2020版廣西物理一輪復(fù)習(xí)考點規(guī)范練35 交變電流的產(chǎn)生及其描述

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精考點規(guī)范練35交變電流的產(chǎn)生及其描述考點規(guī)范練第68頁

一、單項選擇題1.某線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生交變電流的圖像如圖所示。由圖中信息可以判斷()A。在A和C時刻，線圈處于中性面位置B。在B和D時刻，穿過線圈的磁通量為零C。從A→D時間內(nèi)，線圈轉(zhuǎn)過的角度為32D。1s內(nèi)交變電流方向改變50次答案C解析在A和C時刻,線圈中感應(yīng)電流最大，磁通量為零，線圈處于與磁感線方向平行的平面位置，故A錯誤；在B和D時刻，線圈中感應(yīng)電流為零，穿過線圈的磁通量最大，故B錯誤;從A→D時間內(nèi)轉(zhuǎn)過34周期,即線圈轉(zhuǎn)過的角度為32π，故C正確；由題圖可知周期T=0。02s，頻率為f=1T=50Hz，正弦交變電流一個周期電流方向改變2次，所以1s內(nèi)交變電流方向改變100次,2.如圖甲所示,一矩形線圈abcd放置在勻強磁場中，并繞過ab、cd中點的軸OO’以角速度ω逆時針勻速轉(zhuǎn)動。若以線圈平面與磁場夾角θ=45°時（如圖乙）為計時起點,并規(guī)定當(dāng)電流自a流向b時電流方向為正。則能夠正確反映線圈中電流變化規(guī)律的圖像是（)答案D解析t=0時刻,根據(jù)題圖乙表示的轉(zhuǎn)動方向,由右手定則得出此時線圈中電流方向為a→d→c→b→a，與規(guī)定的電流正方向相反,電流為負(fù)值。又因為此時ad、bc兩邊的切割速度方向與磁場方向成45°夾角,由E=2Blv⊥,可得E=2×22Blv=22Em,即此時電流是最大值的22倍。由題圖乙還能觀察到，線圈在接下來45°的轉(zhuǎn)動過程中，ad、bc兩邊的切割磁場的速度越來越小，所以感應(yīng)電動勢應(yīng)減小,3。電阻R1、R2與交流電源按照圖甲所示方式連接，R1=10Ω，R2=20Ω。閉合開關(guān)S后,通過電阻R2的電流i隨時間t變化的情況如圖乙所示。則(）A.通過R1的電流有效值是1.2AB.R1兩端的電壓有效值是6VC。通過R2的電流有效值是1。22AD。R2兩端的電壓最大值是62V答案B解析首先從交變電流圖像中找出交變電流的最大值，即通過R2的電流最大值為0。62A，由正弦式交變電流最大值與有效值的關(guān)系Im=2I可知，其有效值為0.6A,由于R1與R2串聯(lián)，所以通過R1和R2的電流有效值也是0。6A，選項A、C錯；R1兩端電壓有效值為U1=IR1=6V，選項B對;R2兩端電壓最大值為U2m=ImR2=0.62×20V=122V，選項D錯.4。如圖甲所示,標(biāo)有“220V40W"的燈泡和標(biāo)有“20μF300V”的電容器并聯(lián)到交流電源上，V為交流電壓表,交流電源的輸出電壓如圖乙所示。閉合開關(guān)，下列判斷正確的是(）A.t=T2時刻,VB。燈泡恰好正常發(fā)光C。電容器不可能被擊穿D。V的示數(shù)保持1102V不變答案B解析V的示數(shù)應(yīng)是電壓的有效值220V，故A、D錯誤;電壓的有效值恰好等于燈泡的額定電壓,燈泡正常發(fā)光,B正確；電壓的峰值Um=2202V≈311V，大于300V，故電容有可能被擊穿,C錯誤。5。右圖為一交流電壓隨時間變化的圖像，每個周期內(nèi)，前三分之一周期電壓按正弦規(guī)律變化，后三分之二周期電壓恒定.根據(jù)圖中數(shù)據(jù)可得，此交流電壓的有效值為(）A。7。5V B。8V C.215V D。313V答案C解析根據(jù)電流的熱效應(yīng)有6V22·1R·T3+(9V)2R·6.