2019年高考物理總復習 第十章 第1講 交變電流的產(chǎn)生和描述 新人教版.doc

2019年高考物理總復習 第十章 第1講 交變電流的產(chǎn)生和描述 新人教版1風力發(fā)電機為一種新能源產(chǎn)品，功率為200 W到15 kW，廣泛應用于分散住戶若風力發(fā)電機的矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，當線圈通過中性面時，下列說法正確的是()A穿過線圈的磁通量最大，線圈中的感應電動勢最大B穿過線圈的磁通量等于零，線圈中的感應電動勢最大C穿過線圈的磁通量最大，線圈中的感應電動勢等于零D穿過線圈的磁通量等于零，線圈中的感應電動勢等于零解析當線圈通過中性面時，感應電動勢為零，但此時穿過線圈的磁通量最大；當線圈平面轉(zhuǎn)到與磁感線平行時，穿過線圈的磁通量為零，但此時感應電動勢最大答案C2如圖1所示，面積均為S的單匝線圈繞其對稱軸或中心軸在勻強磁場B中以角速度勻速轉(zhuǎn)動，能產(chǎn)生正弦交變電動勢eBSsin t的圖是()圖1解析線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸(軸在線圈所在平面內(nèi))勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的正弦交變電動勢為eBSsin t，由這一原理可判斷，A圖中感應電動勢為eBSsin t；B圖中的轉(zhuǎn)動軸不在線圈所在平面內(nèi)；C、D圖轉(zhuǎn)動軸與磁場方向平行，而不是垂直答案A3矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交流電動勢的最大值為Em.設t0時線圈平面與磁場平行，當線圈的匝數(shù)增加一倍，轉(zhuǎn)速也增大一倍，其他條件不變時，交流電的電動勢為()Ae2Emsin 2tBe4Emsin 2tCeEmsin 2t De4Emcos 2t解析 EmnBS所以當S和都增大一倍時，電動勢的最大值增大到原來的4倍，再考慮到，相位與的關(guān)系所以選項D正確答案 D4一小型交流發(fā)電機中，矩形金屬線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應電動勢隨時間的變化關(guān)系如圖2所示矩形線圈與阻值為10 的電阻構(gòu)成閉合電路，若不計線圈電阻，下列說法中正確的是()圖2At1時刻通過線圈的磁通量為零Bt2時刻感應電流方向發(fā)生變化Ct3時刻通過線圈的磁通量變化率的絕對值最大D交變電流的有效值為 A解析在t1時刻電動勢為零，通過線圈的磁通量最大，A錯誤；t2時刻感應電動勢最大，線圈與中性面垂直，電流方向不變，B錯誤；電動勢與磁通量的變化率成正比；t3時刻電動勢為零，因而通過線圈的磁通量變化率也為零，C錯誤；電動勢的有效值是10 V，由全電路歐姆定律可得電流的有效值是 A，D正確答案D5如圖3所示，在勻強磁場中有一個矩形單匝線圈abcd，ab邊與磁場垂直，MN邊始終與金屬滑環(huán)K相連，PQ邊始終與金屬滑環(huán)L相連金屬滑環(huán)L、電流表A、定值電阻R、金屬滑環(huán)K通過導線串聯(lián)使矩形線圈以恒定角速度繞過bc、ad中點的軸旋轉(zhuǎn)下列說法中不正確的是 ()圖3A線圈轉(zhuǎn)動的角速度越大，電流表A的示數(shù)越大B線圈平面與磁場平行時，流經(jīng)定值電阻R的電流最大C線圈平面與磁場垂直時，流經(jīng)定值電阻R的電流最大D電流表A的示數(shù)隨時間按余弦規(guī)律變化解析令矩形單匝線圈abcd的電阻為r，根據(jù)法拉第電磁感應定律和交變電流的有效值定義得，交變電流的最大值為Im，電流表顯示的是有效值I，所以，線圈轉(zhuǎn)動的角速度越大，電流表A的示數(shù)越大，A對，D錯；線圈平面與磁場平行時，此時產(chǎn)生的感應電動勢最大，故流經(jīng)定值電阻R的電流最大，B對，C錯答案CD6小型交流發(fā)電機中，矩形金屬線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應電動勢與時間呈正弦函數(shù)關(guān)系，如圖5所示此線圈與一個R10 的電阻構(gòu)成閉合電路，不計電路的其他電阻下列說法中正確的是()A交變電流的周期為0.125 sB交變電流的頻率為8 HzC交變電流的有效值為 AD交變電流的最大值為4 A解析由et圖象可知，交變電流的周期為0.25 s，故頻率為4 Hz，選項A、B錯誤根據(jù)歐姆定律可知交變電流的最大值為2 A，故有效值為 A，選項C正確，D錯誤答案C7一只矩形線圈在勻強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4甲所示，則下列說法中正確的是()圖4At0時刻線圈平面與中性面垂直Bt0.01 s時刻的變化率達到最大C0.02 s時刻感應電動勢達到最大D該線圈相應的感應電動勢圖象如圖乙所示解析 由t圖知，在t0時，最大，即線圈處于中性面位置，此時e0，故A、D兩項錯誤；由圖知T0.04 s，在t0.01 s時，0，最大，e最大，則B項正確；在t0.02 s時，最大，0，e0，則C項錯答案 B8電阻R1、R2和交流電源按照圖甲所示方式連接，R110 ，R220 .