高考物理总复习 第十一章 交变电流 传感器 核心素养提升练三十一 11.1 交变电流的产生和描述(含解析)新人教版-新人教版高三全册物理试题.doc
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1、交变电流的产生和描述(45分钟100分)(20分钟50分)一、选择题(本题共5小题,每小题7分,共35分,1题为单选题,25题为多选题)1.(2019抚州模拟)如图所示是一台发电机的结构示意图,其中N、S是永久磁铁的两个磁极,它们的表面呈半圆柱面形状。M是圆柱形铁芯,它与磁极的柱面共轴,铁芯上有一矩形线框,可绕与铁芯M共轴的固定转动轴旋转。磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径、大小近似均匀的磁场。若从图示位置开始计时,当线框绕固定转动轴匀速转动时,下列图象中能正确反映线框中感应电动势e随时间t变化规律的是()【解析】选D。因发电机的两个磁极N、S呈半圆柱面形状,磁极间的磁感线如图所示,即呈辐向
2、分布磁场,磁感应强度的大小不变,仅方向发生改变,故线框在磁场中转动时垂直切割磁感线,产生的感应电动势的大小不变,线框越过空隙后,由于线框切割磁感线方向发生变化,所以感应电动势的方向发生变化,综上所述,D正确。2.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23C.曲线a表示的交变电动势频率为25 HzD.曲线b表示的交变电动势有效值为10 V【解析】选A、C。从图象可知,两次转动都是从中性面开始计时的,故A正确;从图象可知,曲
3、线a、b对应的线圈转动的周期之比为23,则转速之比为32,故B错误;由图象可知,曲线a的周期Ta=410-2 s,则曲线a表示的交变电动势频率fa=25 Hz,故C正确;交变电动势的最大值Em=nBS,则曲线a、b表示的交变电动势的峰值之比为EmaEmb=ab=32,即Emb=Ema=10 V,故曲线b表示的交变电动势的有效值为E有= V=5 V,D错误。3.某一交流电的电压随时间变化的规律为u=100sin 100t(V),将其接在阻值为R=100 的电热丝两端,则下列说法正确的是()A.该交流电压的周期为0.02 sB.该电热丝消耗的电功率为200 WC.该交流电每秒内电流方向改变50次D
4、.用电压表测该用电器两端电压其示数为100 V【解题指导】解析本题应注意以下两点:(1)清楚正弦式交变电流的产生过程,注意两个特殊位置的特点。(2)区分交变电流的四个特征值,知道它们的适用情况。【解析】选A、D。根据交流电的瞬时表达式可知,Em=100 V,=100 rad/s,故交流电的周期为T= s=0.02 s,故A项正确;交流电的有效值为E= V=100 V,该电热丝消耗的电功率为P= W=100 W,故B项错误;在一个周期内电流方向改变2次,故1 s内电流方向改变次数为n=2=100次,故C项错误;电压表测量的为有效值,故示数为100 V,故D项正确。4.一只闭合的矩形线圈在匀强磁场
5、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的变化图象如图所示,则下列说法正确的是()A.t=0时刻线圈平面与中性面重合B.t=0.1 s时刻,穿过线圈平面的磁通量的变化率最大C.t=0.2 s时刻,线圈中有最大感应电动势D.若转动周期减小一半,则电动势也减小一半【解析】选A、B。矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,当以线圈通过中性面时为计时起点,感应电动势瞬时表达式为e=Emsin t,由题图可知=mcos t,当最大时,e=0即e=0,当=0时,为最大即e=Em。所以A、B正确,C错误;由Em=NBS可知,周期减半时角速度增大一倍,则电动势就增大一倍,故D错误。5.某小型发电机产生的交变
6、电动势为e=50sin 100t(V)。对此电动势,下列表述正确的是()A.最大值是50 VB.频率是100 HzC.有效值是25 VD.周期是0.02 s【解析】选C、D。从中性面开始计时,交变电动势的表达式为e=Emsin t,因e=50sin 100t(V),所以最大值Em=50 V,A错误;由=2f=100 rad/s得f=50 Hz,B错误;有效值E=25 V,C正确;T=0.02 s,D正确。二、计算题(本题共15分,需写出规范的解题步骤)6.如图所示,矩形线圈边长为ab=20 cm,ad=10 cm,匝数N=100匝,磁场的磁感应强度B=0.01 T。当线圈以50 r/s的转速从
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