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文档简介
1、人教新高考物理一轮课时检测65交变电流的产生和描述1.一台发电机的结构示意图如图所示,其中N、S是永久磁铁的两个磁极,它们的表面呈半圆柱面形状。M是圆柱形铁芯,铁芯外套有一矩形线圈,线圈绕铁芯M中心的固定转轴匀速转动。磁极与铁芯之间的缝隙中形成沿半径方向的辐向磁场。从如图所示位置开始计时,规定此时电动势为正值,选项图中能正确反映线圈中的感应电动势e随时间t的变化规律的是()解析:选D由于磁场为沿半径的辐向磁场,可以认为磁感应强度的大小不变,线圈始终垂直切割磁感线,所以产生的感应电动势大小不变,由右手定则可知,线圈转动一周,产生的感应电动势的方向改变两次,选项D正确。2如图甲所示,矩形线圈在匀强
2、磁场中绕垂直于磁感线的中心轴OO匀速转动,从某时刻开始计时,产生的感应电动势e随时间t的变化曲线如图乙所示,若外接电阻R70 ,线圈电阻r10 ,则下列说法正确的是()A线圈的角速度为100 rad/sB0.01 s末穿过线圈的磁通量最大C通过线圈的最大电流为1.25 AD电压表的示数为87.5 V解析:选C由题图乙知,交流电的周期T4102 s,线圈转动的角速度eq f(2,T)eq f(2,4102) rad/s50 rad/s,故A项错误;由题图乙知,0.01 s末线圈产生的感应电动势最大,则0.01 s末线圈平面与磁场平行,穿过线圈的磁通量为0,故B项错误;由题图乙知,线圈产生感应电动
3、势的最大值Em100 V,则通过线圈的最大电流Imeq f(Em,rR)eq f(100,1070) A1.25 A,故C项正确;线圈产生感应电动势的有效值Eeq f(Em,r(2)eq f(100,r(2) V50eq r(2) V,电压表的示数Ueq f(E,rR)Req f(50r(2),1070)70 V61.9 V,故D项错误。3如图所示为一交变电流随时间变化的图像,其中电流的正值为正弦曲线的正半周,其最大值为Im;电流的负值的大小为Im,则该交变电流的有效值为()A.eq f(r(2),2)ImB.eq f(Im,2)C.eq f(r(3),2)Im D.eq f(r(6),2)I
4、m解析:选C设该交变电流的有效值为I,取一个周期时间,由电流的热效应得:eq blc(rc)(avs4alco1(f(Im,r(2)2R1102 sIm2R1102 sI2R2102 s,解得:Ieq f(r(3),2)Im,故C正确。4.手摇式发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动时,其磁通量随时间按如图所示的正弦规律变化。当线圈的转速变为原来的一半时,下列说法正确的是()A交流电压的变化周期变为原来的一半B穿过线圈的磁通量的最大值变为原来的一半C交流电压的最大值变为原来的一半D交流电压的有效值变为原来的eq r(2)倍解析:选C根据Teq f(1,n)可知,当线圈的转速变为原来的一半时,周期变为
5、原来的2倍,选项A错误;穿过线圈的磁通量的最大值为mBS,与转速无关,选项B错误;当线圈的转速变为原来的一半时,角速度变为原来的一半,根据ENBS可知,交流电压的最大值变为原来的一半,选项C正确;根据Eeq f(Em,r(2)可知,交流电压的有效值变为原来的一半,选项D错误。5(天津高考)(多选)单匝闭合矩形线框电阻为R,在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动,穿过线框的磁通量与时间t的关系图像如图所示。下列说法正确的是()A.eq f(T,2)时刻线框平面与中性面垂直B线框的感应电动势有效值为eq f(r(2)m,T)C线框转一周外力所做的功为eq f(22m2,RT)D从t0到teq f(
