【物理】2019届二轮复习交变电流的产生和描述课时作业（全国通用） 8页

‎2019届二轮复习 交变电流的产生和描述 课时作业（全国通用）‎ ‎[双基过关练]‎ ‎1.‎ ‎(多选)如图所示为交流发电机示意图，线圈的AB边连在金属滑环K上，CD边连在滑环L上，导体制作的两个电刷E、F分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接．关于其工作原理，下列分析正确的是(　　)‎ A．当线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大 B．当线圈平面转到中性面的瞬间，线圈中的感应电流最大 C．当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量最小 D．当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，线圈中的感应电流最小 答案：AC ‎2．[2019·惠州市高三调研考试]某交流发电机给灯泡供电，产生交变电流的图象如图所示．下列说法中正确的是(　　)‎ A．交变电流的频率为100 Hz B．交变电流的瞬时表达式为i＝5cos50πt (A)‎ C．该交流电的电压有效值为5 V D．在t＝5×10－3 s时，穿过交流发电机线圈的磁通量最大 解析：根据图象知交流电的周期为0.02 s，因此交流电的频率为50 Hz，A错误；由ω＝＝100π rad/s，交变电流的最大值为‎5 A可得，交变电流的瞬时值表达式为i＝5cos 100πt (A)，B错误；因为电阻未知，故电压不能确定，C错误；t＝5×10－3 s时，交变电流的瞬时值为零，磁通量最大，D正确．‎ 答案：D ‎3.‎ 如图所示，直线MN右侧有垂直纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场，有一个单匝、电阻为R、边长为L的导线框一半处于匀强磁场中，t＝0时刻，框面与磁场垂直，现让线框以MN为轴匀速转动，转速为n，则通过线框的感应电流的有效值为(　　)‎ A.　　B. C. D. 解析：‎ 线框总有一半在磁场中，若规定逆时针的电流方向为正，线框中产生的感应电流如图所示，峰值为：Im＝，根据有效值与峰值间的关系可得：I＝Im＝.‎ 答案：D ‎4．一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图甲所示，则下列说法正确的是(　　)‎ A．t＝0时刻，线圈平面与中性面垂直 B．t＝0.01 s时刻，Φ的变化率最大 C．t＝0.02 s时刻，交流电动势达到最大 D．该线圈产生的交流电动势的图象如图乙所示 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、D两项错误；由图知T＝0.04 s，在t＝0.01‎ ‎ s时，Φ＝0，最大，e最大，则B项正确；在t＝0.02 s时，Φ最大，＝0，e＝0，则C项错误．‎ 答案：B ‎5.‎ 交变电流电压的有效值为6 V，它和电阻R1、R2及电容器C、电压表一起连接成如图所示的电路，图中电压表的读数为U1，为了保证电容器C不被击穿，电容器的耐压值为U2，电容器在电路中正常工作，则(　　)‎ A．U1＝6 V　U2＝6 V B．U1＝6 V　U2＝3 V C．U1＝6 V　U≥6 V D．U1＝6V　U2≥6 V 解析：交流电源的有效电压是6 V，而电压表测量的是交流电的有效值，则电压表的示数为U1＝6 V；因正弦式交流电的最大值是有效值的倍，则知电压的最大值为6 V，所以电容器要能正常工作，其耐压值必须不低于6 V，即U2≥6 V．故D项正确，A、B、C项错误．‎ 答案：D ‎6．(多选)匀强磁场中有一长方形导线框，分别以相同的角速度绕图所示的固定转轴旋转，用Ia、Ib、Ic、Id表示四种情况下线框中电流的有效值，则(　　)‎ A．Ia＝Id　 B．Ia>Ib C．Ib>Ic D．Ic＝Id 解析：对正弦交流电而言，最大值Em＝NBSω，而有效值E＝，I＝E/R.‎ 得线框中电流的有效值：I＝.‎ 线框中电流的有效值只与N、B、S、ω、R有关，与固定转轴所处的具体位置无关．选A、D.‎ 答案：AD ‎7．[2019·孝感模拟]一正弦交流电的电压随时间变化规律如图所示，则(　　)‎ A．交流电的频率为50 Hz B．交流电压的有效值为100 V C．交流电压瞬时值表达式为u＝100sin50πt (V)‎ D．此交流电压可以直接接耐压值为80 V的电容器 解析：由题图可知，T＝4×10－2 s，故f＝＝25 Hz，故A项错误；由图象可知交流电的最大值为100 V，因此其有效值为U＝ V＝50 V，故B项错误；交流电的角速度ω＝2πf＝50π rad/s，所以其表达式为u＝100sin(50πt) V，故C项正确；电容器的耐压值为交流电的最大值，最大值100 V大于80 V，故不能直接接在此交流电上，故D项错误．‎ 答案：C ‎8．[2019·辽宁沈阳二中月考](多选)如图甲所示，将阻值为R＝5 Ω的电阻接到内阻不计的正弦式交流电源上，电流随时间变化的规律如图乙所示，电流表串联在电路中测量电流的大小．