2020高考物理一轮复习第11章交变电流传感器第一节交变电流的产生和描述达标诊断高效训练.pdf

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1、【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】1/9 2020高考物理一轮复习第11章 交变电流传感器第一节交变电流的产生和描述达标诊断高效训练编 辑：_时 间：_教学资料范本【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】2/9 (建议用时：60 分钟)一、单项选择题1在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则下列判断正确的是()At 0.005 s 时线圈平面与磁场方向垂直B线圈产生的交变电动势的瞬时值为e311sin 100 t(V)C线圈产生的交变电动势的频率为100 HzD线圈产生的交变电动势的有效值为311 V解析：选

2、B.当 t 0.005 s 时电动势最大，则线圈平面与磁场方向平行(穿过线圈平面的磁通量为0，产生的感应电流最大)，故 A错误；线圈产生的交变电动势的瞬时值为eEmsin t 311sin 100t(V)，故 B正确；由题图乙可知周期为0.02 s，则频率为 f 50 Hz，故C错误；线圈产生的交变电动势的有效值为220 V，故 D错误2图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S 间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为交流电流表，线圈绕垂直于磁场的水平轴OO 沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示，以下判断正确的是()A电流表的示数为10 AB线圈转

3、动的角速度为50 rad/s【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】3/9 C0.01 s 时线圈平面与磁场方向平行D0.02 s 时电阻 R中电流的方向自右向左解析：选 C.根据 i t 图象可知，电流最大值Im10 A，有效值 I 10 A，选项 A 错误；交变电流的周期T2102 s，角速度 100 rad/s，选项 B错误；从图示位置开始转动时，经0.01 s线圈回到水平状态，线圈平面与磁场方向平行，选项C 正确；根据右手定则，在 0.02 s 时，线圈经过一个周期，即在图示位置，电阻R中的电流方向自左向右，因此选项D错误3.如图所示电路，电阻R1与电阻 R2阻值相同，都为R，和

4、 R1并联的 D 为理想二极管(正向电阻可看做零，反向电阻可 看做 无穷 大)，在 A、B 间 加一 正 弦交流 电 u20sin(100 t)V，则加在 R2上的电压有效值为()A10 V B20 VC15 V D 5 V解析：选 D.由二极管的单向导电性可知，若二极管导通，加在R2上的电压波形为半个周期，最大值为20 V，若二极管截止，R1、R2串联，则 R2上的电压半个周期最大值为10 V由有效值的定义可得加在 R2上的电压有效值为5 V，选项 D正确4传统的自行车发电机内部电路如图甲所示，驱动轴一端与自行车车轮相连，另一端连接条形永磁铁，车轮转动过程中，驱动轴带动磁铁在铁芯之间匀速转动

5、，发电机线圈两端产生的交变电压波形如图乙所示已知波形图中正、负尖峰电压分别为Um和Um.两个相邻正、负尖峰电压所对应的时间差为t，发电机线圈匝数为n.以下判断正确的是()A驱动轴转动的角速度2t【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】4/9 B线圈电压的有效值U2Um2C穿过线圈磁通量变化率的最大值kmUmnD相邻两个向上尖峰时间内，线圈电压的平均值UUm2解析：选C.根据题述两个相邻正、负尖峰电压所对应的时间差为t，可得交变电流周期T2t，驱动轴转动的角速度，选项 A 错误；由于产生的交变电流不是按照正弦规律变化，线圈电压的有效值不是 U，选项 B错误；根据法拉第电磁感应定律，感应电动

6、势与磁通量变化率成正比，Um nkm，穿过线圈磁通量变化率的最大值 km，选项 C 正确；相邻两个向上尖峰时间内，线圈电压的平均值 Un，因为线圈转过一个完整的周期，磁通量变化量 0，所以电压平均值等于零，选项D错误5.(20 xx 南通调研)某兴趣小组自制一小型发电机，使线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴转动，穿过线圈的磁通量随时间t 按正弦规律变化的图象如图所示，线圈转动周期为T，线圈产生的电动势的最大值为 Em.则()A在 t 时，磁场方向与线圈平面平行B在 t 时，线圈中的磁通量变化率最大C线圈中电动势的瞬时值eEmsin 2tTD若线圈转速增大为原来的2 倍，则线圈中电动势变为

7、原来的4 倍解析：选B.线圈绕垂直磁场的转轴匀速转动，根据图象可以发现t0 时，磁通量等于0，说明 t0 线圈处于和磁场平行的位置，那么感应电动势 enBS cos(t)Emcos，选项 C错误；若线圈转【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】5/9 速增大为原来的2 倍，则角速度增加到原来的2 倍，感应电动势EmnBS 同样增大为原来的 2倍，选项 D错误；t 时，磁通量最大，说明磁场方向和线圈平面垂直，选项A 错误；t 时，图象斜率最大即E最大，磁通量变化率最大，选项B正确二、多项选择题6(20 xx 山西忻州四校联考)如图甲所示，一单匝圆形闭合导线框半径为 r，线框电阻为R，连接一

