2020届高考物理一轮复习第十章交变电流传感器第1讲交变电流的产生和描述限时训练教科版选修3-2.docx

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第1讲 交变电流的产生和描述限时训练(教科版)
,下列说法正确的是
( ).
,线框中感应电动势最大
,线框中的感应电动势也为零
,感应电动势或感应电流方向就改变一次
,各边切割磁感线的速度为零
解析 线框位于中性面时,线框平面与磁感线垂直,穿过线框的磁通量最大,但
此时切
割磁感线的两边的速度与磁感线平行, 即不切割磁感线,所以电动势等于零,此
时穿过
线框的磁通量的变化率等于零,感应电动势或感应电流的方向也在此时刻变

中性面时,穿过线框的磁通量为零,但切割磁感线的两边都垂直切割, 有效切割
速度最
大,所以感应电动势最大, C、D选
项正确.
答案 CD
2.(2020·茂名二模)如图10-1-17所示,矩形线圈abcd
绕轴OO′匀速转动产生交流电,在图示位置开始计时,
则下列说法正确的是
( ).
=0时穿过线圈的磁通量最大,产生的感生电流最大
T
=4(T为周期)时感生电流沿abcda方向
图10-1-17
2倍,则交变电流的频率是原来的
倍
2倍,则产生的电流有效值为原来的 4倍
解析图示时刻,ab,cd边切割磁感线的有效速率为零,产生的感应电动势为零,A错
T
误;根据线圈的转动方向,确定 4时线圈的位置,用右手定则可以确定线圈中的
感应电
流方向沿abcda方向,B正确;根据转速和频率的定义可知 C正确;根据Em=nBSω,
E
=Em,I=E可知电流有效值变为原来的
2倍,D错误.
2
R
总
答案
BC
=220
2sin100πt(V),那
么(
).

=0时,线圈平面恰好与中性面垂直
1
=200s时,e最大

2V
ω
解析
根据交变电流的表达式可知该交变电流的频率
f=2π=50Hz,有效值为
220V,A、
1
D错;当t=0时,e=0,所以线圈平面恰好处于中性面, B错;当t=200s时,
有最
大值220 2V,C正确.
答案 C
,穿过线圈的磁通量随时间变化的图像如图10-1-18甲所示,则下列说法中正确的是
( ).
图10-1-18
=0时刻线圈平面与中性面垂直
= 时刻Φ的变化率达到最大
时刻感应电动势达到最大
10-1-18乙所示
解析 由Φ-t图知,在t=0时,Φ最大,即线圈处于中性面位置,此时e=0,
故A、
ΔΦ
D两项错误;由图知 T=,在t=,Φ=0,Δt最大,e最大,
则B项正确;
ΔΦ
在t=,Φ最大,Δt=0,e=0,
,电源电动势随时间变化的规律如图10-1-
( ).
图10-1-19

2A

5V
1
解析 电路中交变电流的频率 f=T=25Hz,A错;通过电阻的电流应为有效值
U
I=R=
5
2
A,用交流电压表测得电阻两端的电压是
5
2
5
A=
2
2
V,B、D错;电阻消
2
耗的电
功率P=I2R=,C对.
答案 C
-1-20所示电路中,已知交流电源电压 u=
200sin100πt(V),电阻 R=
表的示数分别为
(
).
,200V
,141V
,200V
,141V
图10-1-20
Um
解析 电流表和电压表显示的是有效值,U==10022
V≈141V;
U
I=R=,故选项B正确.
答案 B
S,在磁感应强度为 B的匀强磁场中,从线圈平面与
磁场垂直的位置开始计时,转速为 n转/秒,则
( ).
nπBS
2nπBS
1
,线框中的平均感应电动势为 2nBS
e=2nπBSsin2nπt
解析 线框交变电动势的最大值为 Em=BSω=2nπBS,产生的感应电动势瞬时值
为e=
2nπBSsin2nπt,A错、D对;该线框交变电动势的有效值为
E=
Em
2nπBS,
=
2
B对;线
ΔΦ
框中的平均感应电动势
E=Δt=4nBS,C错.
答案 BD
-1-21所示,abcd为一边长为L、匝数为N
的正方形闭合线圈,绕对称轴
OO′匀速转动,角速度
′左侧存在垂直纸面向里的匀强
磁场,
R,则
(
).
2
2