对此，下列说法正确的是(　　)‎ A．电阻R两端电压变化的表达式为u＝2.5sin(200πt) V B．电阻R消耗的电功率为1.25 W C．如图丙所示，若此交变电流由一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生，当线圈的转速提升一倍时，电流表的示数为‎1 A D．这一交变电流与图丁所示电流比较，其有效值之比为 解析：图乙所示电流的最大值为Im＝‎0.5 A，周期为T＝0.01 s，则ω＝＝200π rad/s，由欧姆定律得Um＝ImR＝2.5 V，所以R两端电压瞬时值的表达式为u＝2.5sin(200πt) V，选项A正确；该电流的有效值为I＝，电阻R消耗的电功率为P＝I2R，解得P＝0.625 W，选项B错误；电流表的示数为有效值，若该交变电流由图丙所示矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生，当转速提升一倍时，电动势的最大值Em＝nBSω为原来的2倍，电路中电流的有效值也是原来的2倍，为2× A≠‎1 A，选项C错误；图乙中的正弦交变电流的有效值为 A，图丁所示的交变电流虽然方向发生变化，但大小恒为‎0.5 A，故有效值之比为，选项D正确．‎ 答案：AD ‎9．[2019·绵阳模拟]一只低压教学电源输出的交变电压为U＝10sin314t(V)，以下说法正确的是(　　)‎ A．这只电源可以使“10 V　2 W”的灯泡正常发光 B．这只电源的交变电压的周期是314 s C．这只电源在t＝0.01 s时电压达到最大值 D．“10 V　2 μF”电容器可以接在这只电源上 解析：交流电的峰值Um＝10 V，则有效值U＝ V＝10 V所以电源可以使“10 V、2 W”的灯泡正常发光，故A项正确；ω＝100π，则T＝＝0.02 s，故B项错误；t＝0.01 s时，经过半个周期，电压为零，故C项错误；当电容器的耐压值小于峰值，电容器被击穿，10 V小于10 V，则“10 V　2 μF”电容器不能接在这只电源上，故D项错误．‎ 答案：A ‎[技能提升练]‎ ‎10．(多选)‎ 如图所示，N匝矩形导线框以角速度ω在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴OO′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．交流电流表的示数I＝NBS B．一个周期内通过R的电荷量q＝ C．R两端电压的有效值U＝NBS D．图示位置电流表的示数为0‎ 解析：二极管具有单向导电性，因此电路中只有正向电流，图象如图所示．‎ 设回路中电流的有效值为I，由电流的热效应可知，2RT＝I2RT，I＝，A正确，D错误．电阻R两端电压U＝IR＝，C错．一个周期内通过R的电荷量q＝＝，B正确．‎ 答案：AB ‎11．(多选)如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图乙中曲线a、b所示，则(　　)‎ A．两次t＝0时刻线圈平面均与中性面重合 B．曲线a、b对应的线圈转速之比为2：3‎ C．曲线a表示的交变电动势频率为25 Hz D．曲线b表示的交变电动势有效值为10 V 解析：线圈位于中性面时，磁通量最大，电动势为零，A项正确；转速之比等于周期的反比，故该比值为3：2，B项错误；频率为周期的倒数，a的周期为0.04 s，频率为25 Hz，C项正确；正弦交变电流的电动势的有效值为E＝＝，已知Ea＝ V，且ωb＝ωa，故可知Eb＝× V＝ V，D项错误．‎ 答案：AC ‎12．[2019·福建漳州模拟](多选)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e＝16sin(πt)V B．灯泡中电流i的瞬时表达式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：线圈在浮桶里随波浪上下运动切割磁感线产生感应电动势，e＝NBLv＝NBπDv＝64sin(πt) V，A错误．R总＝R＋r＝16 Ω，则灯泡中电流i的瞬时表达式i＝＝4sin(πt)A，B正确，灯泡中电流的有效值I＝＝‎2 A，灯泡的电功率P＝I2R＝120 W，C正确．灯泡两端电压的有效值U＝IR＝2×15 V＝30 V，D错误．‎ 答案：BC ‎13．(多选)图甲为风力发电的简易模型．在风力作用下，风叶带动与杆固连的永磁铁转动，磁铁下方的线圈与电压传感器相连．某一风速时，传感器显示如图乙所示，则(　　)‎ A．磁铁的转速为10 r/s B．线圈两端电压的有效值为6 V C．交流电压的表达式为U＝12sin 5πt(V)‎ D．该交变电流可以直接加在击穿电压为9 V的电容器上 解析：该交变电流的周期为T＝0.4 s，故磁铁的转速为n＝＝ r/s＝2.5 r/s，故A错误；由题图乙可知电压的最大值为12 V，有效值U＝＝ V＝6 V，故B正确；周期T＝0.4 s，故ω＝＝ rad/s＝5π rad/s，故交流电压的表达式为U＝12sin5πt(V)，故C正确；该交变电流电压的最大值大于电容器的击穿电压，故该交变电流不能直接加在击穿电压为9 V的电容器上，故D错误．‎ 答案：BC