2019年高考物理一轮复习 第十一章 交变电流 传感器 课时分层作业 三十一 11.1 交变电流的产生和描述

2019年高考物理一轮复习 第十一章 交变电流 传感器 课时分层作业 三十一

11.1 交变电流的产生和描述

【基础达标题组】

一、选择题(本题共9小题,每小题7分,共63分。1～5题为单选题,6～9题为多选题)

1.匀强磁场中有一长方形闭合导线框,分别以相同的角速度绕图a、b、c、d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】选D。由题意可知,无论转轴在中心,还是在一边,还是在其他位置,转动切割磁感线的线框面积不变,根据Em=nBSω,知线框感应电动势的最大值是相同的,因此四种情况下,线框产生感应电动势的瞬时表达式相同,即为e=Emsinωt,由闭合电路欧姆定律可知,感应电流瞬时表达式也相同,即为i=Imsinωt,则感应电流的最大值Im、感应电流的有效值均相同,故D项正确,A、B、C项错误。

2.(xx·巢湖模拟)如图所示,直线OO′的左侧有垂直纸面向里的匀强磁场B1,右侧有垂直纸面向里的匀强磁场B2,且B1>B2,一总阻值为R的导线框ABCD以OO′为轴做角速度为ω的匀速转动,导线框的AB边长为l1,BC边长为l2。以图示位置作为计时起点,规定导线框内电流沿A→B→C→D→A流动时为电流的正方向。则下列图象中能表示线框中感应电流随时间变化的是 ( )

【解析】选A。回路中的感应电动势为e=e1+e2=B1l2ω·sinωt+B2l2ω·sinωt=sinωt,则电流为i=·sinωt,故A项正确,B、C、D项错误。

3.(xx·兰州模拟)长为a、宽为b的矩形线框有n匝,每匝线圈电阻为R,如图所示,对称轴MN的左侧处在磁感应强度为B的匀强磁场中,第一次将线框从磁场中以速度v匀速拉出;第二次让线框以ω=的角速度转过90°角。那么

( )

A.通过导线横截面的电量q1∶q2=1∶n B.通过导线横截面的电量q1∶q2=1∶2 C.线框发热功率P1∶P2=2n∶1 D.线框发热功率P1∶P2=2∶1

【解析】选D。根据法拉第电磁感应定律,得出感应电动势E=n,结合闭合电路欧姆定律I=与电量表达式q=It,即可解得电量q=,虽然两次的运动方式不同,但它们的磁通量的变化量相同,因此它们的电量之比为1∶1,故A、B项错误;瞬时感应电动势E=BLv,则感应电流的大小之比即为感应电动势大小之比,E1=nBav,第二次产生的感应电动势如图所示:

最大值E2m=nBaω,有效值E2=,再根据线框的发热功率P=,可知线框发热功率P1∶P2=2∶1,故C项错误,D项正确。

4.三个相同的电阻,分别通过如图甲、乙、丙所示的交变电流,三个图中的I0和周期T相同。下列说法中正确的是 ( )

A.在相同时间内三个电阻发热量相等

B.在相同时间内,甲、乙发热量相等,是丙发热量的2倍 C.在相同时间内,甲、丙发热量相等,是乙发热量的 D.在相同时间内,乙发热量最大,甲次之,丙的发热量最小

【解析】选C。甲的有效值为:I=,由Q=IRt可知一个周期内甲的发热量为:Q1=

2

;乙前、后半个周期电

流大小相等,故其发热量为:Q2=RT;丙只有前半个周期有电流,故其发热量为:Q3=R×T=同时间内,甲、丙发热量相等,是乙发热量的,故C项正确。 【加固训练】

;故可知在相

一只电阻分别通过四种不同形式的电流,电流随时间变化的情况如图所示,在相同时间内电阻产生热量最大的是 ( )

【解析】选D。对于A图正弦式电流,有效值:I1=Im=A;根据焦耳定律得:Q1=RT1==2RT1;对于B图正弦式电流,有效值:I2=Im= A,根据焦耳定律得:Q2=RT2=()RT2=2RT2;对于图C形式电流,根据焦耳定律得:Q3=RT2=2.25RT2;对于图D形式电流,根据焦耳定律得:Q4=R·+IR·=2RT1+2RT1=4RT1,其中T1=2T2;故在相同时间内电阻产生热量最大的是D。

5.在一小型交流发电机中,矩形金属线圈abcd的面积为S,匝数为n,线圈总电阻为r,在磁感应强度为B的匀强磁场中,绕轴以角速度匀速转动(如图甲所示),产生的感应电动势随时间的变化关系,如图乙所示,矩形线圈与阻值为R的电阻构成闭合电路,下列说法中正确的是 ( )

2

A.从t1到t3这段时间内穿过线圈磁通量的变化量为零 B.从t3到t4这段时间通过电阻R的电荷量为 C.t4时刻穿过线圈的磁通量的变化率大小为E0

D.t4时刻电阻R的发热功率为

【解析】选B。磁通量由正向BS变为负向BS,故t1到t3这段时间穿过线圈磁通量的变化量不为零,为ΔΦ=2BS,故A项错误;通过电阻的电荷量q=,所以t3到t4这段时间通过电阻R的电荷量q=,又E0=nBSω,故q=,故B项正确;由于磁通量变化率最大时产生的电动势最大,所以磁通量时间图象中,在电动势最大时磁

通量时间图象的斜率最大,即E0=nk,所以k=,故C项错误;t4时刻R的发热功率P=[]R=项错误。

2

,故D

6.如图甲所示是一种手摇发电的手电筒,内部有一固定的线圈和可来回运动的条形磁铁,其原理图如图乙所示,当沿图中箭头方向来回摇动手电筒过程中,条形磁铁在线圈内来回运动,灯泡发光,在此过程中,下列说法正确的是

( )

A.增加摇动频率,灯泡变亮 B.线圈对磁铁的作用力方向不变

C.磁铁从线圈一端进入与从该端穿出时,灯泡中电流方向相反 D.磁铁从线圈一端进入再从另一端穿出过程,灯泡中电流方向不变

【解析】选A、C。当永磁体在线圈中运动时,线圈切割磁感线产生感应电流,故依据电磁感应原理制造的。要使灯泡亮度增大,即电流变大,可以加速切割、增加线圈匝数或更换磁性更强的永磁体,或者增大摇动的