8、交流电流表(内阻不计)线框内充满匀强磁场，已知该磁场磁感应强度B 随时间按正弦规律变化，如图乙所示(规定向下为 B的正方向)，则下列说法正确的是()A0.005 s 时线框中的感应电流最大B0.01 s 时线框中感应电流方向从上往下看为顺时针方向C0.015 s 时电流表的示数为零D00.02 s 内闭合导线框上产生的热量为4r4R解析：选 BD.线框中的感应电动势为Er2，感应电流为i，在 0.005 s，0，则 i 0，A项错误；由楞次定律知在0.01 s 时感应电流方向为顺时针方向(从上往下看)，B项正确；交流电流表测量的是交变电流的有效值，C 项错误；感应电动势的峰值为Em Bm r2

9、，一个周期导线框上产生的热量为Q T，D项正确7一正弦交流电源的ut图线如图甲所示，将它接在图乙所示电路的 e、f 两端，若电阻的阻值为110，电源的内阻不计，交流电压表是量程为 250 V 的理想电表，则下列说法中正确的是()A通过电阻的电流方向1 秒钟改变 50 次B交流电压表示数为220 VC产生该交变电流的线圈在磁场中匀速转动的角速度为100rad/s【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】6/9 D在 1 分钟内电阻 R上产生的热量为5.28104 J解析：选 BC.由题图甲知交变电流的周期为T0.02 s，频率 f 50 Hz，而一个周期内电流方向改变两次，即通过电阻的电流方

10、向1秒钟改变 100 次，A错误；交变电流的峰值为220 V，有效值为 220 V，B正确；由 100 rad/s 可知，C正确；由 Q t 得，在 1分钟内电阻 R上产生的热量为 2.64104 J，D错误8.(20 xx 河北联考调研)如图所示，有一矩形线圈，面积为 S，匝数为 N，内阻为 r，在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直磁感线的对称轴OO 以角速度匀速转动，外电路电阻为R，从图示位置转90的过程中，下列说法正确的是()A通过电阻 R的电量 qNBS2 2（Rr）B通过电阻 R的电量 qNBSR rC外力做功平均功率PN2B2S2 22（Rr）D从图示位置开始计时，则感应电动势随时

11、间变化的规律为eNBSsin t解析：选BC.从图示位置转90的过程中，磁通量变化BS，通过电阻 R的电量 qI tt N，选项 A错误，B正确；矩形线圈绕垂直磁感线的对称轴OO 以角速度匀速转动，产生的感应电动势最大值Em NBS，感应电流有效值为I，外力做功平均功率 PI2(R r)，选项 C正确；从图示位置开始计时，则感应电动势随时间变化的规律为eNBS sin，选项 D错误三、非选择题【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】7/9 9(20 xx 湖北大冶一中模拟)发电机转子是匝数n100，边长 L20 cm的正方形线圈，其置于磁感应强度B0.5 T的匀强磁场中，绕着垂直磁场方向

12、的轴以100(rad/s)的角速度转动，当转到线圈平面与磁场方向垂直时开始计时线圈的电阻r1，外电路电阻 R 99.试求：(1)写出交变电流瞬时值表达式；(2)外电阻上消耗的功率；(3)从计时开始，线圈转过过程中，通过外电阻的电荷量是多少？解析：(1)电动势的最大值：Em nBL2200 V 628 V根据闭合电路欧姆定律得Im6.28 A故交变电流瞬时值表达式：i 6.28sin 100 t.(2)电流的有效值 I Im由 PI2R 得外电阻上消耗的功率：PR 1.95103 W.(3)从计时开始到线圈转过过程中，平均感应电动势由En 得EnnBL22t平均电流：,Rr)nBL22（R r）

13、t通过外电阻的电荷量：qt 1102 C.答案：(1)i 6.28sin 100 t(2)1.95 103 W(3)1 102 C10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均为，磁场均沿半径方向匝数为 N的矩形线圈 abcd 的边长 abcdl、bcad2l.线圈【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】8/9 以角速度绕中心轴匀速转动，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

14、时，bc 边所受安培力的大小F；(3)外接电阻上电流的有效值的大小I.解析：(1)bc、ad 边的运动速度 vl2感应电动势 Em 4NBlv解得 Em 2NBl2.(2)电流 Im，安培力 F2NBIml解得 F.(3)一个周期内，通电时间t TR上消耗的电能 W IRt且 W I2RT解得 I.答案：(1)2NBl2(2)(3)4NBl23（r R）11如图甲所示是某同学设计的一种振动发电装置的示意图，一个半径 r0.10 m、匝数 n20 匝的线圈套在永久磁铁槽中，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 B的大小均为 B0.20 T，线圈的电阻为

15、R10.50，它的引出线接有R29.5 的小电珠 L.外力推动线圈框架的P端，使线圈沿轴线做往复运动，便有电流通过电珠当线圈向右的位移x 随时间 t 变化的规律如图丙所示时(x 取向右为正)求：【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】9/9(1)线圈运动时产生的感应电动势E的大小；(2)线圈运动时产生的感应电流I 的大小；(3)每一次推动线圈运动过程中作用力F的大小；(4)该发电机的输出功率P.解析：(1)由 xt 图，可得线圈的切割速度v0.80 m/s.线圈做切割磁感线运动产生的感应电动势En2rBv2023.140.100.200.80 V2.0 V.(2)由闭合电路的欧姆定律，感应电流I A0.20 A.(3)由于线圈每次运动都是匀速直线运动，由平衡条件FF安，即 FnBI2r200.200.2023.140.10 N 0.50 N.(4)发电机的输出功率即小电珠的电功率PI2R20.2029.5 W0.38 W.答案：(1)2.0 V(2)0.20 A(3)0.50 N(4)0.38 W