如圖甲所示，一圓形金屬線圈放置于勻強磁場中,磁場方向與線圈平面垂直,磁感應(yīng)強度為B0。現(xiàn)讓線圈繞其一條直徑以50Hz的頻率勻速轉(zhuǎn)動，較長時間t內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q;若線圈不動,讓磁場以圖乙所示規(guī)律周期性變化,要在t時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量也為Q，乙圖中磁場變化的周期T以s為單位,數(shù)值應(yīng)為(）A.150π B。250π C.答案C解析兩種情況下，在相同時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相同，說明電壓的有效值相同。線圈繞其一條直徑以50Hz的頻率勻速轉(zhuǎn)動時，電壓有效值為E=Em2=BSω2=B0πr2×100π二、多項選擇題7.一個矩形線圈在勻強磁場中轉(zhuǎn)動,它產(chǎn)生的交流電動勢為e=2202sin100πtV。關(guān)于這個交變電流,下列說法正確的是()A。交變電流的頻率為100HzB.該電動勢的有效值為220VC。線圈轉(zhuǎn)動的角速度ω=50πrad/sD。t=0時,線圈平面處于中性面答案BD解析由2πf=100πrad/s知,該交變電流的頻率為50Hz，A錯;電動勢有效值E=Em2=220V,B對；線圈轉(zhuǎn)動的角速度ω=100πrad/s,C錯;t=0時，e=0,此時線圈處于中性面8.圖甲是一種振動發(fā)電裝置的示意圖，半徑為r=0。1m、匝數(shù)n=20的線圈位于輻向分布的磁場中，磁場的磁感線均沿半徑方向均勻分布(其右視圖如圖乙所示)。線圈所在位置的磁感應(yīng)強度的大小均為B=0.20πT，線圈電阻為R1=0。5Ω,它的引出線接有R2=9.5Ω的小燈泡L。外力推動線圈框架的P端，使線圈沿軸線做往復(fù)運動,線圈運動速度v隨時間t變化的規(guī)律如圖丙所示(摩擦等損耗不計)，則丙A.小燈泡中電流的峰值為0。16AB.小燈泡中電流的有效值為0。16AC。電壓表的示數(shù)約為1。5VD.t=0.01s時外力的大小為0。128N答案AD解析由題意及法拉第電磁感應(yīng)定律知道，線圈在磁場中做往復(fù)運動，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小符合正弦曲線變化規(guī)律,線圈中的感應(yīng)電動勢的峰值為Em=nBlv=nB·2πrvm,故小燈泡中電流的峰值為Im=EmR1+R2=20×0.20π×2π×0.1×20.5+9.5A=0。16A,A正確,B錯誤;電壓表的示數(shù)為U=Im2·R2≈9.圖甲是小型交流發(fā)電機的示意圖，兩磁極N、S間的磁場可視為水平方向的勻強磁場,A為交流電流表，線圈繞垂直于磁場的水平軸OO’沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，從圖示位置開始計時，產(chǎn)生的交變電流隨時間變化的圖像如圖乙所示,以下判斷正確的是（）A。電流表的示數(shù)為10AB.線圈轉(zhuǎn)動的角速度為50πrad/sC。0。01s時線圈平面與磁場方向平行D。0.02s時電阻R中電流的方向自右向左答案AC解析根據(jù)i—t圖像可知，電流最大值Im=102A，有效值I=Im2=10A,A選項正確;交變電流的周期T=2×10-2s,角速度ω=2πT=100πrad/s，B選項錯誤；從圖示位置開始轉(zhuǎn)動時,經(jīng)0.01s線圈回到水平狀態(tài),線圈平面與磁場方向平行,C選項正確;根據(jù)右手定則,在0。02s時，線圈經(jīng)過一個周期,即在圖示位置，電阻R中的電流方向自左向右10.