2019屆高中物理二輪復(fù)習(xí) 熱點(diǎn)題型專練 專題10.1 變焦電流的產(chǎn)生及描述（含解析）.doc

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專題10.1變焦電流的產(chǎn)生及描述 1．一正弦式交變電流的瞬時(shí)電流與時(shí)間的關(guān)系式為i＝10sinωt(A)，其中ω＝314rad/s。它的電流的有效值為 (　　) A．10A B．10A C．50A D．314A 答案：A 解析：由題中所給電流的表達(dá)式i＝10sinωt(A)可知，電流的最大值為10A，對(duì)正弦式交變電流有I有＝，所以有效值為10A，選項(xiàng)A正確。 2．如圖，實(shí)驗(yàn)室一臺(tái)手搖交流發(fā)電機(jī)，內(nèi)阻r＝1.0 Ω，外接R＝9.0 Ω的電阻。閉合開關(guān)S，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子以某一轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)e＝10sin10πt(V)，則 (　　) A．該交變電流的頻率為10 Hz B．該電動(dòng)勢(shì)的有效值為10 V C．外接電阻R所消耗的電功率為10 W D．電路中理想交流電流表的示數(shù)為1.0 A 答案：D 3．一臺(tái)電風(fēng)扇的額定電壓為交流220V。在其正常工作過程中，用交流電流表測(cè)得某一段時(shí)間內(nèi)的工作電流I隨時(shí)間t的變化如圖所示。這段時(shí)間內(nèi)電風(fēng)扇的用電量為 (　　) A．3.910－2度 B．5.510－2度 C．7.810－2度 D．11.010－2度 答案：B 解析：由于電風(fēng)扇正常工作，根據(jù)W＝UIt可得：W＝220(0.310＋0.410＋0.240)60J＝1.98105J＝5.510－2kWh，選項(xiàng)B正確。 4．一個(gè)匝數(shù)為100匝，電阻為0.5Ω的閉合線圈處于某一磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于線圈平面，從某時(shí)刻起穿過線圈的磁通量按圖示規(guī)律變化。則線圈中產(chǎn)生交變電流的有效值為 (　　) A．5A B．2A C．6A D．5A 答案：B 解析：0～1s內(nèi)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1＝n＝1000.01V＝1V,1～1.2s內(nèi)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E2＝n＝100V＝5V，對(duì)一個(gè)定值電阻，在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q＝Q1＋Q2＝1＋0.2J＝12J，根據(jù)交變電流有效值的定義Q＝I2Rt＝12得：I＝2A，故B正確，ACD錯(cuò)誤。 18．如圖所示是某種交變電流隨時(shí)間變化的圖線，i>0部分的圖線是一個(gè)正弦曲線的正半周，i<0部分的圖線是另一個(gè)正弦曲線的負(fù)半周，其最大值如圖中所示，由圖象可知(　　) A．這種交變電流的周期為T B．這種交變電流的周期為4T C．這種交變電流的有效值為I0 D．這種交變電流的有效值為I0 【答案】C　【解析】交變電流的周期為3T，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤．在0到T時(shí)間內(nèi)交變電流的有效值為2I0，在T到3T時(shí)間內(nèi)交變電流的有效值為I0，根據(jù)有效值的定義可得(2I0)2RT＋I(xiàn)R(2T)＝I2R(3T)，解得I＝I0，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤． 19．(多選)如圖所示，處在垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的矩形線框MNPQ，以恒定的角速度ω繞對(duì)角線NQ轉(zhuǎn)動(dòng)．已知MN長(zhǎng)為l1，NP長(zhǎng)為l2，線框電阻為R.在t＝0時(shí)刻線框平面與紙面重合，下列說法正確的是(　　) A．矩形線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值為Bl1l2ω B．矩形線框轉(zhuǎn)過半周時(shí)，通過線框的瞬時(shí)電流為零 C．矩形線框轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，通過線框的電荷量為 D．矩形線框在轉(zhuǎn)動(dòng)半周過程中產(chǎn)生的熱量為 20．(多選)如圖所示，垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)以虛線為界，虛線左側(cè)磁場(chǎng)范圍足夠大，單匝矩形線圈的中軸線與磁場(chǎng)邊界重合，線圈以恒定的角速度ω繞中軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈所圍面積為S，線圈導(dǎo)線的總電阻為R.t＝0時(shí)刻線圈平面與紙面重合，則下列說法正確的是(　　) A．t時(shí)刻線圈中電流的瞬時(shí)值為sin ωt B．線圈中電流的有效值為 C．線圈中電流的最大值為 D．線圈消耗的電功率為 21．