交变电流的描述（提高）同步作业-【新教材】人教版高中物理选择性必修（word含答案）

高中物理选择性必修第二册第三章交变电流第2节交变电流的描述（提高）一、单项选择题1．如图所示，一矩形金属线圈在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势的图象如u-t图中的正弦曲线所示，则下列说法正确的是（）A．t=0时刻，穿过线圈平面的磁通量最小B．t=3×l0-2s时刻，穿过线圈平面的磁通量变化率最小C．线圈在磁场中转动的角速度为50πrad/sD．线圈中感应电动势的表达式为2．如图所示，图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系，若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻，则经过的时间，两电阻消耗的电功之比为（）A． B． C． D．3．如图甲是小型交流发电机，两磁极间的磁场可视为匀强磁场，一个100匝的矩形线圈（内阻不计）绕垂直于磁场方向的轴OO＇匀速转动，某位置开始计时产生的交变电动势图像如图乙所示，已知磁感应强度B=，则（）A．t=0时刻，线圈平面与磁感线平行B．线圈的面积S为C．它可使“220V，60W”的灯泡正常发光，也可使击穿电压为220V的电容器正常工作D．以此作为电源，每通过1C的电量，消耗的电能为220J4．边长为a的N匝正方形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线且与线圈在同一平面内的对称轴匀速转动，转速为n，线圈所围面积内的磁通量Φ随时间t变化的规律如图所示，图像中Φ0为已知．下列说法正确的是（）A．t1时刻线圈中感应电动势最大B．t2时刻线圈中感应电流方向发生变化C．匀强磁场的磁感应强度大小为D．线圈中感应电动势的瞬时表达式为e＝2nNπΦ0sin2πnt5．2019年3月14日，中国家电及消费电子博览会在上海盛大开幕，家电展上有些国家家用电器的额定电压和我国是不同的，例如美国家用电器额定电压值为110V．已知某电源输出的交变电压的表达式为，下列说法正确的是（）A．用电压表测该电源的电压，其示数为VB．将该电压加在110Ω的电阻两端，则该电阻消耗的电功率为110WC．交流电的频率为60Hz，电流方向每秒改变60次D．当时电压表瞬间示数为0V6．如图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，矩形线圈在磁感应强度为的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与一只电阻为10的灯泡连接，矩形线圈内阻为2，面积为0.01m2，发电机正常工作时灯泡中电流i随时间t变化的规律图像如图乙所示。则发电机内矩形线圈匝数为（）A．96 B．80 C．48 D．407．如图所示，电阻为r的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以某一角速度匀速转动。t=0时，线圈平面与磁场垂直，各电表均为理想交流电表，则（）A．t=0时，线圈中的感应电动势最大B．1s内电路中的电流方向改变了次C．滑片P向下滑动时，电压表的读数变大D．线圈匀速运动的角速度变为2倍时，电阻R的电功率也变为2倍8．如图所示，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R，当线圈由图示位置转过的过程中，下列判断正确的是（）A．电压表的读数为B．通过电阻R的电荷量为q=C．电阻R所产生的焦耳热为Q=D．当线圈由图示位置转过时的电流为9．如图所示，粗细均匀的单匝等边三角形导线框单位长度的电阻为r，绕着垂直于匀强磁场的轴OO’匀速转动，转动的角速度为ω。若线框边长为L，磁感应强度为B，图中所示为t=0时刻线框与磁场平行，则下列说法中正确的是（）A．此时线框中的磁通量最大B．此时a、b两点的电压C．若导线框转过90°后开始计时，则产生的交流电的有效值将会变小D．从t=0时刻起，线框转过90°的时间内，流过线框横截面的平均电荷量10．如图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极之间的磁场可视为匀强磁场，一矩形金属线圈绕与磁场方向垂直的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图乙所示。发电机线圈内阻为r=1Ω，外接一只演示用的霓虹灯，霓虹灯的电阻为RL=9Ω，霓虹灯的启动、熄灭电压分别为20V、50V（即加在霓虹灯两端的电压的瞬时值大小在18~40V范围内都能发光），不计电路中的其他电阻，则（）A．乙图中的电动势随时间变化的图像是从甲图的图示时刻开始计时的B．该发电机发出的交变电流的电动势的有效值为VC．该发电机发出的交变电流的电动势的平均值为VD．霓虹灯正常使用1min的发光时间为30s二、多项选择题11．图甲是一台小型发电机的构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势e随时间t按照正弦规律变化，如图乙所示。发电机线圈的内电阻不计，外接灯泡的电阻为12Ω。则（）A．在t=时刻，穿过线圈的磁通量为零B．t=时，电压表的示数为6VC．灯泡消耗的电功率为3WD．若其它条件不变，仅将线圈的转速提高一倍，则线圈电动势的表达式e=sin200πt（V）12．如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度匀速转动，设线圈的两个边长ad和cd分别是L2和L1，线圈的面积则为，转动的角速度是，磁场的磁感应强度为B，则（）A．