2019屆高中物理二輪復習 熱點題型專練 專題10.1 變焦電流的產生及描述（含解析）.doc

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專題10.1變焦電流的產生及描述 1．一正弦式交變電流的瞬時電流與時間的關系式為i＝10sinωt(A)，其中ω＝314rad/s。它的電流的有效值為 (　　) A．10A B．10A C．50A D．314A 答案：A 解析：由題中所給電流的表達式i＝10sinωt(A)可知，電流的最大值為10A，對正弦式交變電流有I有＝，所以有效值為10A，選項A正確。 2．如圖，實驗室一臺手搖交流發(fā)電機，內阻r＝1.0 Ω，外接R＝9.0 Ω的電阻。閉合開關S，當發(fā)電機轉子以某一轉速勻速轉動時，產生的電動勢e＝10sin10πt(V)，則 (　　) A．該交變電流的頻率為10 Hz B．該電動勢的有效值為10 V C．外接電阻R所消耗的電功率為10 W D．電路中理想交流電流表的示數(shù)為1.0 A 答案：D 3．一臺電風扇的額定電壓為交流220V。在其正常工作過程中，用交流電流表測得某一段時間內的工作電流I隨時間t的變化如圖所示。這段時間內電風扇的用電量為 (　　) A．3.910－2度 B．5.510－2度 C．7.810－2度 D．11.010－2度 答案：B 解析：由于電風扇正常工作，根據(jù)W＝UIt可得：W＝220(0.310＋0.410＋0.240)60J＝1.98105J＝5.510－2kWh，選項B正確。 4．一個匝數(shù)為100匝，電阻為0.5Ω的閉合線圈處于某一磁場中，磁場方向垂直于線圈平面，從某時刻起穿過線圈的磁通量按圖示規(guī)律變化。則線圈中產生交變電流的有效值為 (　　) A．5A B．2A C．6A D．5A 答案：B 解析：0～1s內線圈中產生的感應電動勢E1＝n＝1000.01V＝1V,1～1.2s內線圈中產生的感應電動勢E2＝n＝100V＝5V，對一個定值電阻，在一個周期內產生的熱量Q＝Q1＋Q2＝1＋0.2J＝12J，根據(jù)交變電流有效值的定義Q＝I2Rt＝12得：I＝2A，故B正確，ACD錯誤。 18．如圖所示是某種交變電流隨時間變化的圖線，i>0部分的圖線是一個正弦曲線的正半周，i<0部分的圖線是另一個正弦曲線的負半周，其最大值如圖中所示，由圖象可知(　　) A．這種交變電流的周期為T B．這種交變電流的周期為4T C．這種交變電流的有效值為I0 D．這種交變電流的有效值為I0 【答案】C　【解析】交變電流的周期為3T，選項A、B錯誤．在0到T時間內交變電流的有效值為2I0，在T到3T時間內交變電流的有效值為I0，根據(jù)有效值的定義可得(2I0)2RT＋IR(2T)＝I2R(3T)，解得I＝I0，選項C正確，D錯誤． 19．(多選)如圖所示，處在垂直紙面向外、磁感應強度大小為B的勻強磁場中的矩形線框MNPQ，以恒定的角速度ω繞對角線NQ轉動．已知MN長為l1，NP長為l2，線框電阻為R.在t＝0時刻線框平面與紙面重合，下列說法正確的是(　　) A．矩形線框產生的感應電動勢有效值為Bl1l2ω B．矩形線框轉過半周時，通過線框的瞬時電流為零 C．矩形線框轉動一周時，通過線框的電荷量為 D．矩形線框在轉動半周過程中產生的熱量為 20．(多選)如圖所示，垂直于紙面向里、磁感應強度大小為B的勻強磁場以虛線為界，虛線左側磁場范圍足夠大，單匝矩形線圈的中軸線與磁場邊界重合，線圈以恒定的角速度ω繞中軸線轉動，線圈所圍面積為S，線圈導線的總電阻為R.t＝0時刻線圈平面與紙面重合，則下列說法正確的是(　　) A．