2019版高考物理一轮复习第十一章交变电流传感器配餐作业31交变电流的产生和描述.doc.pdf

配餐作业（三十一）交变电流的产生和描述 A组?基础巩固题 1.电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器。如图甲所示为电吉他的拾音器的原理图， 在金属弦的下方放置有一个连接到放大器的螺线管。一条形磁铁固定在管内，当拨动金属弦后， 螺线管内就会产生感应电流，经一系列转化后可将电信号转为声音信号。若由于金属弦的振动， 螺线管内的磁通量0随时间广的变化如图乙所示，则螺线管内感应电流7随 吋间七变化的图彖 为（） 金属弦 二二 - 二二二二 A . E 、e 解析 由感应电流公式 /=?=仮只7，感应电流大小与磁通量的变化率有关，在0方 图线上各点切线的斜率的绝对值反映感应电流的大小，斜率的正、负号反映电流的方向；根据 题图乙，在0?时间内，感应电流/ 的大小先减小到零，然后再逐渐增大，电流的方向改变一次， 同理分析?2爲时间内，只有B项符合要求。 答案B 2.如图所示，一交流发电机的矩形线圈共有10匝，其电阻r=2 Q,面积是0. 2 m 2, 在磁感应强度B= T的匀强磁场屮，若线圈从小性面位置开始绕垂直于磁场方向的对称轴 00'以6 = 10n rad/s的角速度匀速转动，向=18 Q的电阻供电。则以下说法中正确的是（） A.该线圈产生的是余弦式交变电流 B.线圈在转动过程中产生的最大感应电动势为40 V 1 A（9 C.线圈开始转动丽s时流过电阻斤的瞬时电流大小为专A D.电阻斤上消耗的电功率为9 W 解析h法拉第电磁感应定律可知，其产生的感应电动势（感应电流）将按照正弦规律变化， A项错误；由于加为线圈的对称轴，所以线圈产生的感应电动势的最大值应为=* nBS3 = 20 V, B项错误；线圈在转动过程中产生的感应电动势的瞬时值表达式为e= 20sinl0n 所以其感应电 流的瞬时值表达式为7=sinlOJi f A,故当 十=鸟s 时，流经60 电阻*的瞬时电流大小为i = sin（10 Ji X） A=* A, C项错误；流经斤的电流的有效值为 1=- A,所以电阻斤上消耗的电功率为P=fR= W, D项正确。 答案D 3.如图所示，矩形线圈日d与可变电容器C、理想电流表组成闭合电路。线圈在有界匀强磁 场中绕垂直于磁场的比边匀速转动，转动的角速度e = 100H rad/so线圈的匝 数；V=100匝，边长“=0. 2 HI、曰d=0. 4 m,电阻不计。磁场只分布在比边的左侧，磁感应强度 大小B=- To电容器放电时间不计。下列说法正确的是（） 16 n A.该线圈产生的交流电动势峰值为50 V B.该线圈产生的交流电动势有效值为25 y2 V C.电容器的耐压值至少为50 V D.电容器的电容C变大时，电流表的示数变小 解析 该线圈产生的交流电动势峰值圧=八於e = 5叭也V，A项错误；因为该线圈产生 总T R 1 2 的交流电不是完整的正眩式交流电，只有一半，所以根据有效值的定义7x2=Fr,E , 联立解得电动势有效值上” =25边V, B项正确；电容器的耐压值至少为50、也V, C项错误；电容器的电容C变大时，容抗变小，电容器的充放电电流增大，D项错误。 答案B 4.（多选）如图所示，处在垂直于纸面向外、磁感应强度为的匀强磁场中的单匝矩形 闭合线框沏W0以恒定的角速度Q绕对角线A0转动。己知删V长为h, NP 长为】2,线框电 阻为乩十 =0时刻线框平而与纸而重合，下列说法正确的是（） A.矩形线框产生的感应电动势有效值为爭刃丄Q B.矩形线框转过7T时的电流为零 C.矩形线框转动一周，通过线框任意横截面的电荷量为绍 解析矩形线框转动时产生正弦式交变电流，最大值为B1 、T所以有效值E= BhT A项正确； 转过11时，线框平面与磁场垂直，磁通量最大，感应电动势为零，电流为零，B项正确；转过 一周，A0为零，通过横截面的电荷量为零，C项错误；转过n 过程中产生的热量0=gt=2?今 =兀 *3, D 项止确。 答案ABD D. 矩形线框转过n过程屮产生的热暈为 5. A.是两个完全相同的电热器，力通以图甲所示的方波交变电流，通以图乙所示 的正 弦交变电流，则两电热器的电功率之比必：几等于（） C.y2 ： 1D. 2 ： 1 解析 根据电流有效值的定义可知盖輕+（）石 =壶必解得有效值 / 甲= 詁,而 根据功率的计算公式8 必可得P甲: 卩乙=輪:A=5 : 4,故A项正确。 答案A 6.（2017 ?江苏）（多选）某音响电路的简化电路图如图所示，输入信号既有高频成分， 也有低频成分，贝9（） A.电感厶的作用是通高频 B.电容G的作用是通高频 C.扬声器甲用于输出高频成分 D.扬声器乙用于输出高频成分 解析 电感线圈对交流电的阻碍作用由感抗描述，力=2兀，频率越高阻碍作用越大, 对输入端 的高频和低频交流信号的作用是通低频阻高频，所以A项错误；电容对交流电的阻 碍作用光 =詁万 频率越高阻碍作用越小，所以是通高频阻低频，故BD正确；C项错误。 