2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十三章 第1講交變電流的產(chǎn)生和描述電感和電容對交變電流的作用課時作業(yè).doc

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2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十三章 第1講交變電流的產(chǎn)生和描述電感和電容對交變電流的作用課時作業(yè) 一、選擇題(本大題共10小題,每小題7分,共70分。每小題至少一個答案正確,選不全得3分) 1.矩形線圈繞垂直勻強磁場磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動,當(dāng)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,線圈中感應(yīng)電動勢最大 B.穿過線圈的磁通量最大,線圈中感應(yīng)電動勢等于零 C.線圈中感應(yīng)電流最大,方向?qū)⒏淖? D.線圈中感應(yīng)電流等于零,方向?qū)⒏淖? 2.(xx桂林模擬)交流發(fā)電機在工作時的電動勢為e=E0sinωt,若將其電樞的轉(zhuǎn)速提高1倍,其他條件不變,則其電動勢變?yōu)椤?　　) A.E0sin　　　　　　　　　 B.2E0sin C.E0sin2ωt D.2E0sin2ωt 3.處在勻強磁場中的矩形線圈abcd以恒定的角速度繞ab邊轉(zhuǎn)動,磁場方向平行于紙面并與ab垂直。在t=0時刻,線圈平面與紙面重合(如圖),線圈的cd邊離開紙面向外運動。若規(guī)定由a→b→c→d→a方向的感應(yīng)電流為正,則能反映線圈中感應(yīng)電流I隨時間t變化的圖線是　(　　) 4.(xx青島模擬)一交流電壓為u=100sin100πtV,由此表達式可知(　　) A.用電壓表測該電壓,其示數(shù)為100V B.該交流電壓的周期為0.02s C.將該電壓加在“100V　100 W”的燈泡兩端,燈泡的實際功率小于100W D.t=s時,該交流電壓的瞬時值為50V 5.如圖所示的電路中,A是熔斷電流I0=2A的保險絲,R是可變電阻,S是交流電源。交流電源的內(nèi)阻不計,其電動勢隨時間變化的規(guī)律是e=220sin314tV。為了不使保險絲熔斷,可變電阻的阻值應(yīng)該大于　(　　) A.110Ω　　　　　　　　 B.110Ω C.220Ω D.220Ω 6.(xx太原模擬)如圖所示,圖線a是線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動時所產(chǎn)生的正弦交流電的圖像,當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后,所產(chǎn)生的正弦交流電的圖像如圖線b所示,以下關(guān)于這兩個正弦交流電的說法錯誤的是　(　　) A.在圖中t=0時刻穿過線圈的磁通量均為零 B.線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為3∶2 C.交流電a的瞬時值為u=10sin5πt(V) D.交流電b的最大值為V 7.如圖甲、乙分別表示兩種電壓的波形,其中圖甲所示電壓按正弦規(guī)律變化。下列說法正確的是　(　　) A.圖甲表示交流電,圖乙表示直流電 B.兩種電壓的周期相等 C.兩種電壓的有效值相等 D.圖甲所示電壓的瞬時值表達式為u=311sin100πtV 8.一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像如圖甲所示,則下列說法正確的是　(　　) A.t=0時刻,線圈平面與中性面垂直 B.t=0.01 s時刻,Φ的變化率最大 C.t=0.02 s時刻,交流電動勢達到最大 D.該線圈產(chǎn)生的交流電動勢的圖像如圖乙所示 9.如圖所示,在電路兩端加上正弦交流電,保持電壓有效值不變,使頻率增大,發(fā)現(xiàn)各燈的亮暗情況是:燈1變亮,燈2變暗,燈3不變,則M、N、L中所接元件可能是　(　　) A.M為電阻,N為電容器,L為電感線圈 B.M為電感線圈,N為電容器,L為電阻 C.M為電容器,N為電感線圈,L為電阻 D.M為電阻,N為電感線圈,L為電容器 10.(xx梧州模擬)實驗室里的交流發(fā)電機可簡化為如圖所示的模型,正方形線圈在水平勻強磁場中,繞垂直于磁感線的OO′軸勻速轉(zhuǎn)動。今在發(fā)電機的輸出端接一個電阻R和理想電壓表,并讓線圈每秒轉(zhuǎn)25圈,讀出電壓表的示數(shù)為10V。已知R=10Ω,線圈電阻忽略不計,下列說法正確的是　(　　) A.線圈平面與磁場平行時,線圈中的瞬時電流為零 B.從線圈平面與磁場平行開始計時,線圈中感應(yīng)電流瞬時值表達式為i= sin50πtA C.流過電阻R的電流每秒鐘方向改變25次 D.電阻R上的熱功率等于10 W 二、計算題(本大題共2小題,共30分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要注明單位) 11.(12分)一個交流發(fā)電機矩形線圈abcd共50匝,ab=0.2m,bc=0.1m,總電阻r=10Ω,它在B=0.5T的勻強磁場中從磁通量最大位置開始以100r/s的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動。外電路接有R=40Ω的電阻。當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過周期時,求外電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q。 12.(能力挑戰(zhàn)題)(18分)如圖所示,勻強磁場B=0.1T,所用矩形線圈的匝數(shù)N=100,邊長ab=0.2m,bc=0.5m,以角速度ω=100πrad/s繞OO′軸勻速轉(zhuǎn)動。