(多選)如圖11126所示，面積為S的矩形線圈共N匝，線圈總電阻為R，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以豎直線OO′為軸，以角速度ω勻速旋轉(zhuǎn)，圖示位置C與紙面共面，位置A與位置C成45角．線圈從位置A轉(zhuǎn)過90到達(dá)位置B的過程中，下列說法正確的是(　　) 圖11126 A．平均電動(dòng)勢(shì)為NBSω B．通過線圈某一截面的電荷量q＝ C．在此轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，外界對(duì)線圈做的總功為 D．在此轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，電流方向會(huì)發(fā)生改變 【答案】AC　【解析】線圈從位置A轉(zhuǎn)過90到達(dá)位置B的過程中，ΔΦ＝2BScos 45＝BS，Δt＝，根據(jù)E＝N，得E＝NBSω，故A正確；根據(jù)E＝N，q＝Δt＝N＝，故B錯(cuò)誤；產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的峰值Em＝NBSω，則有效值E＝＝，則W＝Q＝Δt＝，故C正確；線圈經(jīng)過中性面，電流方向改變，線圈從位置A轉(zhuǎn)過90到達(dá)位置B的過程中，電流方向不變，故D錯(cuò)誤． 22.(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(chǎng)可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，○A 為交流電流表．線圈繞垂直于磁場(chǎng)的水平軸OO′沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從圖甲所示位置開始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的交變電流隨時(shí)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10 A B．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為50π rad/s C．t＝0.01 s時(shí)，線圈平面與磁場(chǎng)方向平行 D．t＝0.02 s時(shí)，電阻R中電流的方向自右向左 23．(多選)一單匝矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生正弦式交變電流，其電動(dòng)勢(shì)的變化規(guī)律如圖所示，當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，電動(dòng)勢(shì)的變化規(guī)律如圖b所示．以下關(guān)于這兩個(gè)正弦式交變電流的說法正確的是(　　) A．從圖線可算出穿過線圈磁通量的最大值 B．線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為2∶3 C．在圖線a和b中，t＝0時(shí)刻穿過線圈的磁通量均為零 D．圖線b電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝100sin(V) 【答案】AD　【解析】Eam＝150 V＝BSωa＝Φmωa，ωa＝＝ rad/s＝50π rad/s得Φm＝ Wb，故A正確；Ta∶Tb＝0.04 s∶0.06 s＝2∶3.T＝，所以na∶nb＝3∶2，故B錯(cuò)誤；t＝0時(shí)，穿過線圈的磁通量最大，故C錯(cuò)誤；Ebm＝Φm＝100 V，ωb＝＝π rad/s.所以e＝100sinπt(V)，故D正確． 24．一個(gè)邊長(zhǎng)為6 cm的正方形金屬線框置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框平面與磁場(chǎng)垂直，電阻為0.36 Ω.磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖所示，則線框中感應(yīng)電流的有效值為(　　) A.10－5 A B.10－5 A C.10－5 A D.10－5 A 25．如圖所示為交流發(fā)電機(jī)示意圖，矩形線圈的匝數(shù)N＝50匝，每匝線圈的邊長(zhǎng)lab＝0.4 m，lbc＝0.2 m，矩形線圈所在處的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.2 T，磁感應(yīng)強(qiáng)度與線圈軸線垂直，線圈總電阻r＝1 Ω，外接電阻R＝9 Ω，線圈以n＝ r/s的轉(zhuǎn)速在磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．求： (1)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值； (2)若線圈從通過中性面時(shí)開始計(jì)時(shí)，寫出回路中電流隨時(shí)間變化的關(guān)系式； (3)交流電壓表和電流表的讀數(shù)； (4)此交流發(fā)電機(jī)的總功率和輸出功率. 【解析】 (1)交變電流感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值 Emax＝NBSω＝NBlablbcω＝500.20.40.22π V＝160 V. (2)從線圈通過中性面時(shí)開始計(jì)時(shí)，交變電流的表達(dá)式為正弦函數(shù)． 