高中物理人教版2本冊總復(fù)習(xí)總復(fù)習(xí) 公開課獎(jiǎng)

重點(diǎn)強(qiáng)化卷(三)交變電流的產(chǎn)生及描述(建議用時(shí)：45分鐘)一、選擇題1．一矩形金屬線圈共10匝，繞垂直磁場方向的轉(zhuǎn)軸在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢e隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖1所示，下列說法中正確的是()圖1A．此交流電的頻率為HzB．此感應(yīng)電動勢的有效值為1VC．t＝s時(shí)，線圈平面與磁場方向平行D．在線圈轉(zhuǎn)動過程中，穿過線圈的最大磁通量為eq\f(1,100π)Wb【解析】由題圖可知，此交流電的周期T＝s，頻率f＝eq\f(1,T)＝5Hz，A錯(cuò)；E＝eq\f(Em,\r(2))＝eq\f(\r(2),2)V，B錯(cuò)．t＝s時(shí)，電動勢為0，線圈平面與磁感線垂直，C錯(cuò)．因Em＝nBSω，其中n＝10，ω＝eq\f(2π,T)＝10πrad/s，故Φm＝BS＝eq\f(1,100π)Wb，D正確．【答案】D2．風(fēng)速儀的簡易裝置如圖2甲所示．在風(fēng)力作用下，風(fēng)杯帶動與其固定在一起的永磁鐵轉(zhuǎn)動，線圈中的感應(yīng)電流隨風(fēng)速的變化而變化．風(fēng)速為v1時(shí)，測得線圈中的感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖乙所示；若風(fēng)速變?yōu)関2，且v2>v1，則感應(yīng)電流的峰值Im、周期T和電動勢E的變化情況是()【導(dǎo)學(xué)號：05002100】甲乙圖2A．Im變大，T變小 B．Im變大，T不變C．Im變小，T變小 D．Im不變，E變大【解析】風(fēng)速增大，周期T變小，電動勢E變大，感應(yīng)電流的峰值Im變大，選項(xiàng)A正確．【答案】A3．(多選)已知某交變電流的瞬時(shí)表達(dá)式為i＝10sin10πtA，則()A．交流電的頻率為5HzB．交流發(fā)電機(jī)線圈轉(zhuǎn)動的角速度為10rad/sC．交變電流的峰值為10AD．若線圈的匝數(shù)N＝10，則穿過線圈的磁通量的最大值為Wb【解析】根據(jù)ω＝2πf得f＝5Hz，選項(xiàng)A正確；由表達(dá)式i＝10sin10πtA可知發(fā)電機(jī)線圈轉(zhuǎn)動的角速度為10πrad/s，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；交變電流的峰值為10A，選項(xiàng)C正確；因電動勢的峰值未知，故無法求出磁通量的最大值，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．【答案】AC4．某正弦式交流電的電流i隨時(shí)間t變化的圖象如圖3所示．由圖可知()【導(dǎo)學(xué)號：050020231】圖3A．電流的最大值為10AB．電流的有效值為10AC．該交流電的周期為sD．該交流電的頻率為Hz【解析】由題圖知此交流電的電流的最大值為10eq\r(2)A，則有效值為I＝eq\f(10\r(2),\r(2))A＝10A；周期為s，則頻率為f＝eq\f(1,T)＝50Hz.【答案】B5．如圖4所示，單匝矩形閉合導(dǎo)線框abcd一半處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平有界勻強(qiáng)磁場中，線框面積為S，電阻為R.線框繞與其中心線重合的豎直固定轉(zhuǎn)軸OO′以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，固定轉(zhuǎn)軸恰好位于勻強(qiáng)磁場的右邊界，則線框中感應(yīng)電流的有效值為()圖4\f(\r(2)BSω,4R) \f(\r(2)BSω,2R)\f(BSω,4R) \f(BSω,2R)【解析】線框中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢最大值Em＝eq\f(1,2)BSω，則感應(yīng)電流的有效值為I＝eq\f(Em,\r(2)R)＝eq\f(\r(2)BSω,4R)，A正確．