线圈在转过90°的过程中，感应电流为正，故选项C正确。‎ 答案：C ‎3．如图4甲、乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示电压按正弦规律变化。下列说法正确的是(　　)‎ 图4‎ A．图甲表示交流电，图乙表示直流电 B．两种电压的有效值相等 C．图甲所示电压的瞬时值表达式为u＝311sin100πt V D．图甲所示电压经匝数比为10∶1的变压器变压后，频率变为原来的 解析：因图像的纵坐标上电压的正负表示电压的方向，因此两图均为交流电，A错；对于正弦交流电才有U有效＝，虽然两图的峰值相同，但图乙非正弦(余弦)交流电不适用上式有效值的求法，故B错；正弦交流电电压瞬时值的表达式为u＝Umsinωt，由图像可知Um＝311 V，T＝2×10－2 s，可得ω＝＝100π，代入上式得u＝311sin 100πt，故C对；由变压器原理可知变压器只能根据匝数比改变电压和电流，它不会改变周期和频率，故D错。‎ 答案：C ‎4．一个阻值为2 Ω的线圈在匀强磁场中转动，产生的交变电动势为e＝10 sin 20πt V，当该线圈与一阻值为8 Ω的电阻组成闭合回路时，下列说法正确的是(　　)‎ A．t＝0时，线圈平面位于中性面 B．t＝0时，穿过线圈的磁通量为0‎ C．电阻的热功率为16 W D．用电压表测路端电压时读数为11.3 V 解析：由表达式可知，t＝0时，电动势为零，而线圈平面位于中性面时，磁通量最大，感应电动势为零，故A对B错；电动势的有效值E＝10 V，电阻两端的电压U＝ R＝8 V，D错；由P＝得P＝8 W，C错误。‎ 答案：A ‎5.将硬导线中间一段折成不封闭的正方形，每边长为l，它在磁感应强度为B、方向如图5所示的匀强磁场中匀速转动，转速为n，导线在a、b两处通过电刷与外电路连接，外电路接有额定功率为P的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余部 图5‎ 分的电阻不计，灯泡的电阻应为(　　)‎ A.　　　　　　 B. C. D. 解析：单匝正方形线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，‎ 将产生正弦式交变电流，‎ 则电动势的最大值Em＝Bl2ω＝2πnBl2，‎ 其有效值E＝＝，‎ 计算小灯泡的额定功率P要用其有效值，即P＝。‎ R＝＝，故只有B选项正确。‎ 答案：B ‎6．在两块金属板上加上交变电压u＝Umsint，当t＝0时，板间有一个电子正好处于静止状态，下面关于电子以后的运动情况的判断正确的是(　　)‎ A．t＝T时，电子回到原出发点 B．电子始终向一个方向运动 C．t＝时，电子的速度为零 D．t＝时，电子的位移最大 解析：t＝0时，电子不受力，此时两极板间电压为零，此后电压开始增大，t＝时达到最大，此过程中电子沿电场方向做加速度增大的加速运动，速度增大，～这段时间内，两极板间电压减小，但电场方向不变，所以电子在这段时间内仍沿原方向做加速度减小的加速运动，速度继续增大。后电场变向，电子开始减速，但运动方向不变，直至T时刻速度减为零。故在时电子有最大速度。因电子的速度方向不变，即随时间的增长，位移增大。‎ 答案：B ‎7．电阻R1、R2和交流电源按照图6甲所示方式连接，R1＝10 Ω，R2＝20 Ω。合上开关S后，通过电阻R2的正弦交变电流i随时间t的变化情况如图乙所示。则(　　)‎ 图6‎ A．通过R1的电流的有效值是‎1.2 A B．R1两端的电压有效值是6 V C．通过R2的电流的有效值是‎1.2 ‎ A D．R2两端的电压有效值是6 V 解析：通过R1和R2的电流的有效值都是‎0.6 A，故A、C错，R2两端的电压有效值是12 V，故D错，R1两端的电压有效值是6 V，故B正确。‎ 答案：B ‎8．如图7甲所示是某种型号的电热毯的电路图，电热毯接在交变电源上，通过装置P使加在电热丝上的电压的波形如图乙所示。此时接在电热丝两端的交流电压表的读数为 ‎(　　)‎ 图7‎ A．