6、T,4)过程中线框的平均感应电动势为eq f(m,T)解析:选BC中性面的特点是与磁场垂直,穿过线框的磁通量最大,磁通量变化率最小,由题图可知eq f(T,2)时刻线框在中性面上,A错误。电动势最大值为Emmm eq f(2,T),对正弦交流电,E有eq f(Em,r(2)eq f(r(2)m,T),故B正确。由功能关系知,线框转一周外力做的功等于产生的电能,WW电eq f(E有2,R)Teq f(22m2,RT),C正确。由法拉第电磁感应定律知,eq xto(E)eq f(,t)eq f(m,f(T,4)eq f(4m,T),D错误。6. (多选)如图所示,矩形线圈面积为S,匝数为N,线圈电
7、阻为r,在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO轴以角速度匀速转动,外电路电阻为R,下列判断正确的是()A电压表的读数为eq f(NBSR,r(2)Rr)B当线圈由图示位置转过30的过程中,通过电阻R的电荷量为eq f(NBS,2Rr)C在线圈转过一周的过程中,电阻R上产生的焦耳热为eq f(N2B2S2R,4Rr2)D当线圈由图示位置转过30时通过电阻R的电流为eq f(NBS,2Rr)解析:选AD电动势的最大值EmNBS,有效值Eeq f(Em,r(2)eq f(NBS,r(2),电压表的示数为路端电压的有效值Ueq f(R,Rr)Eeq f(NBSR,r(2)Rr),A正确;线圈转过30的过程
8、中,通过电阻R的电荷量qeq f(N,Rr)eq f(NBSBSsin 60,Rr)eq f(blc(rc)(avs4alco1(1f(r(3),2))NBS,Rr),B错误;在线圈转过一周的时间内电阻R上产生的热量Qeq f(U2,R)eq f(2,)eq f(N2B2S2R,Rr2),C错误;电流的最大值为Imeq f(Em,Rr)eq f(NBS,Rr),电流的瞬时值表达式为iImsin t,线圈从图示位置转过30时,teq f(,6),此时的电流为ieq f(Im,2)eq f(NBS,2Rr),D正确。7. (多选)如图所示,N匝矩形导线框以角速度在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴OO
9、匀速转动,线框面积为S,线框的电阻、电感均不计,外电路接有电阻R、理想交流电流表和二极管D。二极管D具有单向导电性,即正向电阻为零,反向电阻无穷大。下列说法正确的是()A图示位置电流表的示数为eq f(,2R)NBSB一个周期内通过R的电荷量为eq f(2NBS,R)CR两端电压的有效值为eq f(,r(2)NBSD图示位置电流表的示数为0解析:选AB设回路中电流的有效值为I,由电流的热效应可知,eq f(1,2)eq blc(rc)(avs4alco1(f(NBS,r(2)R))2RTI2RT,解得Ieq f(NBS,2R),理想交流电流表测的是电流的有效值,A正确,D错误;在一个周期内,只
10、有半个周期的时间有电流通过R,故一个周期内通过R的电荷量qeq f(N,R)eq f(2NBS,R),B正确;R两端电压有效值UIReq f(NBS,2),C错误。8(多选)如图,足够长的两平行光滑金属导轨MN、PQ水平放置,间距l1 m,导轨中间分布有磁感应强度为1 T的匀强磁场,磁场边界为正弦曲线。一粗细均匀的导体棒以10 m/s的速度向右匀速滑动,定值电阻R的阻值为1 ,导体棒接入电路的电阻也为1 ,二极管D正向电阻为零,反向电阻无穷大,导轨电阻不计,下列说法正确的是()A电压表示数为2.5 VB导体棒运动到图示位置时,有电流流过电阻RC流经电阻R的最大电流为5 AD导体棒上热功率为6.25 W解析:选ACD导体棒切割磁感线产生的感应电动势的最大值EmBlv10 V,产生的是正弦式交流电,则电动势的有效值Eeq f(Em,r(2)5eq r(2) V,由电流的热效应可得:eq f(E2,R)Teq f(5r(2)2,R)eq f(T,2),解得:E5 V,由闭合电路欧姆定律得,电压表的示数为2.5 V,故A正确;导体棒运动到图示位置时,由右手
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