线圈绕P1转动时的线圈中的感应电动势一直不变B．线圈绕P1转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时线圈中的感应电动势为C．线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同，都是a→b→c→d→aD．当线圈平面转到与磁场方向平行时，绕P1转动的电动势等于绕P2转动时的电动势13．如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期大小为T，转轴O1O2垂直于磁场方向，线圈电阻为2Ω。从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60°时感应电流为1A．那么（）A．线圈消耗此交流电的电功率为4WB．线圈中产生此交流电电流的有效值为2AC．线圈中感应电动势的瞬时值表达式为e=D．从图示位置开始转过90°的过程中，通过线圈的电量为C14．如图所示，N匝矩形导线框以角速度ω绕对称轴OO′匀速转动，线框面积为S，线框电阻、电感均不计，在OO′左侧有磁感应强度为B的匀强磁场，外电路接有电阻R和理想电流表A，那么可以确定的是（）A．从图示时刻起，线框产生的瞬时电动势为e=B．电流表的示数I=C．R两端电压的有效值D．一个周期内R上产生的热量15．如图所示，磁极N、S间的磁场看做匀强磁场，磁感应强度为B0，矩形线圈ABCD的面积为S，共n匝，内阻为r，线圈通过滑环与理想电压表V和阻值为R的定值电阻相连，AB边与滑环E相连；CD边与滑环F相连。若线圈正在绕垂直于磁感线的轴OO＇以角速度ω逆时针匀速转动，图示位置恰好与磁感线垂直。以下说法正确的是（）A．线圈在图示位置时，电阻R中的电流方向为自M到NB．线圈自图示位置开始转过的过程中，通过电阻R的电量为C．线圈转动一周的过程中克服安培力做的功为D．线圈在图示位置时电压表的示数为0三、填空题16．如图所示为一交变电流随时间变化的图象，则此交变电流的有效值是________A．17．如图所示，一个边长L=10cm，匝数N=100匝的正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，磁感应强度B=，角速度ω=10πrad/s，外电路电阻R=Ω，线圈内阻r=Ω．则线圈转动的周期________，感应电动势的最大值________；线圈由图中所示位置开始计时，感应电动势的瞬时表达式________．18．如图所示，单匝矩形线框面积为，电阻为，处于水平方向匀强磁场中，磁感应强度为．线框可以绕着边以角速度匀速运动，当线框转至如图位置时为计时起点，（1）线框中感应电动势的最大值__________．（2）线框中感应电流的瞬时值表达式为__________．（3）线框从此位置开始转过的过程中，通过线框的电量__________．（4）一个周期内线框中产生的热量__________．四、解答题19．如图所示，矩形线圈abcd的匝数为N=100匝，线圈ab的边长为L1=，bc的边长为L2=，在磁感应强度为B=的匀强磁场中，绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO′轴匀速转动，转动的角速度ω=100rad/s，若线圈自身电阻为r=1Ω，负载电阻R=9Ω。设由图示位置开始计时，求：(1)穿过线圈平面的最大磁通量；(2)线圈产生的交变电动势的瞬时值表达式；(3)1min时间内电阻R上产生的焦耳热Q。20．如图（甲）为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴按如图所示方向匀速转动，线圈的匝数、电阻，线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻，与R并联的交流电压表为理想电表。在时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量随时间t按图（乙）所示正弦规律变化。（取）求：（1）交流发电机产生的电动势的最大值；（2）从时刻开始计时，线圈转过时线圈中感应电流瞬时值及回路中的电流方向；（3）电路中交流电压表的示数；（4）从图示位置转过，整个回路的焦耳热？21．如图，正方形线圈abcd绕对称轴OO′在匀强磁场中匀速转动，转速n=r/min。已知ab=ad=10cm，匝数N=1000，磁感应强度B=10T，图示位置线圈平面与磁感线平行。线圈总电阻r=4Ω，外接电阻R=12Ω，交流电压表为理想表，求：(1)从如图位置开始计时，写出感应电流瞬时值表达式；(2)交流电压表的示数；(3)从如图位置开始，转过60°的过程中通过线圈某横截面的电量；(4)线圈转动一周外力做的功。参考答案一、单项选择题12345678910CCBCBACBDD二、多项选择题1112131415BCBDADABCBC三、填空题16．17．e=πt18．（1）（2）（3）（4）四、解答题19．(1)；(2)e=200cos100t（V）；(3)×105J【解析】(1)穿过线圈平面的最大磁通量Φm=BS=(2)感应电动势的最大值Em=NBSω=200Vt=0时线圈平面与磁感线平行，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式为e=Emcosωt=200cos100t（V）(3)电动势有效值电流有效值则1分钟时间内电阻R上产生的焦耳热Q的大小Q=I2Rt=×105J20．（1）200V；（2）1A，电流方向abcda；（3）；（4）【解析】（1）由-t图线可知：m=×10-2Wb，T=×10-2s角速度为所以（2）产生的感应电动势的瞬时表达式为e=200c