【答案】A6．如圖5所示，為一正弦交流電通過一電子元件后的波形圖，則下列說法正確的是()圖5A．這也是一種交流電B．電流的變化周期是sC．電流的有效值是1AD．電流通過100Ω的電阻時(shí)，1s內(nèi)產(chǎn)生的熱量為200J【解析】因電流方向不變，故不是交流電，A錯(cuò)；其周期為s，B錯(cuò)；由電流的熱效應(yīng)可知eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,\r(2))A))2Req\f(T,2)＝I2RT，解得I＝1A，故C對；由Q＝I2Rt可知Q＝1×100×1J＝100J，D錯(cuò)．【答案】C7．交流發(fā)電機(jī)線圈電阻r＝1Ω，用電器電阻R＝9Ω，電壓表示數(shù)為9V，如圖6所示，那么該交流發(fā)電機(jī)()【導(dǎo)學(xué)號：05002102】圖6A．電動勢的峰值為10VB．電動勢的有效值為9VC．交流發(fā)電機(jī)線圈通過中性面時(shí)電動勢的瞬時(shí)值為10eq\r(2)VD．交流發(fā)電機(jī)線圈自中性面轉(zhuǎn)過90°的過程中的平均感應(yīng)電動勢為eq\f(20\r(2),π)V【解析】電壓表示數(shù)等于路端電壓，電路中的電流為I＝eq\f(U,R)＝eq\f(9,9)A＝1A，所以電動勢的有效值為：E＝I(R＋r)＝1×(1＋9)V＝10V，所以電動勢的最大值為Em＝eq\r(2)E＝10eq\r(2)V，故選項(xiàng)A、B錯(cuò)；線圈通過中性面時(shí)Φ最大，但eq\f(ΔΦ,Δt)＝0，故e＝0，選項(xiàng)C錯(cuò)；線圈從中性面轉(zhuǎn)過90°的過程中，ΔΦ＝BS，Δt＝eq\f(T,4)＝eq\f(π,2ω)，所以eq\o(E,\s\up6(－))＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(2nBSω,π)，由于Em＝nBSω，所以eq\o(E,\s\up6(－))＝eq\f(2Em,π)＝eq\f(20\r(2),π)V，選項(xiàng)D對．【答案】D8．(多選)如圖7所示，交流電壓u＝311sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(314t＋\f(π,6)))V加在阻值為220Ω的電阻兩端，則()圖7A．電壓表的讀數(shù)為311VB．電流表的讀數(shù)為VC．電流表的讀數(shù)為1AD．2s內(nèi)電阻產(chǎn)生的電熱是440J【解析】電壓表測的是有效值，故讀數(shù)為eq\f(311,\r(2))V≈220V，電流表示數(shù)應(yīng)為1A，故C、D正確．【答案】CD9．如圖8所示的電路中，A是熔斷電流I0＝2A的保險(xiǎn)絲，R是可變電阻，S是交流電源．交流電源的內(nèi)阻不計(jì)，其電動勢隨時(shí)間變化的規(guī)律是e＝220eq\r(2)sin(314t)V．為了不使保險(xiǎn)絲熔斷，可變電阻的阻值應(yīng)該大于()【導(dǎo)學(xué)號：05002103】圖8A．110eq\r(2)Ω B．110ΩC．220Ω D．220eq\r(2)Ω【解析】E＝220V，Rmin＝eq\f(E,I0)＝eq\f(220,2)Ω＝110Ω.【答案】B10．(多選)如圖9甲是某種型號的電熱毯的電路圖，電熱毯接在如圖乙所示的交變電源上，電熱毯是由一理想二極管D(正向電阻為零，反向電阻為無窮大)與電熱絲串聯(lián)組成的．若電熱絲的電阻為110Ω，則下列說法正確的是()圖9A．交變電流的周期為1×10－2sB．用交流電壓表測得電熱絲兩端的電壓為110VC．通過電熱絲的電流為eq\r(2)AD．