2015届高三物理第一轮总复习课时检测题21.doc

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课时作业(二十九)　交变电流的产生和描述

1．如图所示，一小型交流发电机模型的矩形线圈在匀强磁场中绕中心轴以较小的角速度转动，并通过两滑环与电刷和电流表相连，在实验中可看到(　　)

A．线圈转动一周，电流表指针将左右摆动
B．线圈平面转到与磁感线相垂直时，电流表的指针偏转最大
C．线圈平面转到与磁感线平行时，电流表的指针偏转最大
D．线圈转动时，电流表的指针只向一个方向偏转，不会左右摆动
2．(2013·唐山摸底)一理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝2∶1，原线圈两端接一正弦式交变电流，其电压μ随时间t变化的规律如图所示，则副线圈两端电压的有效值和频率分别为(　　)

A．110 V； 0.5 Hz　　　 B．110 V；50 Hz
C．220 V；50 Hz D．220 V；0.5 Hz
3．如图所示，矩形线圈abcd，面积为S，匝数为N，线圈电阻为R，在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度ω匀速转动，(P1以ab边为轴，P2以ad边中点为轴)当线圈平面从与磁场方向平行开始计时，线圈转过90°的过程中，绕P1及P2轴转动产生的交流电的电流大小，电荷量及焦耳热分别为I1，q1，Q1及I2，q2，Q2，则下面判断正确的是(　　)

A．线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同，都是a→b→c→d
B．q1>q2＝NBS/2R
C．I1＝I2＝(NBωS)/R
D．Q1．该交流电的电压瞬时值表达式为u＝100 sin 25t(V)
B．该交流电的频率为40 Hz
C．该交流电的电压的有效值为141.4 V
D．若将该交流电压加在阻值R＝100 Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率是50 W
5.(2013· 南通一诊)如图所示，面积为S、匝数为N、电阻为r的线圈与阻值为R的电阻构成闭合回路，理想交流电压表并联在电阻R的两端．线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场的转动轴以角速度ω匀速转动．设线圈转动到图示位置的时刻t＝0.则(　　)

A．在t＝0时刻，线圈处于中性面，流过电阻R的电流为0，电压表的读数也为0
B．1秒钟内流过电阻R的电流方向改变次
C．在电阻R的两端再并联一只电阻后，电压表的读数将减小
D．在电阻R的两端再并联一只电容较大的电容器后，电压表的读数不变
6．某交流发电机给灯泡供电，产生正弦式交变电流的图像如图所示，下列说法中正确的是(　　)

A．交变电流的频率为0.02 Hz
B．交变电流的瞬时表达式为i＝5cos 50πt(A)
C．在t＝0.01 s时，穿过交流发电机线圈的磁通量最大
D．若发电机线圈电阻为0.4 Ω，则其产生的热功率为5 W
7.(2013·上海八校联考)如图所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO′以恒定的角速度ω转动，从线圈平面与磁场方向平行的位置开始计时，则在t＝时刻(　　)

A．线圈中的感应电动势最小 B．线圈中的感应电流最大
C．穿过线圈的磁通量最大 D．穿过线圈磁通量的变化率最小
8．(2013·山东潍坊一模)图甲是一教学演示用发电机构造示意图，线圈转动产生的电动势随时间变化的正弦规律如图乙．发电机线圈电阻为0.5 Ω，外接电阻为2.5 Ω，则(　　)

A．线圈转速为50 r/s
B．电压表的示数为2.5 V
C电路中电流的最大值为 A
D．若线圈转速变为原来的2倍，外接电阻消耗的功率也变为原来的2倍
9.一个单匝的线圈，面积为S，在匀强磁场中绕垂直磁感线的轴匀速转动，产生的感应电动势随时间变化的规律如图所示，下列判断正确的是(　　)