由于ω＝2πn＝200 rad/s，Imax＝＝16 A 故電流隨時(shí)間變化的關(guān)系式 i＝16sin 200t A. 【答案】 (1)160 V　(2)i＝16sin 200t A (3)72 V　8 A　(4)1 280 W　1 152 W 26.如圖所示的是一個(gè)匝數(shù)n＝10的線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中沿垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過線圈平面的磁通量隨時(shí)間變化的圖象。根據(jù)圖象回答下列問題： (1)線圈中的最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大？ (2)在t1＝0.1s時(shí)刻和t2＝0.2s時(shí)刻，線圈中磁通量的變化率各是多少？ (3)設(shè)t＝0時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為正值，畫出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖象，并寫出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式。 答案：(1)10πV　(2)0　πWb/s　(3)見解析圖　e＝10πcos 5πt(V) 解析：(1)由圖象可知，Φm＝BS＝0.2Wb，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的周期T＝0.4s，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω＝＝5πrad/s 線圈中的最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) Em＝nBSω＝nΦmω＝10πV (2)在t1＝0.1s時(shí)刻，線圈中磁通量的變化率為0。 t2＝0.2s時(shí)刻，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大為Em＝10πV 磁通量變化率為 ＝＝Wb/s＝πWb/s (3)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的變化周期跟磁通量的變化周期相同，并按余弦規(guī)律變化，在t＝0時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為正的最大值，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖象如圖所示。 瞬時(shí)值的表達(dá)式e＝10πcos5πt(V) 27.如圖所示，一個(gè)小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)，其矩形線圈的長(zhǎng)度為a，寬度為b，共有n匝，總電阻為r，與線圈兩端相接觸的集流環(huán)上接有一個(gè)阻值為R的定值電阻，線圈以角速度ω在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞與磁場(chǎng)方向垂直的對(duì)稱軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，沿轉(zhuǎn)軸OO′方向看去，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)沿逆時(shí)針方向，t＝0時(shí)刻線圈平面與磁感線垂直。 (1)表示出線圈經(jīng)過圖示位置時(shí)，通過電阻R的感應(yīng)電流的方向。 (2)寫出線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式。 (3)求線圈從t＝0位置開始到轉(zhuǎn)過90的過程中的平均電動(dòng)勢(shì)。 (4)求線圈從t＝0位置開始到轉(zhuǎn)過60時(shí)的瞬時(shí)電流。 答案：(1)自下而上　(2)nBabωsinωt　(3)　(4) 28．某興趣小組設(shè)計(jì)了一種發(fā)電裝置，如圖所示。在磁極和圓柱狀鐵芯之間形成的兩磁場(chǎng)區(qū)域的圓心角α均為π，磁場(chǎng)均沿半徑方向。匝數(shù)為N的矩形線圈abcd的邊長(zhǎng)ab＝cd＝L、bc＝ad＝2L。線圈以角速度ω繞中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，bc和ad邊同時(shí)進(jìn)入磁場(chǎng)。在磁場(chǎng)中，兩條邊所經(jīng)過處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B、方向始終與兩邊的運(yùn)動(dòng)方向垂直。線圈的總電阻為r，外接電阻為R。求： (1)線圈切割磁感線時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小E； (2)線圈切割磁感線時(shí)，bc 邊所受安培力的大小F； (3)外接電阻上電流的有效值I。 答案：(1)2NBL2ω　(2)　(3) (2)由閉合電路的歐姆定律，得線圈中電流I＝ bc邊受安培力大小F＝NBI(2L) 由③④⑤得F＝ (3)一個(gè)周期內(nèi)，通電時(shí)間t＝T R上消耗的電能　W＝I2Rt 根據(jù)有效值的定義，得W＝IRT 解得I0＝