電熱絲在1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量為×104J【解析】根據(jù)題圖乙可知，交變電流的周期為s，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)有效值的定義可得eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(Um,\r(2))))\s\up12(2),R)·eq\f(T,2)＝eq\f(U2,R)T，解得U＝110eq\r(2)V，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；通過電熱絲的電流I＝eq\f(U,R)＝eq\r(2)A，選項(xiàng)C正確；電熱絲在1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q＝I2Rt＝×104J，選項(xiàng)D正確．【答案】CD二、計(jì)算題11．發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是匝數(shù)為100匝、邊長為20cm的正方形線圈，將它置于磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝T的勻強(qiáng)磁場中，繞垂直于磁場方向的軸以ω＝100πrad/s的角速度轉(zhuǎn)動，當(dāng)線圈平面與磁場方向垂直時(shí)開始計(jì)時(shí)．線圈和外電路的總電阻R＝10Ω.【導(dǎo)學(xué)號：05002104】(1)寫出交變電流的瞬時(shí)值表達(dá)式；(2)線圈從計(jì)時(shí)開始，轉(zhuǎn)過eq\f(π,3)過程中通過線圈某一截面的電荷量為多少？【解析】(1)感應(yīng)電動勢的最大值為Em＝nBSω＝100××××100πV＝20πV，Im＝eq\f(Em,R)＝2πA，所以i＝Imsinωt＝2πsin(100πt)A.(2)線圈從計(jì)時(shí)開始，轉(zhuǎn)過eq\f(π,3)過程中通過線圈某一截面的電荷量q＝eq\o(I,\s\up6(－))t＝eq\f(nΔΦ,R).從中性面開始計(jì)時(shí)，轉(zhuǎn)過eq\f(π,3)，如圖所示．ΔΦ＝BΔS＝BS(1－sin30°)＝eq\f(1,2)BS，q＝eq\f(nBS,2R)＝eq\f(100×××,20)C＝1×10－2C.【答案】(1)i＝2πsin(100πt)A(2)1×10－2C12．如圖10所示，在勻強(qiáng)磁場中有一個(gè)內(nèi)阻r＝3Ω、面積S＝m2的半圓形導(dǎo)線框可繞OO′軸旋轉(zhuǎn)．已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝eq\f(5\r(2),π)T．若線框以ω＝100πrad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動，且通過電刷給“6V,12W”的小燈泡供電，則：圖10(1)若從圖示位置開始計(jì)時(shí)，求線框中感應(yīng)電動勢的瞬時(shí)值表達(dá)式；(2)從圖示位置開始，線框轉(zhuǎn)過90°的過程中，通過導(dǎo)線橫截面的電荷量是多少？該電荷量與線框轉(zhuǎn)動的快慢是否有關(guān)？(3)由題目所給已知條件，外電路所接小燈泡能否正常發(fā)光？如不能，則小燈泡的實(shí)際功率為多大？【解析】(1)線框轉(zhuǎn)動時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的最大值Em＝BSω＝eq\f(5\r(2),π)××100πV＝10eq\r(2)V因線框轉(zhuǎn)動從平行于磁感線位置開始計(jì)時(shí)，則感應(yīng)電動勢的瞬時(shí)值表達(dá)式e＝Emcosωt＝10eq\r(2)cos(100πt)V.(2)線框轉(zhuǎn)過90°過程中，產(chǎn)生的平均電動勢eq\o(E,\s\up6(－))＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(2BSω,π)，流過的電荷量q＝eq\o(I,\s\up6(－))·eq\f(1,4)T＝eq\f(BS,R＋r)，燈泡電阻R＝eq\f(U\o\al(2,0),P0)＝eq\f(62,12)Ω＝3Ω.故q＝eq\f(BS,R＋r)＝eq\f(\f(5\r(2),π)×,3＋3)C＝eq\f(\r(2),60π)