物理练习（新教材粤教版）第十三章第1练交变电流的产生和描述

1.在匀强磁场中，匝数N＝100的矩形线圈绕垂直磁感线的转轴匀速转动，线圈中产生的感应电动势随时间变化规律如图所示，则下列说法正确的是()A．t＝×10－2s时，线圈平面与中性面重合B．t＝1×10－2s时，线圈中磁通量变化率最大C．穿过每一匝线圈的最大磁通量为1×10－3WbD．线圈转动的角速度为50πrad/s2.(2022·广东卷·4)如图是简化的某种旋转磁极式发电机原理图．定子是仅匝数n不同的两线圈，n1>n2，二者轴线在同一平面内且相互垂直，两线圈到其轴线交点O的距离相等，且均连接阻值为R的电阻，转子是中心在O点的条形磁铁，绕O点在该平面内匀速转动时，两线圈输出正弦式交变电流．不计线圈电阻、自感及两线圈间的相互影响，下列说法正确的是()A．两线圈产生的电动势的有效值相等B．两线圈产生的交变电流频率相等C．两线圈产生的电动势同时达到最大值D．两电阻消耗的电功率相等3．一只低压电源输出的交变电压为U＝10eq\r(2)sin314t(V)，π取，以下说法正确的是()A．这只电源可以使“10V2W”的灯泡正常发光B．这只电源的交变电压的周期是314sC．这只电源在t＝s时电压达到最大值D．“10V2μF”的电容器可以接在这只电源上4.(多选)如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦式交变电流的图像，当调整线圈转速后，其在同一磁场中匀速转动过程所产生正弦式交变电流的图像如图线b所示．下列关于这两个正弦式交变电流的说法中正确的是()A．在图中t＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零B．线圈先后两次转速之比为3∶2C．交变电流a的电动势瞬时值表达式为e＝10sin(5πt)VD．交变电流b的电动势最大值为eq\f(20,3)V5．(2018·全国卷Ⅲ·16)一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q方；若该电阻接到正弦交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q正．该电阻上电压的峰值均为u0，周期均为T，如图所示．则Q方∶Q正等于()A．1∶eq\r(2) B.eq\r(2)∶1C．1∶2 D．2∶16.(2023·广东湛江市模拟)如图为一交流发电机示意图，线圈abcd在匀强磁场中绕固定轴OO′沿顺时针方向匀速转动，产生的电动势的瞬时值表达式为e＝110eq\r(2)·sin100πt(V)．已知线圈电阻r＝2Ω，定值电阻R＝20Ω，电表均为理想交流电表，下列说法正确的是()A．电流表读数为5eq\r(2)AB．电压表读数为110VC．t＝5×10－3s时刻，穿过线圈的磁通量最大D．0～5×10－3s内，通过电阻R的电荷量为eq\f(\r(2),20π)C7．(多选)如图所示，一个半径为r的半圆形线圈，以直径ab为轴匀速转动，转速为n，ab的左侧有垂直于纸面向里(与ab垂直)的匀强磁场，磁感应强度大小为B.M和N是两个集流环，负载电阻为R，线圈、电流表和连接导线的电阻不计，若图示位置为初始时刻，则()A．感应电动势的最大值为2π2Bnr2B．从图示位置起到转过eq\f(1,4)转的时间内，负载电阻R上产生的热量为eq\f(π4B2nr4,8R)C．从图示位置起到转过eq\f(1,4)转的时间内，通过负载电阻R的电荷量为eq\f(πBr2,2R)D．电流表的示数为eq\f(π2r2nB,2R)8．(2023·广东茂名市质检)纸面内一正方形金属线框MNPQ的PQ边与匀强磁场的边界重合，匀强磁场垂直纸面向外且范围足够大．第一次将金属线框以速度v匀速拉进匀强磁场内(如图甲)；第二次金属线框以PQ边为轴匀速转动180°(如图乙)，此时MN边的线速度大小为v.设两过程中线框中产生的焦耳热分别为Q1和Q2，则eq\f(Q1,Q2)等于()A．4B．8C.eq\f(4,π)D.eq\f(2,π)9．(多选)如图甲所示，电阻不计、面积S＝0.04m2的固定矩形线圈水平放置，与线圈平面垂直的空间有均匀分布的匀强磁场，磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示．此时与线圈连接的额定电压是40V的灯泡正常发光，氖泡两端瞬时电压达到40V时开始发光．下列说法正确的是(不计灯丝电阻随温度的变化)()A．氖泡两端电压的瞬时值表达式为u＝40eq\r(2)·cos100πt(V)B．矩形线圈匝数N＝50匝C．氖泡的发光频率为50HzD．若将氖泡换成一个耐压值为40V的电容器，电容器可以安全工作10.如图所示，间距为L的光滑平行金属导轨，水平地放置在竖直向上且磁感应强度大小为B的匀强磁场中，一端接阻值为R的电阻．一有效电阻为r、质量为m的导体棒放置在导轨上，在外力F作用下从t＝0时刻开始运动，其速度随时间的变化规律为v＝vmsinωt，不计导轨电阻．求：(1)从t＝0到t＝eq\f(2π,ω)时间内，电阻R上产生的热量；(2)从t＝0到t＝eq\f(2π,ω)时间内，外力F所做的功．11.(2023·广东清远市模拟)如图为一个小型交流发电机的原理图，其矩形线圈的面积为S，共有n匝，线圈总电阻为r，可绕与磁场方向垂直的固定对称轴OO′转动；线圈处于磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈在转动时可以通过滑环K和电刷L保持与外电路电阻R的连接．在外力作用下线圈以恒定的角速度ω绕轴OO′匀速转动．(不计转动轴及滑环与电刷的摩擦)(1)推导发电机线圈产生感应电动势最大值的表达式Em＝nBSω；(2)求线圈匀速转动过程中电流表的示数；(3)求线圈匀速转动N周过程中发电机线圈电阻r产生的焦耳热．12.如图所示，在xOy平面内存在B＝2T的匀强磁场，OA与OCA为固定于竖直平面内的光滑金属导轨，其中OCA满足曲线方程x＝eq\f(π,5)y(m)，C点的横坐标最大，导轨OA与OCA相交处的O点和A点分别接有体积可忽略的定值电阻R1＝6Ω和R2＝12Ω(图中未画出)．现有一长L＝m、质量m＝kg的金属棒在竖直向上的外力作用下，以v＝2