如圖所示,邊長為l的正方形單匝線圈abcd,其電阻為r,外電路的電阻為R，ab的中點和cd的中點的連線O'O恰好位于勻強磁場的邊界線上,磁場的磁感應(yīng)強度為B.若線圈從圖示位置開始以角速度ω繞軸O'O勻速轉(zhuǎn)動,則以下判斷正確的是（)A。圖示位置線圈中的感應(yīng)電動勢最大，為Em=Bl2ωB。閉合電路中感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式為e=12Bl2ωsinωC.線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過180°的過程中，流過電阻R的電荷量為q=2D.線圈轉(zhuǎn)動一周的過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q=π答案BD解析在題圖所示位置，線圈中通過的磁通量最大，但感應(yīng)電動勢為零，A錯誤;線圈所圍成的閉合電路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大值為Em=12Bl2ω，故對應(yīng)的瞬時值表達式為e=12Bl2ωsinωt，B正確；由q=ΔΦR+r可得線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過180°的過程中,流過電阻R的電荷量q=Bl2R+r,C錯誤；電阻三、非選擇題11.如圖甲所示，一固定的矩形導(dǎo)體線圈水平放置,線圈的兩端接一只小燈泡，在線圈所在空間內(nèi)存在著與線圈平面垂直的均勻分布的磁場。已知線圈的匝數(shù)n=100，總電阻r=1.0Ω，所圍成矩形的面積S=0.040m2,小燈泡的電阻R=9。0Ω,磁感應(yīng)強度隨時間按如圖乙所示的規(guī)律變化,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢瞬時值的表達式為e=nBmS2πTcos2πTt，其中Bm為磁感應(yīng)強度的最大值,T為磁場變化的周期，甲乙（1)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的最大值;（2）小燈泡消耗的電功率;（3)在磁感應(yīng)強度變化的0～T4時間內(nèi),答案(1）8。0V（2）2。88W（3)4.0×10-3C解析（1)由圖像知,線圈中產(chǎn)生的交變電流的周期T=3。14×10—2s,所以Em=nBmSω=2πnBmS（2)電流的最大值Im=EmR+r=0。80A,有效值I=Im2=22(3）在0~T4時間內(nèi)，電動勢的平均值E=nSΔBΔt,平均電流I=ER+r=nSΔB(12.如圖所示,位于豎直平面內(nèi)的矩形金屬線圈,邊長l1=0.40m、l2=0。25m,其匝數(shù)n=100匝，總電阻r=1.0Ω，線圈的兩個末端分別與兩個彼此絕緣的銅環(huán)C、D（集流環(huán)）焊接在一起，并通過電刷和R=3.0Ω的定值電阻相連接。線圈所在空間存在水平向右的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B=1.0T，在外力驅(qū)動下線圈繞豎直固定中心軸O1O2勻速轉(zhuǎn)動，角速度ω=2。0rad/s。(1）求電阻R兩端電壓的最大值;（2）從線圈通過中性面(即線圈平面與磁場方向垂直的位置）開始計時,求經(jīng)過14周期通過電阻R的電荷量(3）求在線圈轉(zhuǎn)動一周的過程中,整個電路產(chǎn)生的焦耳熱.答案(1)15V（2）2。5C（3)157J解析(1）線圈中感應(yīng)電動勢的最大值Em=nBSω,其中S=l1l2Em=nBl1l2ω=20V線圈中感應(yīng)電流的最大值Im=EmR+r電阻R兩端電壓的最大值Um=ImR=15V。(2)設(shè)從線圈平面通過中性面時開始,經(jīng)過1