t時刻線圈中電流的瞬時值為sin ωt B．線圈中電流的有效值為 C．線圈中電流的最大值為 D．線圈消耗的電功率為 21．(多選)如圖11126所示，面積為S的矩形線圈共N匝，線圈總電阻為R，在磁感應強度為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場中以豎直線OO′為軸，以角速度ω勻速旋轉，圖示位置C與紙面共面，位置A與位置C成45角．線圈從位置A轉過90到達位置B的過程中，下列說法正確的是(　　) 圖11126 A．平均電動勢為NBSω B．通過線圈某一截面的電荷量q＝ C．在此轉動過程中，外界對線圈做的總功為 D．在此轉動過程中，電流方向會發(fā)生改變 【答案】AC　【解析】線圈從位置A轉過90到達位置B的過程中，ΔΦ＝2BScos 45＝BS，Δt＝，根據(jù)E＝N，得E＝NBSω，故A正確；根據(jù)E＝N，q＝Δt＝N＝，故B錯誤；產生電動勢的峰值Em＝NBSω，則有效值E＝＝，則W＝Q＝Δt＝，故C正確；線圈經(jīng)過中性面，電流方向改變，線圈從位置A轉過90到達位置B的過程中，電流方向不變，故D錯誤． 22.(多選)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動，從圖甲所示位置開始計時，產生的交變電流隨時間變化的圖象如圖乙所示．以下判斷正確的是(　　) A．電流表的示數(shù)為10 A B．線圈轉動的角速度為50π rad/s C．t＝0.01 s時，線圈平面與磁場方向平行 D．t＝0.02 s時，電阻R中電流的方向自右向左 23．(多選)一單匝矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉動時產生正弦式交變電流，其電動勢的變化規(guī)律如圖所示，當調整線圈轉速后，電動勢的變化規(guī)律如圖b所示．以下關于這兩個正弦式交變電流的說法正確的是(　　) A．從圖線可算出穿過線圈磁通量的最大值 B．線圈先后兩次轉速之比為2∶3 C．在圖線a和b中，t＝0時刻穿過線圈的磁通量均為零 D．圖線b電動勢的瞬時值表達式為e＝100sin(V) 【答案】AD　【解析】Eam＝150 V＝BSωa＝Φmωa，ωa＝＝ rad/s＝50π rad/s得Φm＝ Wb，故A正確；Ta∶Tb＝0.04 s∶0.06 s＝2∶3.T＝，所以na∶nb＝3∶2，故B錯誤；t＝0時，穿過線圈的磁通量最大，故C錯誤；Ebm＝Φm＝100 V，ωb＝＝π rad/s.所以e＝100sinπt(V)，故D正確． 24．一個邊長為6 cm的正方形金屬線框置于勻強磁場中，線框平面與磁場垂直，電阻為0.36 Ω.磁感應強度B隨時間t的變化關系如圖所示，則線框中感應電流的有效值為(　　) A.10－5 A B.10－5 A C.10－5 A D.10－5 A 25．如圖所示為交流發(fā)電機示意圖，矩形線圈的匝數(shù)N＝50匝，每匝線圈的邊長lab＝0.4 m，lbc＝0.2 m，矩形線圈所在處的勻強磁場的磁感應強度B＝0.2 T，磁感應強度與線圈軸線垂直，線圈總電阻r＝1 Ω，外接電阻R＝9 Ω，線圈以n＝ r/s的轉速在磁場中勻速轉動．