當(dāng)線圈平面通過中性面時開始計時,試求: (1)線圈中感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式; (2)由t=0至t=過程中的平均電動勢的大小; (3)該交變電流的電動勢有效值是多少? 答案解析 1.【解析】選B、D。當(dāng)線圈通過中性面時,垂直于磁場,穿過線圈的磁通量最大,但磁通量的變化率為零,線圈中感應(yīng)電動勢等于零,電流方向?qū)⒏淖?選項B、D正確。 2.【解析】選D。轉(zhuǎn)速提高1倍,也就是角速度變?yōu)?ω,由e=nBSωsinωt得選項D對。 3.【解析】選C。分析交變電流的圖像問題應(yīng)注意圖線上某一時刻對應(yīng)的線圈在磁場中的位置,將圖線描述的變化過程對應(yīng)到線圈所處的具體位置是分析的關(guān)鍵,線圈在圖示位置時磁通量為零,但感應(yīng)電流為最大值;再由楞次定律可判斷線圈在轉(zhuǎn)過90的過程中,感應(yīng)電流為正,故選項C正確。 4.【解析】選A、B。電壓有效值為100V,故用電壓表測該電壓,其示數(shù)為100V, A項正確;ω=100πrad/s,則周期T==0.02s,B項正確;該電壓加在“100 V 100 W”的燈泡兩端,燈泡恰好正常工作,C項錯;t=s代入瞬時值表達式得電壓的瞬時值為100 V,D項錯。 5.【解析】選B。該交變電流電動勢的有效值為U=V=220 V,故電阻的最小阻值Rmin==Ω=110Ω。 6.【解析】選A。由題圖可知t=0時刻感應(yīng)電動勢為零,穿過線圈的磁通量最大,選項A錯誤;由題圖可知Ta=0.4s,Tb=0.6s,線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比na∶nb=Tb∶Ta =3∶2,選項B正確;交流電a的瞬時值為u=Umsin(t),得u=10sin5πt(V),選項C正確;感應(yīng)電動勢最大值Um=NBSω=NBS(),所以Uma∶Umb=Tb∶Ta,交流電b的最大值為V,選項D正確。 【總結(jié)提升】根據(jù)交變電流的圖像可以確定的量 (1)電流最大值; (2)周期T和頻率f; (3)不同時刻交流電的瞬時值; (4)線圈處于中性面和電流最大值對應(yīng)的時刻; (5)任意時刻線圈的位置和磁場的夾角。 7.【解析】選B、D。因圖像的縱坐標(biāo)上電壓的正負表示電壓的方向,因此兩圖均為交流電,A錯;兩圖像的周期都是210-2s,故B對;對于正弦交流電才有U有效=,雖然兩圖的峰值相同,但圖乙非正弦(余弦)交流電,不適用上式有效值的求法, 故C錯;正弦交流電電壓瞬時值的表達式為u=Umsinωt,由圖甲可知Um=311V,T= 210-2s,可得ω==100π,代入上式得u=311sin100πtV,故D對。 8.【解析】選B。由Φ-t圖知,t=0時,Φ最大,即線圈處于中性面位置,此時e=0,故A、D兩項錯誤;由圖知T=0.04 s,在t=0.01 s時,Φ=0,最大,e最大,則B項正確;在t=0.02 s時,Φ最大,=0,e=0,則C項錯誤。 【變式備選】矩形線框在勻強磁場內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動過程中,線框輸出的交流電壓隨時間變化的圖像如圖所示,下列說法中正確的是　(　　) A.交流電壓的有效值為36V B.交流電壓的最大值為36V,頻率為0.25 Hz C.2 s末線框平面垂直于磁場,通過線框的磁通量最大 D.1 s末線框平面垂直于磁場,通過線框的磁通量變化最快 【解析】選B、C。由線框輸出的交流電壓隨時間變化圖像可知,交流電壓的最大值為36V,頻率為0.25 Hz,B正確;有效值則為36V,A錯誤;2 s末線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為零,所以此時線框平面垂直于磁場,C正確;1 s末線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大,此時線框平面平行于磁場,通過線框的磁通量變化最快,D錯誤。 9.【解題指南】解答本題應(yīng)把握以下兩點: (1)電阻不隨交變電流頻率的變化而改變。 (2)交變電流頻率增加,感抗增大而容抗減小。 【解析】選C。當(dāng)交變電流的頻率增大時,線圈的感抗變大,電容器的容抗變小,由燈1變亮,燈2變暗可知M為電容器,N為電感線圈,而電阻與交變電流的頻率 無關(guān),故L為電阻,C正確。 10.【解析】選D。線圈平面與磁場平行時,線框切割磁場的兩邊正好垂直切割,此時感應(yīng)電流最大,A錯。由題意得Em=10V,f=25Hz,i=cos50πtA,B項錯。電流方向每秒改變50次,C錯。PR===10W,D項正確。 11.【解析】線圈轉(zhuǎn)動的過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值為 Em=nBSω=500.50.20.1200πV=314 V (3分) 有效值為E=≈222V (3分) 由歐姆定律可知,通過R的電流 I==4.44 A (3分) t=T==2.510-3s 在R上產(chǎn)生的焦耳熱為Q=I2Rt=1.97J。　 (3分) 答案：1.97J 12.【解析】(1)感應(yīng)電動勢的瞬時值e=NBSωsinωt,由題意可知: S==0.20.5m2=0.1m2　 (2分) Em=NBSω=1000.10.1100πV=314 V (3分) 所以e=314sin100πtV (3分) (2)用=N計算 t=0至t=過程中的平均電動勢 =N=N=　 (3分) 即=NBSω　 (2分) 代入數(shù)值得=200V (1分) (3)電動勢有效值E=　 (2分) 又Em=NBSω 代入數(shù)據(jù)得E=222V (2分) 答案：(1)e=314sin100πtV　(2)200V　(3)222 V