答案BD 7.（2017 ?浙江）（多选）在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线 垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。设线圈总电阻为2 Q, 贝ij（） /A if T A. 5 ： 4 t/ s B. 3 ： 2 B.t=l s时，线圈小的电流改变方向 C.广=1.5 s时，线圈屮的感应电动势最大 D.一个周期内，线圈产生的热量为871 2 J 解析 =0时，磁通量为0,此时线圈平面平行于磁感线，故A项正确；t=l s时， 在1 s前后， 磁通量的变化率不变，所以线圈中的电流方向不变，故B项错误；方=1.5 s =4 Ji cos n f (V), 4 K 所以感应电动势有效值片忑V, - 个周期内 , D项正确。 答案AD 8.如图x勿平面为光滑水平面，现有一长为d、 沿/ 轴正方向以速度卩做匀速直线运动， 空间存在竖直方 向的磁场，磁感应强度=2尿os万 川式中呂为已知量），规定竖直向下为磁感应强度正方向， 线框电阻为斤，r=o吋刻血v边 恰好在y轴处，则下列说法正确的是（） y 丿 X XXX ? ? ? ? ? ? NP 时，磁通量的变化率为0,线圈屮的感应电动势为0, A 故c项错误；感应电动势0=100飞7 线圈产生的热量Q= f=8n L J,故 宽为L的线框血沪0在外力F作用下 , X XXX ? ? a ? ? X XXX ? a ? T L O X XXx ? ? ? a ? X XXX ? ? ? 1 s 为抽油烟机功率的4. 5倍，但抽油烟机不是纯电阻元件，其热功率小于200 W,故C项错误 ; 电路正常工作时的总功率宀1 100 W,有/=#冒* A = 5 A,故D项正确。 答案BD 12.如图所示电路，电阻用与电阻金阻值相同，都为爪和用并联的为理想二极管（正向电 阻可看作零，反向电阻可看作无穷大），在久间加一正眩交流电u=20sinl00 Ji方V, 则加在金 上的电压有效值为（） 答案D 13.如图所示，一个半径为厂的半圆形线圈，以直径“为轴匀速转动，转速为刀，ab 的左侧 有垂直于纸面向里（与必垂直）的匀强磁场，磁感应强度为氏必和川是两个集流环，负载电阻 为只线圈、电流表和连接导线的电阻不计，求: 内电流方向改变叫欠，有效值为述 = 220 V,故A项错误，B项正确；电饭锅的功率 A. 10 V C. 15 V 解析由有效值定义 , (1)感应电动势的最大值。 (2)从图示位置起转过 +转的时间内，负载电阻斤上产生的热量。 (3)从图示位置起转过扌转的时间内，通过负载电阻斤的电荷量。 (4)电流表的示数。 解析( 1)线圈绕轴匀速转动时，在电路中产生如图所示的交变电流。 此交变电动势的最大值为 Ji r 9 9 E=BS3 = B ? ? 2 兀n=兀Bnro (2)在线圈从图示位置转过 +转的时间内，电动势的有效值为 蔬y2 n Bnr E=i= - 。 电阻斥上产生的热量为 I A 0 (3)在线圈从图示位置转过才转的吋I'可内，电动势的平均值为E= X X 通过斥的电荷量 2j T F (4)设此交变电动势在一个周期内的有效值为F , 由有效值的定义得迁?-=7, F 解得F 故电流表的示数为 /= 牛=上护。 答案十曲王护器 14.如图甲所示是某同学设汁的一种振动发电装置的示意图，它的结构是一个套在辐向形永 久磁铁槽中的半径为厂=0.10叭 匝数/7=20匝的线圈，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布 ( 其 右视图如图乙所示 ) 。在线圈所在位置磁感应强度的大小均为=響T,线圈 的电阻为/?i = 0. 50 Q,它的引出线接有金 = 9.5 Q的小灯泡。外力推动线圈框架的戶端，使线圈 沿轴线做往复运动，便有电流通过小灯泡。当线圈运动速度y随时间Z变化的规律如 图丙所示时 ( 摩擦等损耗不计 ) ，求: 小灯泡中电流的最大值。 (2)电压表的示数。 (3) t=Q. 1 s时外力尸的大小。 解析(1)由题意及法拉第电磁感应定律知道，由于线圈在磁场屮做往复运动，产生的感应电 动势的大小符合正弦曲线变化规律，线圈中的感应电动势的最大值为E = nBlv= 2 兀nBrvmo Q= 一 A 0 it Br 1 ? A 电路总电阻为召 +金，那么小灯泡屮电流的最犬值为 2n X20X0.2X0. 1X2 = n9. 5 + 0. 5 (2)电压 表示数为有效值 宀￥=半人佩=￥ x0. 16X9. 5 V = 0. 762 V1.07 V。 (3)当CO. 1 s也就是彳1寸，外力尸的大小为F=nB2. n ,=0. 128 N? 答案(1)0. 16 A (2)1.07 V (3)0. 128 N A = 0. 16 Ao