合上開關(guān)S后，通過電阻R2的正弦交變電流i隨時間t變化的情況如圖乙所示，則()圖5A通過R1的電流的有效值是1.2 ABR1兩端的電壓有效值是6 VC通過R2的電流的有效值是1.2 ADR2兩端的電壓有效值是6 V解析 由題圖知流過R2交流電電流的最大值I2m0.6 A，故選項C錯誤；由U2mI2mR212 V，選項D錯誤；因串聯(lián)電路電流處處相同，則I1m0.6 A，電流的有效值I10.6 A，故A項錯誤；由U1I1R16 V，故選項B正確答案 B9一臺發(fā)電機的結(jié)構(gòu)示意圖如圖6所示，其中N、S是永久磁鐵的兩個磁極，它們的表面呈半圓柱面形狀M是圓柱形鐵芯，鐵芯外套有一矩形線圈，線圈繞鐵芯M中心的固定轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動磁極與鐵芯之間的縫隙中形成方向沿半徑的輻向磁場若從圖示位置開始計時電動勢為正值，下列圖象中能正確反映線圈中感應電動勢e隨時間t變化規(guī)律的是()圖6解析由于發(fā)電機內(nèi)部相對兩磁極為表面呈半圓柱面形狀，磁極與鐵芯之間的縫隙中形成方向沿半徑的輻向磁場，所以距轉(zhuǎn)軸距離相等的各點磁感應強度大小相等，根據(jù)法拉第電磁感應定律可知回路中產(chǎn)生大小恒定的感應電動勢，故選項A、B錯誤；當線圈轉(zhuǎn)到豎直位置時，回路中感應電動勢方向相反，所以選項C錯誤、D正確答案D9如圖7所示，電阻為r的矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸以某一角速度勻速轉(zhuǎn)動t0時，線圈平面與磁場垂直，各電表均為理想交流電表，則()圖7At0時，線圈中的感應電動勢最大B1 s內(nèi)電路中的電流方向改變了次C滑片P向下滑動時，電壓表的讀數(shù)不變D線圈勻速運動的角速度變大時，電流表的讀數(shù)也變大解析 由題意可知：線圈在t0時處于中性面位置，感應電動勢最小為0，A錯；1 s內(nèi)線圈轉(zhuǎn)過圈，每一圈電流方向改變兩次，所以電流方向改變次數(shù)為，B錯；電壓表測量的是路端電壓，P向下滑時，外電阻R阻值增加，電壓表示數(shù)增大，C錯；線圈轉(zhuǎn)動速度增大時，由EBS得，感應電動勢有效值增加，電流有效值也增加，即電流表示數(shù)增加，D對答案 D11一只電飯煲和一臺洗衣機并聯(lián)接在輸出電壓u311sin 314t V的交流電源上(其內(nèi)電阻可忽略不計)，均正常工作用電流表分別測得通過電飯煲的電流是5.0 A，通過洗衣機電動機的電流是0.50 A，則下列說法中正確的是()A電飯煲的電阻為44 ，洗衣機電動機線圈的電阻為440 B電飯煲消耗的電功率為1 555 W，洗衣機電動機消耗的電功率為155.5 WC1 min內(nèi)電飯煲消耗的電能為6.6104 J，洗衣機電動機消耗的電能為6.6103 JD電飯煲發(fā)熱功率是洗衣機電動機發(fā)熱功率的10倍解析電飯煲可看做純電阻用電器，其電阻為R 44 ，洗衣機是非純電阻用電器，電動機線圈的電阻R 440 ，A錯誤；電飯煲消耗的電功率為PUI2205.0 W1 100 W，洗衣機電動機消耗的電功率為PUI2200.5 W110 W，B錯；1 min內(nèi)電飯煲消耗的電能為WPt1 100160 J6.6104 J，洗衣機電動機消耗的電能為WPt110160 J6.6103 J，C正確；洗衣機是非純電阻用電器，其電動機發(fā)熱功率無法計算，D錯誤答案C12圖1是交流發(fā)電機模型示意圖在磁感應強度為B的勻強磁場中，有一矩形線圈abcd可繞線圈平面內(nèi)垂直于磁感線的軸OO轉(zhuǎn)動，由線圈引出的導線ae和df分別與兩個跟線圈一起繞OO轉(zhuǎn)動的金屬圓環(huán)相連接，金屬圓環(huán)又分別與兩個固定的電刷保持滑動接觸，這樣矩形線圈在轉(zhuǎn)動中就可以保持和外電路電阻R形成閉合電路圖2是線圈的主視圖，導線ab和cd分別用它們的橫截面來表示已知ab長度為L1，bc長度為L2，線圈以恒定角速度逆時針轉(zhuǎn)動(只考慮單匝線圈)圖8(1)線圈平面處于中性面位置時開始計時，試推導t時刻整個線圈中的感應電動勢e1的表達式；(2)線圈平面處于與中性面成0夾角位置時開始計時，如圖3所示，試寫出t時刻整個線圈中的感應電動勢e2的表達式；(3)若線圈電阻為r，求線圈每轉(zhuǎn)動一周電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱(其它電阻均不計)解析：(1)矩形線圈abcd轉(zhuǎn)動過程中，只有ab和cd切割磁感線，設ab和cd的轉(zhuǎn)動速度為v，則v在t時刻，導線ab和cd因切割磁感線而產(chǎn)生的感應電動勢均為E1BL1vy由圖可知vyvsin t則整個線圈的感應電動勢為e12E1BL1L2sin t(2)當線圈由圖3位置開始運動時，在t時刻整個線圈的感應電動勢為e2BL1L2sin(t0)(3)由閉合電路歐姆定律可知IE則線圈轉(zhuǎn)動一周在R上產(chǎn)生的焦耳熱為QRI2RT其中T于是QRR2答案：(1)e12E1BL1L2sin t(2)e2BL1L2sin(t0)(3)R2