110 V B．156 V C．220 V D．311 V 解析：电压表的读数是交变电流电压的有效值，从u－t图像看出，每个周期的前半周期是正弦图形，其有效值为U1＝220 V；后半周期电压为零。根据有效值的定义，T＝·＋0，得U＝156 V，选B。‎ 答案：B ‎9．一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图8甲所示。已知发电机线圈内阻为5.0 Ω，外接一只电阻为95.0 Ω的灯泡，如图乙所示，则(　　)‎ ‎　‎ 图8‎ A．电压表的示数为220 V B．电路中的电流方向每秒钟改变50次 C．灯泡实际消耗的功率为484 W D．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J 解析：电压表示数为灯泡两端电压的有效值，由图像知电动势的最大值Em＝220 V，故有效值E＝220 V，灯泡两端电压U＝＝209 V，A错误；由图像知T＝0.02 s，一个周期内电流方向改变两次，可知1 s内电流方向改变100次，B错误；灯泡的实际功率P＝＝459.8 W，C错误；电流的有效值I＝＝‎2.2 A，发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Q＝I2rt＝24.2 J，D正确。‎ 答案：D ‎10.如图9所示线圈的面积为1×‎102 cm2 ，共100匝。处在B＝0.5 T的匀强磁场中，以 r/s 的转速匀速转动，已知线圈电阻为1 Ω，外接电阻为9 Ω，那么下列判断错误的是(　　)‎ A．电压表的读数为45 V B．以图示位置为计时零点，电流的表达式i＝10sin 200t C．线圈从图示位置开始转过90°角的过程中，通过线圈导线截面的电荷量为‎0.05 C 图9‎ D．一个周期内外力做功的平均功率为500 W 解析：因交变电流的最大电压为Em＝nBSω＝100 V，而电压表测量的是电阻R两端的电压，所以电压表的读数为U＝＝45 V，A正确；以题图所示位置为计时零点，电流的表达式i＝10cos 200t，B错误；线圈从题图所示 位置开始转过90°角的过程中，通过线圈导线截面的电荷量q＝＝5×10－‎2 C，C正确；一个周期内外力做功的平均功率，即电路消耗的电功率P＝()2×＝500 W，D正确。‎ 答案：B ‎11．一个交流发电机矩形线圈abcd共50 匝，ab＝‎0.2 m，bc＝‎0.1 m，总电阻r＝10 Ω，它在B＝0.5 T的匀强磁场中从磁通量最大位置开始以100 r/s的转速匀速转动。外电路接有R＝40 Ω的电阻。当线圈转过周期时， 求：‎ 外电阻R上产生的焦耳热Q。‎ 解析：线圈转动的过程中产生的感应电动势的最大值为 Em＝nBSω＝50×0.5×0.2×0.1×200π V＝314 V 有效值为E＝≈222 V 在R上产生的焦耳热为Q＝()2Rt＝1.97 J。‎ 答案：1.97 J ‎12.如图10所示，匀强磁场B＝0.1 T，所用矩形线圈的匝数N＝100，边长ab＝‎0.2 m，bc＝‎0.5 m，以角速度ω＝100π rad/s绕OO′轴匀速转动。当线圈 ‎ 平面通过中性面时开始计时，试求：‎ ‎(1)线圈中感应电动势的瞬时值表达式；‎ ‎(2)由t＝0至t＝过程中的平均电动势的大小。‎ ‎(3)该交变电流的电动势有效值是多少？‎ 解析：(1)感应电动势的瞬时值e＝NBSωsinωt，由题可知：‎ S＝·＝ 0.2×‎0.5 m2‎＝‎‎0.1 m2‎ Em＝NBSω＝100×0.1×0.1×100π V＝314 V，‎ 所以e＝314sin100πt V。‎ ‎(2)用E＝N计算，‎ t＝0至t＝过程中的平均电动势 E＝N＝N＝ 即　E＝NBSω。‎ 代入数值得E＝200 V。‎ ‎(3)电动势有效值E＝ 又Em＝NBSω 代入数据得E＝222 V。‎ 答案：(1)e＝314sin100πt V　(2)200 V　(3)222 V