求： (1)線圈中產生的感應電動勢的最大值； (2)若線圈從通過中性面時開始計時，寫出回路中電流隨時間變化的關系式； (3)交流電壓表和電流表的讀數(shù)； (4)此交流發(fā)電機的總功率和輸出功率. 【解析】 (1)交變電流感應電動勢的最大值 Emax＝NBSω＝NBlablbcω＝500.20.40.22π V＝160 V. (2)從線圈通過中性面時開始計時，交變電流的表達式為正弦函數(shù)． 由于ω＝2πn＝200 rad/s，Imax＝＝16 A 故電流隨時間變化的關系式 i＝16sin 200t A. 【答案】 (1)160 V　(2)i＝16sin 200t A (3)72 V　8 A　(4)1 280 W　1 152 W 26.如圖所示的是一個匝數(shù)n＝10的線圈在勻強磁場中沿垂直于磁場方向的固定軸轉動時，通過線圈平面的磁通量隨時間變化的圖象。根據(jù)圖象回答下列問題： (1)線圈中的最大感應電動勢多大？ (2)在t1＝0.1s時刻和t2＝0.2s時刻，線圈中磁通量的變化率各是多少？ (3)設t＝0時感應電動勢為正值，畫出感應電動勢隨時間變化的圖象，并寫出感應電動勢的瞬時值表達式。 答案：(1)10πV　(2)0　πWb/s　(3)見解析圖　e＝10πcos 5πt(V) 解析：(1)由圖象可知，Φm＝BS＝0.2Wb，線圈轉動的周期T＝0.4s，線圈轉動的角速度ω＝＝5πrad/s 線圈中的最大感應電動勢 Em＝nBSω＝nΦmω＝10πV (2)在t1＝0.1s時刻，線圈中磁通量的變化率為0。 t2＝0.2s時刻，線圈中的感應電動勢最大為Em＝10πV 磁通量變化率為 ＝＝Wb/s＝πWb/s (3)感應電動勢的變化周期跟磁通量的變化周期相同，并按余弦規(guī)律變化，在t＝0時，感應電動勢為正的最大值，感應電動勢隨時間變化的圖象如圖所示。 瞬時值的表達式e＝10πcos5πt(V) 27.如圖所示，一個小型旋轉電樞式交流發(fā)電機，其矩形線圈的長度為a，寬度為b，共有n匝，總電阻為r，與線圈兩端相接觸的集流環(huán)上接有一個阻值為R的定值電阻，線圈以角速度ω在磁感應強度為B的勻強磁場中繞與磁場方向垂直的對稱軸OO′勻速轉動，沿轉軸OO′方向看去，線圈轉動沿逆時針方向，t＝0時刻線圈平面與磁感線垂直。 (1)表示出線圈經(jīng)過圖示位置時，通過電阻R的感應電流的方向。 (2)寫出線圈轉動過程中感應電動勢的瞬時值表達式。 (3)求線圈從t＝0位置開始到轉過90的過程中的平均電動勢。 (4)求線圈從t＝0位置開始到轉過60時的瞬時電流。 答案：(1)自下而上　(2)nBabωsinωt　(3)　(4) 28．某興趣小組設計了一種發(fā)電裝置，如圖所示。在磁極和圓柱狀鐵芯之間形成的兩磁場區(qū)域的圓心角α均為π，磁場均沿半徑方向。匝數(shù)為N的矩形線圈abcd的邊長ab＝cd＝L、bc＝ad＝2L。線圈以角速度ω繞中心軸勻速轉動，bc和ad邊同時進入磁場。在磁場中，兩條邊所經(jīng)過處的磁感應強度大小均為B、方向始終與兩邊的運動方向垂直。線圈的總電阻為r，外接電阻為R。求： (1)線圈切割磁感線時，感應電動勢的大小E； (2)線圈切割磁感線時，bc 邊所受安培力的大小F； (3)外接電阻上電流的有效值I。 答案：(1)2NBL2ω　(2)　(3) (2)由閉合電路的歐姆定律，得線圈中電流I＝ bc邊受安培力大小F＝NBI(2L) 由③④⑤得F＝ (3)一個周期內，通電時間t＝T R上消耗的電能　W＝I2Rt 根據(jù)有效值的定義，得W＝IRT 解得I0＝