2NBLω
图10-1-21
1 2
2NBLω
,线圈中有一半时间没有电流
1 2
,穿过线圈的磁通量为 2NBL
解析
1
2
Em
22
最大值Em=NBLω,有效值E=
=
,线圈始
2
2
4
终有一
半在磁场中运动,,穿过线圈的磁通
1 2
量为2BL,
正确选项为B.
答案 B
-1-22所示的正方形线框 abcd边长为L,
每边电阻均为r,在磁感应强度为 B的匀强磁场中绕
cd轴以角速度ω转动,c、d两点与外电路相连,外
电路电阻也为r,则下列说法中正确的是
().
2
2
,电压表读数为
2BωL
图10-1-22
2
2
,电压表读数为
8BωL
2
2
,电流表读数为
10rBωL
,线框从图示位置转过
π
BL2
2过程中流过电流表的电荷量为
7r
解析电路中产生的感应电动势的最大值为
2
ω,有效值为
E=
Emax
2
Emax=BL
=
2
2
BL2ω.
当S断开时,电压表读数为
cd
E
2
2
U=4r×r=8BωL,A选项错误、
闭合时,
r
E
r
E2
2
2BL2ω
电压表的读数为
Ucd=I×2=
r×2=7=14BLω,电流表读数为
14r
,C
3r+2
选项错
,线框从图示位置转过
π
过程中流过电流表的电荷量为
Q=IΔt
2
1E
t=
=2R
ΔΦ
1Δt
ΔΦ
BL2
2
r
t=7r
=7r,D选项正确.
3r+2
答案
BD
、R2和交流电源按照图
10-1-23甲所示方式连接,R1=10Ω,R2=20Ω.
合上开关S后,通过电阻R2的正弦交变电流i
随时间t变化的情况如图10-1
-23乙所示,则
(
).
图10-1-23

6V
2A
6 2V
解析 由题图知流过 R2交流电电流的最大值 I2m= 2A,故选项C错误;由
U2m=I2mR2
=12 2V知,选项D错误;因串联电路电流处处相同,则 I1m= 2A,电流
的有效
值I1=I1m=,故A项错误;由U1=I1R1=6V,故选项B正确.
2
答案 B
-1-24所示,一台模型发电机的电枢是矩形导线框 abcd,其ab和cd
边长l1=,ad和bc边长l2=,匝数n=100匝,它在磁感应强度 B
′匀速转动,当开关S断开时,电压表的示数为10V,开关S闭合时,外电路上标有“10V、10W”的灯泡恰好正常发光,求:
图10-1-24
导线框abcd在磁场中转动的角速度?(线圈的电阻不计)
(2)S 闭合后,当导线框从图示位置转过 θ=60°时的过程中通过灯泡的电荷
量?
解析
(1)E=nBSω
ω=
E
10
rad/s
=
=
nBS
100×
××
(2)
E=n
ΔS
l1l2-l1l2cos60°
V=

B=100××
Δt
V
Δt
Δt
U2
100
E
R=P=10Ω=10Ω,q=I
·Δt=R·Δt=(发电机模型).
答案
(1)
(2)
-1-25所示的是一个匝数 n=10的线圈在匀
强磁场中沿垂直于磁场方向的固定轴转动时, 通过线圈平面的磁通量随时间变化
:
(1)关于线圈中的感应电动势,以下说法正确的是
图10-1-25
( ).
= 时,线圈中的感应电动势最大
= 时,线圈中的感应电动势最大
= 时,线圈中的感应电动势改变方向
= 时,线圈中的感应电动势改变方向
线圈中的最大感应电动势多大?
在t1==,线圈中磁通量的变化率各是多少?
设t=0时感应电动势为正值,画出感应电动势随时间变化的图像,并写出感应电动势
的瞬时值表达式.
解析 (1)由图像可知,在 t1= 时刻,线圈中的磁通量最大,线圈转到中
性面,感应
电动势为零,在 t2= 时刻,线圈中的磁通量为零,线圈平面跟磁场平行,
感应电动
势最大,A错、B对;在t3= 时刻,线圈中磁通量又达到最大值,感应电
动势为零,
方向发生改变,t4=,线圈中的感应电动势的方向不变, C对、D
错.
由图像可知,Φm=BS=,线圈转动的周期T=,线圈转动的角速
2π
度ω=
T
=5πrad/s.
线圈中的最大感应电动势
Em=nBSω=10××5πV=10πV.
(3)在t1= 时刻,
线圈中磁通量的变化率为 = 时刻,
线圈中的最大感应电动势为
Em=10πV,
ΔΦ Em 10π
磁通量变化率为 Δt=n=10Wb/s=πWb/s.
(4)感应电动势的变化周期跟磁通量的变化周期相同,并按余弦规律变化,在 t
=0时,感
应电动势为正的最大值,感应电动势随时间变化的图像如图所示. 瞬时值的表达
式为e
=10πcos5πt(V).
答案

(1)BC

(2)10

π

V
(3)0

π

Wb/s
图像如图所示
e =10πcos5πt(V)