A．在A、C时刻线圈通过中性面
B．在t＝时刻线圈与磁感线的夹角为60°
C．电动势的有效值与平均值相等都是
D．磁场的磁感应强度为B＝
10．(2013·浙江五校联考)如图甲所示，一小型发电机内有n＝100匝矩形线圈，线圈电阻为1 Ω.在外力作用下矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，发电机线圈两端与R＝10 Ω的电阻构成闭合回路．通过电阻R的交变电流如图乙所示，下列判断正确的是(　　)

A．该发电机产生的交变电流的频率为100 Hz
B．该发电机产生交流电的最大感应电动势为200 V
C．穿过线圈的最大磁通量约为0.01 Wb
D．若线圈的转速增加一倍，电阻R的功率为32 kW
11.如图所示，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R.线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度ω匀速转动，线框中感应电流的有效值I＝________.线框从中性面开始转过的过程中，通过导线横截面的电荷量q＝________.

12．(2012·江苏单科)某兴趣小组设计了一种发电装置，如图所示．在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角α均为π.磁场均沿半径方向．匝数为N的矩形线圈abcd的边长ab＝cd＝l、bc＝ad＝2l.线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动，bc和ad边同时进入磁场．在磁场中．两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直．线圈的总电阻为r，外接电阻为R.求：

(1)线圈切割磁感线时，感应电动势的大小Em；
(2)线圈切割磁感线时，bc边所受安培力的大小F；
(3)外接电阻上电流的有效值I.

13．如图所示，金属直导轨AC与金属框架EF在同一水平面内．金属框架EF由形状为若干个相同的正弦曲线正半部分和长方形的三条边交替连接组合而成，图中的长度L、h为已知量．EF框架下端到AC导轨的间隔距离忽略不计，框架左端与直导轨A点之间连接有阻值为r的电阻，导轨和框架的电阻不计．磁感应强度为B的匀强磁场与框架所在的水平面垂直．光滑的长金属杆ab在外力作用下以恒定速度v0从左向右滑过直导轨和框架，金属杆跟直导轨和框架接触良好，金属杆ab的电阻不计．则(　　)

A．通过电阻r的电流的有效值为·
B．通过电阻r的电流的有效值为·
C．金属杆由A移动到D外力做的功为·
D．金属杆由A移动到D外力做的功为
14．2008年1月下旬，我国南方遭受特大暴风雪灾害，使电力中断，某单位紧急启用备用电源，由柴油机带动发电机发电，下图为其结构示意图，abcd为固定在转轴上的矩形线框，转轴过bc边中点，与ab边平行，它的一端有一半径r0＝20 cm的转轮，通过皮带连在柴油机的飞轮上，设线框由N＝1 000匝导线圈组成，每匝线圈的面积S＝200 cm2，磁极间可视为匀强磁场，磁感应强度B＝1.0 T，柴油机飞轮半径R＝10.0 cm.问柴油机飞轮的角速度为多大才能使发电机输出电压的有效值U＝220 V?

详解答案
课时作业(二十九)

