2020届高考物理一轮复习 第10章 1 第一节 交变电流的产生和描述随堂检测巩固落实 新人教版 4页

‎1 第一节 交变电流的产生和描述 ‎1．(多选)‎ 如图，M为半圆形导线框，圆心为OM；N是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为ON；两导线框在同一竖直面(纸面)内；两圆弧半径相等；过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面．现使线框M、N在t＝0时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面且过OM和ON的轴，以相同的周期T逆时针匀速转动，则(　　)‎ A．两导线框中均会产生正弦交流电 B．两导线框中感应电流的周期都等于T C．在t＝时，两导线框中产生的感应电动势相等 D．两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等 解析：选BC．当导线框N完全进入磁场后，通过线框的磁通量将不变，故无感应电流产生，因此它不会产生正弦交流电，A项错误；导线框每转动一圈，产生的感应电流的变化为一个周期，B项正确；在t＝时，导线框转过角度为45°，切割磁感线的有效长度相同，均为绕圆心的转动切割形式，设圆弧半径为R，则感应电动势均为E＝BR2ω，C项正确；导线框N转动的一个周期内，有半个周期无感应电流产生，所以两导线框的感应电动势的有效值并不相同，由闭合电路欧姆定律可知，两导线框的电阻相等时，感应电流的有效值一定不相同，D项错误．‎ ‎2．‎ ‎(多选)在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化．设线圈总电阻为2 Ω，则(　　)‎ A．t＝0时，线圈平面平行于磁感线 B．t＝1 s时，线圈中的电流改变方向 C．t＝1．5 s时，线圈中的感应电动势最大 4‎ D．一个周期内，线圈产生的热量为8π2 J 解析：选AD．t＝0时，磁通量为零，磁感线与线圈平面平行，A正确；当磁感线与线圈平面平行时，磁通量变化率最大，感应电动势最大，画出感应电动势随时间变化的图象如图，由图可知，t＝1 s时，感应电流没有改变方向，B错误；t＝1．5 s时，感应电动势为0，C错误；感应电动势最大值Em＝NBSω＝NΦm＝100×0．04×(V)＝4π(V)，有效值E＝×4π(V)＝2π(V)，Q＝T＝8π2(J)，D正确．‎ ‎3．(多选)(2018·盐城统考)海洋中蕴藏着巨大的能量，利用海洋的波浪可以发电．在我国南海上有一浮桶式波浪发电灯塔，其原理示意图如图甲所示．浮桶内的磁体通过支柱固定在暗礁上，浮桶内置线圈随波浪相对磁体沿竖直方向运动，且始终处于磁场中，该线圈与阻值R＝15 Ω的灯泡相连．浮桶下部由内、外两密封圆筒构成(图中斜线阴影部分)，如图乙所示，其内为产生磁场的磁体，与浮桶内侧面的缝隙忽略不计；匝数N＝200的线圈所在处辐射磁场的磁感应强度B＝0．2 T，线圈直径D＝0．‎4 m，电阻r＝1 Ω．取重力加速度g＝‎10 m/s2，π2≈10．若浮桶随波浪上下运动的速度可表示为v＝0．4πsin (πt) m/s．则下列说法正确的是(　　)‎ A．波浪发电产生电动势e的瞬时表达式为e＝16sin (πt)V B．灯泡中电流i的瞬时表达式为i＝4sin (πt)A C．灯泡的电功率为120 W D．灯泡两端电压的有效值为 V 解析：选BC．波浪发电产生电动势e的瞬时表达式为：e＝NB·πD·v＝200×0．2×π×0．4×0．4πsin(πt)V＝64·sin(πt)V，选项A错误；灯泡中电流i的瞬时表达式为i＝＝4sin (πt)A，选项B正确；灯泡的电功率为P＝I2R＝R＝×15 W 4‎ ‎＝120 W，选项C正确；灯泡两端电压的有效值为UR＝·＝× V＝30 V，选项D错误．‎ ‎4．‎ 如图所示，线圈abcd的面积是0．‎05 m2‎，共100匝，线圈电阻为1 Ω，外接电阻R＝9 Ω，匀强磁场的磁感应强度B＝ T，当线圈以300 r/min的转速匀速旋转时．问：‎ ‎(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；‎ ‎(2)线圈转过 s时电动势的瞬时值是多大？‎ ‎(3)电路中，电压表和电流表的示数各是多少？‎ ‎(4)从中性面开始计时，经 s通过电阻R的电荷量是多少？‎ 解析：(1)e＝Emsin ωt＝nBS·2πfsin(2πft)‎ ‎＝100××0．05×2π×sinV ‎＝50sin 10πt (V)．‎ ‎(2)当t＝ s时，‎ e＝50sin V≈43．3 V．‎ ‎(3)电动势的有效值为E＝＝ V≈35．4 V 电流表示数I＝＝ A＝3．‎‎54 A 电压表示数U＝IR＝3．54×9 V＝31．86 V．‎ ‎(4) s内线圈转过的角度 θ＝ωt＝×2π×＝ 该过程中，ΔΦ＝BS－BScos θ＝BS 由＝，＝，＝ 4‎ 得q＝＝＝ C＝ C．‎ 答案：(1)e＝50sin 10πt (V)　(2)43．3 V ‎(3)31．86 V　3．‎54 A　(4) C 4‎