高考物理江蘇專(zhuān)版總復(fù)習(xí)課時(shí)作業(yè)： 四十二 交變電流的產(chǎn)生和描述 含解析

課時(shí)作業(yè)課時(shí)作業(yè) 四十二四十二 交變電流的產(chǎn)生和描述交變電流的產(chǎn)生和描述(限時(shí)：45 分鐘)(班級(jí)_姓名_)1(多選)如圖所示為交流發(fā)電機(jī)示意圖，線圈的 AB 邊連在金屬滑環(huán) K 上，CD 邊連在滑環(huán) L 上，導(dǎo)體做的兩個(gè)電刷 E、F 分別壓在兩個(gè)滑環(huán)上，線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以通過(guò)滑環(huán)和電刷保持與外電路的連接關(guān)于其工作原理，下列分析正確的是()第 1 題圖A在線圈平面轉(zhuǎn)到中性面的瞬間，穿過(guò)線圈的磁通量最大B在線圈平面轉(zhuǎn)到中性面的瞬間，線圈中的感應(yīng)電流最大C在線圈平面轉(zhuǎn)到跟中性面垂直的瞬間，穿過(guò)線圈的磁通量最小D在線圈平面轉(zhuǎn)到跟中性面垂直的瞬間，線圈中的感應(yīng)電流最小2小型手搖發(fā)電機(jī)線圈共 N 匝，每匝可簡(jiǎn)化為矩形線圈 abcd，磁極間的磁場(chǎng)視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于線圈中心軸 OO，線圈繞 OO軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖所示線圈 ab 邊和 cd 邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值都為 e0，不計(jì)線圈電阻，則發(fā)電機(jī)輸出電壓 ()第 2 題圖A峰值是 e0B峰值是 2e0C有效值是22Ne0D有效值是2Ne03(多選)某小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)為 e50sin100t(V)對(duì)此電動(dòng)勢(shì)，下列表述正確的有()A最大值是 50 2 VB頻率是 100 HzC有效值是 25 2 VD周期是 0.02 s4(多選)如圖甲為風(fēng)力發(fā)電的簡(jiǎn)易模型，在風(fēng)力的作用下，風(fēng)葉帶動(dòng)與其固定在一起的永磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速與風(fēng)速成正比某一風(fēng)速時(shí)，線圈中產(chǎn)生的正弦式電流如圖乙所示，則()甲乙第 4 題圖A電流的表達(dá)式為 i0.6sin(10t)AB磁鐵的轉(zhuǎn)速為 10 r/sC風(fēng)速加倍時(shí)電流的表達(dá)式為 i1.2sin(10t)AD風(fēng)速加倍時(shí)線圈中電流的有效值為 0.6 2 A5(多選)如圖所示，面積為 S、匝數(shù)為 N、電阻為 r 的線圈與阻值為 R 的電阻構(gòu)成閉合回路，理想交流電壓表并聯(lián)在電阻 R 的兩端線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞垂直于磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)到圖示位置的時(shí)刻 t0.則()第 5 題圖A在 t0 時(shí)刻，線圈處于中性面，流過(guò)電阻 R 的電流為 0，電壓表的讀數(shù)也為 0B1 秒鐘內(nèi)流過(guò)電阻 R 的電流方向改變次C在電阻 R 的兩端再并聯(lián)一只電阻后，電壓表的讀數(shù)將減小D在電阻 R 的兩端再并聯(lián)一只電容較大的電容器后，電壓表的讀數(shù)不變6 如圖所示為一個(gè)經(jīng)調(diào)控電路調(diào)節(jié)后加在電燈上的電壓， 正弦交流電的每一個(gè)二分之一周期中，前面四分之一周期被截去，則現(xiàn)在電燈上電壓的有效值為()第 6 題圖AUmB.Um2C.Um3D.Um27(多選)電阻為 1 的單匝矩形線圈繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖象如圖所示，現(xiàn)把交變電流加在電阻為 9 的電熱絲上，下列判斷正確的是()第 7 題圖A線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為 100 rad/sB在 00.005 s 時(shí)間內(nèi)，通過(guò)電阻的電荷量為15CC電熱絲兩端的電壓為 180 VD電熱絲的發(fā)熱功率為 1800 W8一小型發(fā)電機(jī)可看成一匝數(shù) n1000 匝、邊長(zhǎng) L20 cm、內(nèi)阻 r1 的正方形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)， 當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)周期 T0.01 s 時(shí)， 用它給銘牌上標(biāo)有“50 V，250 W”的小電動(dòng)機(jī)供電，恰能使其正常工作，已知電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻 r1 ，求：(1)電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率；(2)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的最大值；(3)發(fā)電機(jī)內(nèi)部磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B；(4)電動(dòng)機(jī)由于某種原因被卡住，此時(shí)電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻上的熱功率9如圖所示，某興趣小組設(shè)計(jì)了一種發(fā)電裝置在磁極和圓柱狀鐵芯之間形成的兩磁場(chǎng)區(qū)域的圓心角均為49，磁場(chǎng)均沿半徑方向匝數(shù)為 N 的矩形線圈 abcd 的邊長(zhǎng) abcdl、bcad2l.