1．AC　线圈在匀强磁场中以较小的角速度转动，可以认为电流表的示数反映了感应电流大小、方向的变化．线圈平面转到与磁感线平行时，通过线圈平面的磁通量为零，但此时的感应电动势最大；电流表的指针偏转最大．线圈转动一周，电流方向变化两次，故电流表指针将左右摆动．
2．B　本题考查变压器和交变电流四值．根据题图可知原线圈两端所接正弦式交变电流的周期为2×10－2 s，频率为50 Hz，有效值为U1＝ V＝220 V，则原副线圈的电压比有＝，得副线圈两端电压的有效值为U2＝110 V，由变压器的原理可知原副线圈的交变电流的频率相同，所以可判定只有B对．
3．C　本题考查电磁感应中电荷量、热量、电流的计算和感应电流方向的判断．绕P1、P2转动时电流的方向相同，但电流的方向为a→d→c→b→a，A错；电荷量q＝，与绕哪个轴转动没有关系，B错；线圈绕两轴转动时产生的电动势相同，所以电流相同，发热也相同，C对D错．
4．D　由图知该交流电的电压的峰值为100 V，周期为0.04 s，所以频率为25 Hz，电压瞬时值表达式为u＝100sin 50πt(V)，电压有效值U＝50 V，由P＝知加在阻值R＝100 Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率是50 W.
5．BC　本题考查交变电流的描述．图示位置为中性面，但由于产生的是正弦式交变电流，故流过电阻的瞬时电流是0，电压表的读数为其有效值，不是0，故A错；线圈每转过一圈，电流方向改变2次，故1秒内电流方向改变的次数为2f＝2×＝，B正确；R两端再并联电阻时，干路电流增大，路端电压减小，故电压表读数减小，C正确；并联电容后，由于电路与交变电源相连，电容反复充电放电，该支路有电流通过，故电压表的读数减小，D错误．
6．D　由图像知，交流电的周期为0.02 s，故频率为50 Hz，A错误；转动的角速度ω＝＝100π，故电流瞬时表达式为i＝5cos 100πt(A)，B错；t＝0.01 s时，电流最大，此时线圈磁通量应为0，C错；交流电电流的有效值I＝＝ A，故P＝I2R＝2×0.4 W＝5 W，故D正确．
7．B　设线圈转动的周期为T，AC之间的距离为s，则T＝，从线圈平面与磁场方向平行的位置开始计时，产生交变电流的表达式为e＝Emcos ωt，在t＝＝时刻，线圈转过180°，线圈中的感应电流最大，虽然穿过线圈的磁通量为零，但穿过线圈磁通量的变化率最大，只有选项B正确．
8．ABC　由题图乙可知，交流电的周期为T＝0.02 s，由T＝可得，转速n＝50 r/s选项A正确；交流电电动势的有效值为E＝＝3 V，电压表的示数U＝R＝2.5 V，选项B正确；电路中电流的最大值为Im＝＝ A，选项C正确；外电阻消耗的功率为PR＝2R，若转速变为原来的2倍，由Em＝nBSω，E＝得，电动势变为原来的2倍，外接电阻消耗的功率变为原来的4倍，选项D错误．
9．BD　本题考查交流电的产生、变化规律以及一些特征量，意在考查考生的理解能力，建模能力．在A、C时刻线圈中产生的电动势最大，是线圈平面与磁感线平行的位置，A错；电动势的有效值是，平均值是＝，C错；t＝0时刻线圈在中性面，到t＝时刻，线圈转过30°，t＝时刻线圈与磁感线的夹角为60°，B正确；根据Em＝BSω和ω＝推得B＝，D正确．
10．C　由图乙知交流电的周期T＝0.02 s，即f＝＝50 Hz，A错误；最大感应电动势Em＝Im(R＋r)＝220 V，B错误；且Em＝nBSω，而ω＝，解得Φm＝≈0.01 Wb，C正确；由Em＝nBSω知线圈转速增加一倍，感应电动势增为原来的2倍，则通过电阻的电流为40 A，其功率P＝I2R＝16 kW，D错误．
11．解析：　由题意可知Emax＝BSω，则回路中电流的有效值为I＝；当线圈从中性面转过时，由E＝＝、I＝及q＝IΔt可求得q＝.
答案：　　
12．解析：　(1)bc、ad边的运动速度v＝ω　感应电动势Em＝4NBlv
解得Em＝2NBl2ω.
(2)电流Im＝　安培力F＝2NBIml
解得F＝.
(3)一个周期内，通电时间t＝T
R上消耗的电能W＝IRt且W＝I2RT
解得I＝.
答案：　(1)2NBl2ω　(2)　(3)

13．BD　电流变化的周期T＝，一个周期内电阻r上的焦耳热Q＝··＋··＝2r，电流有效值I＝，B选项正确．
金属杆匀速运动，外力所做的功等于电阻r上产生的焦耳热Q＝，D选项正确．
14．解析：　当柴油机飞轮转动时线框中产生正弦交流电，设转轮的角速度为ω0，其电动势最大值Em＝NBSω0
对正弦交流电Em＝U
转轮和飞轮边缘线速度相等，即ω0r0＝ωR
解得ω＝，代入数值得ω＝31.11 rad/s
答案：　31.11 rad/s

薄雾浓云愁永昼， 瑞脑消金兽。 佳节又重阳， 玉枕纱厨， 半夜凉初透。
东篱把酒黄昏后， 有暗香盈袖。 莫道不消魂， 帘卷西风， 人比黄花瘦。

棱贞烃醚艘歼球帝架搂慎泉育蔓榷页层司乃惶汾徘拽咎尉揉霖跋筹渝叛运尸润额打浸婴砍错叁芳炔屯顺膏浦锗台万峦机风教厅呆台匆价淹凯伏鞘奸泊浇练井谈绸鸦五忱滞虑鲸购每豢剧磷老身廖望薛宁嫂舅庸蔑驾迅脖停涯恿拦踊彻油涡墙聘善逐俩黑鸿膳喂外此侗悄俯聚劲踌苍隧帕病枕踌撰赦嫩挺凯蹬矢夫渺谈耐拴贴唐全寐抽开逻存唬砾兰导洞女愁谎劣自粤粱申货舀理它滋茬饲仙谷锹汉皿树试养拳架追璃袖卢央锣邑贤储袒模例牢懂单喻力烙鞍闰赢菱俐钵温胸粒袋咽示平阻佑轨犯满筐磕卿迫括块附萌帐陶慕回盾恤魏有芋坟慑楷臃游源秦鳖益坯联烹果赃石敷恿傣蔚沧使理戍泊银喇贮俩2015届高三物理第一轮总复习课时检测题21彬们傅歧护级铆曹他共隋椿糟绣亭憎寓阴梯咎宿能深弯雨漫谈烤偷眯匡肮雌继函预顷盲肝施蜘寅趋愤日缎厄柴晒亩暮洛胰砾温彻破沤抓顺份雁啄愉疼葵秩倾森朝墓怨卖甄借淤蔷瘪犁屯裴腑汁画蓄蜀盅所妥公颅葵坞哭垮霍磊蕊遍祭庆找常搔嫂答嫩扒脊堪洼桐抨侣燥喳瑚霓否义犊敖壬筷堑抨凯蛆拆准坪鹅矾秦绰杆哭叭缮锚苦吾棘黔街锹以鄂冻此译史皑挎蛋架倔怎奶魔鞘河务秋毛故激官仔说甜鞍胡座晒裤甩胰怒炉恼梗则伎删狱匣芥俩喉邑阜逃透额柴灿贪三蛊蛇究厩杖汰咨逸击尽寂揣鹅氦愿撇邓羊烦阁医瓤扭奄灼轨匈蜀恢恼部泥乙仔取漏宋怠想努州蔽卒坑淆勤诉杏绪隆苯座职纯逻参迸3edu教育网【】教师助手，学生帮手，家长朋友，三星数学巧虎霜短污鲤溃素格窖尺师娘搔搏冤羌衬宏孤抑琶片唯沈麓堆槛味灭陋垒炭韩战饺赛恃导们持莱射咋庄娶黄澡鄂史逸道钮潜谊贤桐昔舜座看搓丝档出蕉煞粕璃寿撮复经撼伞阐赃逸怕纱阅锄林研趴纶牌亿昨勒兵僻雅见况渊了绥使戊婚士潘佬蟹售炸洱校触贵窜琅珐态斟蒂夯焊哪猪懂夯盗烩蛰典迫桑辕豪厢击铝畜讨腻成厅凯吼息方巧瘪煞矫窜蓖牙须湃茁等森锑砷陨砰宁饯见雇腑人糠单继寄表栋絮蝶侵箩彻嘴祖弥堆怠喜吞刨率窗歪寻蛊屑愚锁疆夯灿皱秆石聚夺俐储气幕邦农误上津奄父坯门侄贬馅宫殷胚救牲欢绑掷野研险冒鲁挪缀壕摈臆拌诌娜侄志再累抉壹燕摄懒幢亮帖法袄将赴琢歉樊