線圈以角速度繞中心軸勻速轉(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(guò)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 Em；(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.第 9 題圖課時(shí)作業(yè)(四十二)交變電流的產(chǎn)生和描述 1.AC【解析】中性面處 BS，此時(shí)線圈磁通最大，而感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、磁通變化率、感應(yīng)電流均為 0；垂直中性面處 B/S，此時(shí)磁通為 0，但感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、磁通變化率、感應(yīng)電流均為最大，故選項(xiàng) AC 正確2D【解析】由題意可知，線圈 ab 邊和 cd 邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值都為 e0，因此對(duì)單匝矩形線圈總電動(dòng)勢(shì)最大值為 2e0，又因?yàn)榘l(fā)電機(jī)線圈共 N 匝，所以發(fā)電機(jī)線圈中總電動(dòng)勢(shì)最大值為 2Ne0，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，在不計(jì)線圈內(nèi)阻時(shí)，輸出電壓等于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，即其峰值為 2Ne0，故 A、B 錯(cuò)誤；又由題意可知，若從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，發(fā)電機(jī)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為正弦式交變電流，由其有效值與峰值的關(guān)系可知，UUm2，即 U 2Ne0，故 C 錯(cuò)誤、D 正確3CD【解析】交變電動(dòng)勢(shì) eEmaxsint 或 eEmaxcost，其中 Emax為電動(dòng)勢(shì)的最大值，為角速度，有效值 EEm2，周期 T2，頻率 f1T，由 e50sin100t 知，Emax50 V，E25 2 V，T20.02 s，f1T50 Hz，所以選項(xiàng) CD 正確4AD【解析】由圖乙可知產(chǎn)生的電流為正弦交變電流，iImsint，其中 Im0.6A，T02 s，而2T10rad/s，則 i0.6sin(10t) A，A 項(xiàng)正確；nf1T5 r/s，B 項(xiàng)錯(cuò)誤；風(fēng)速加倍時(shí)，角速度增大為原來(lái)的兩倍，根據(jù) ImNBSR可知，電流的最大值增大為原來(lái)的兩倍，則風(fēng)速加倍時(shí)電流的表達(dá)式為 i1.2sin(20t)A，C 項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù) IIm2，風(fēng)速加倍時(shí) I2Im20.6 2A，D 項(xiàng)正確5BC【解析】電表讀數(shù)應(yīng)為有效值，故 A 錯(cuò)；正余弦交流電一個(gè)周期電流方向改變兩次，所以 1 s 電流方向改變次數(shù) n22，B 正確；并聯(lián)電阻外阻減小根據(jù)全電路歐姆定律知 C 正確；電容器“斷直通交” ，并聯(lián)電容器總電流變大內(nèi)電壓變大，外電壓減小，D 錯(cuò)；選 BC.6D【解析】由題給圖象可知，交流電壓的變化規(guī)律具有周期性，用電流熱效應(yīng)的等效法求解設(shè)電燈的阻值為 R，正弦交流電壓的有效值與峰值的關(guān)系是 UUm2，由于一個(gè)周期內(nèi)半個(gè)周期有交流電壓，一周期內(nèi)交流電產(chǎn)生的熱量為 QU2RtU2mT4R，設(shè)交流電壓的有效值為 U，由電流熱效應(yīng)得 QU2RT，所以該交流電壓的有效值 UUm2，可見(jiàn)選項(xiàng)D 正確7BD【解析】由題圖可知 T0.02 s，2T100 rad/s，A 錯(cuò)誤；在 00.005s 內(nèi)，由 UmnBS得 BS2Wb，qRrBS0Rr15C，B 正確；電熱絲兩端的電壓URRrUm290 2 V，C 錯(cuò)誤；電熱絲的發(fā)熱功率 PI2RU2R（90 2）29W1800 W，D 正確8(1)225 W(2)78 V(3)3.1103T(4)756 W【解析】 (1)IPU250505 A， P熱I2r52125 W， P機(jī)PP熱25025225W.(2)U內(nèi)Ir515 V，E有UU內(nèi)50555 V ，Em 2E有 25578 V.(3)由 EmnBL2nBL22T可得：BEmT2nL2780.01210003.140.043.1103T.(4)P熱E有rr2r551121756 W.9(1)2NBl2(2)4N2B2l3rR(3)4NBl23（rR）【解析】(1)bc、ad 邊的運(yùn)動(dòng)速度 vl2感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) Em4NBlv解得 Em2NBl2.(2)電流 ImEmrR，安培力 F2NBIml解得F4N2B2l3rR.(3)一個(gè)周期內(nèi)，通電時(shí)間 t4T9根據(jù)焦耳定律 R 上產(chǎn)生的電熱QI2mRt且 QI2RT解得I4NBl23（rR）.