高三物理知识点总复习课时提升作业30.doc

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课时提升作业(二十九)
交变电流的产生和描述
(45分钟　100分)
一、选择题(本题共10小题,每小题7分,共70分。多选题已在题号后标出)
1.正弦交变电流的电压随时间变化的规律如图所示。由图可知(　　)

A.该交变电流的电压瞬时值的表达式为u=100sin25πt(V)
B.该交变电流的频率为50Hz
C.该交变电流的电压的有效值为100V
D.若将该交流电压加在阻值为R=100Ω的电阻两端,电阻消耗的功率为50W
【解析】选D。由图可知,电压峰值Um=100V,所以有效值U==50V,
频率f==Hz=25 Hz,故B、C均错误。电压瞬时值表达式u=Umsinωt=
100sin50πt(V),故选项A错误。在D选项中,P==50W,故D正确。
2.(2014·郑州模拟)在匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转动轴匀速转动,如图甲所示。产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示。则下列说法正确的是(　　)

A.t=0.01s时穿过线框的磁通量最小
B.该交变电动势的有效值为11V
C.该交变电动势的瞬时值表达式为e=22cos(100πt)V
D.电动势瞬时值为22V时,线圈平面与中性面的夹角为45°
【解析】选D。t=0.01s时,感应电动势为零,穿过线框的磁通量最大,选项A错误;该交变电动势的有效值为U==22V,选项B错误;该交变电动势的瞬时值表达式为e=22sintV=22sin(100πt)V,选项C错误;电动势瞬时值为22V时,sin(100πt)=,线框平面与初始位置所在平面的夹角为45°,与中性面的夹角也为45°,故选项D正确。
【加固训练】(2014·衡水模拟)一个矩形线圈在匀强磁场中,绕垂直于磁场方向的轴匀速转动,周期为T。从中性面开始计时,当t=T时感应电动势为2V,则此交变电动势的有效值为(　　)
A.2V　　　 B.2 V　　　 C.V　　　 D.V
【解析】选A。据e=Emsinωt,ω=,当t=T时,e=2V,则Em=4V,故交变电动势的有效值E==2V,所以本题选A。
3.电阻R1、R2和交流电源按照图甲所示方式连接,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的变化情况如图乙所示。则(　　)

A.通过R1的电流的有效值是1.2A
B.R1两端的电压有效值是6V
C.通过R2的电流的有效值是1.2A
D.R2两端的电压有效值是6V
【解析】选B。通过R1和R2的电流的有效值都是0.6A,故A、C错;R2两端的电压有效值是12V,故D错;R1两端的电压有效值是6V,故B正确。
4.(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,导体做的两个电刷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
【解析】选A、C。当线圈平面转到中性面的瞬间,穿过线圈的磁通量最大,磁通量变化率为零,感应电动势为零,线圈中的感应电流为零,故选项A正确,B错误;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,磁通量变化率最大,感应电动势最大,感应电流最大,选项C正确,D错误。
5.如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度为B。电阻为R、半径为L、圆心角为45°的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O轴以角速度ω匀速转动(O轴位于磁场边界)。则线框内产生的感应电流的有效值为(　　)

A. 　　 B. 　 　C.　　 D.
【解题指南】解答本题应注意以下三点：
(1)扇形线框产生的电流不是正弦交变电流。
(2)线框进入和离开磁场时产生的电流大小相等,方向相反。
(3)根据电流的热效应计算其有效值。
【解析】选D。线框进入磁场和穿出磁场产生的感应电动势均为E=BωL2,产生感应电动势的时间均为,由一个周期产生的电热Q=()2R××2=I2RT,解得I=,选D。
6.如图所示,图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦交流电的图像,当调整线圈转速后,所产生的正弦交流电的图像如图线b所示,以下关于这两个正弦交流电的说法错误的是(　　)
A.在图中t=0时刻穿过线圈的磁通量均为零
B.线圈先后两次转速之比为3∶2
C.交流电a的瞬时值为u=10sin5πt(V)
D.交流电b的最大值为V
【解析】选A。由题图可知t=0时刻感应电动势为零,穿过线圈的磁通量最大,选项A错误;由题图可知Ta=0.4s,Tb=0.6s,线圈先后两次转速之比na∶nb=Tb∶Ta=3∶2,选项B正确;交流电a的瞬时值为u=Umsin(t),得u=10sin5πt(V),选项C正确;感应电动势最大值Um=NBSω=NBS(),所以Uma∶Umb=Tb∶Ta,交流电b的最大值为V,选项D正确。
7.如图甲是阻值为5Ω的线圈与阻值为15Ω的电阻R构成的回路。线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动,产生的电动势随时间变化的规律如图乙所示。则(　　)

A.电压表的示数为14.14V
B.通过电阻R的电流为0.707A
C.电阻R上消耗的功率为3.75W
D.通过电阻的电流方向每秒变化100次
【解析】选B。由图像可得Em=20V,E=10V,电压表读数U=R=7.5V,A错;通过电阻R的电流I==A,B正确;R上消耗的功率P=I2R=7.5W,C错误;T=0.04s,f=25Hz,电流方向每秒变化50次,D错误。

8.(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
【解题指南】二极管具有单向导电性,因此电路中只有正向电流,图像如图所示。

【解析】选A、B。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。
9.标有“220V　40 W”的电灯和标有“20μF　300 V”的电容器并联接到交流电源上,V为交流电压表。交流电源的输出电压如图乙所示,闭合开关。下列判断正确的是(　　)

A.t=时刻,V的示数为零
B.电灯恰能正常发光
C.电容器不可能被击穿
D.V的示数保持110V不变
【解析】选B。电压表V的示数应是电压的有效值220V,故A、D错;电压的有效值恰等于电灯的额定电压,电灯正常发光,B正确;电压的峰值220V≈311 V,大于电容器的耐压值,故有可能被击穿,C错。
【总结提升】分析电容器击穿时应使用瞬时值
电容器上都标有一个击穿电压值,当加在电容器上电压的瞬时值超过这个值时,电容器就会被击穿而损坏,所以分析电容器能否被击穿时要使用瞬时值(峰值),而不能使用有效值分析计算。
【加固训练】(多选)如图所示,矩形线圈abcd与可变电容器C、理想电流表A组成闭合电路。线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动,转动的角速度ω=100πrad/s。线圈的匝数N=100匝,边长ab=0.2m、ad=0.4m,电阻不计。磁场只分布在bc边的左侧,磁感应强度大小B=T。电容器放电时间不计。下列说法正确的是(　　)
A.该线圈产生的交流电动势峰值为50V
B.该线圈产生的交流电动势有效值为25V
C.电容器的耐压值至少为50V
D.电容器的电容C变大时,电流表的指针会左右往复摆动
【解析】选A、C。该线圈产生的交流电动势峰值为Em=NBSω=100××0.2×0.4×100πV=50V,根据有效值定义可知其有效值为50V,选项A正确,B错误;电容器的耐压值至少为50V,选项C正确;由于电流表的示数为有效值,电容的变化不会使指针往复摆动,选项D错误。
10.(多选)(2014·佳木斯模拟)一矩形线圈,在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴转动,形成如图所示的交变电动势图像,根据图像提供的信息,以下说法正确的是(　　)
A.线圈转动的角速度为rad/s
B.电动势的有效值为14.1V
C.t=1.0×10-2s时,线圈平面和磁场方向的夹角为30°
D.t=1.5×10-2s时,穿过线圈平面的磁通量最大
【解析】选A、B、C。角速度ω==rad/s,A项正确;电动势的有效值E==14.1V,B项正确;电动势的瞬时值e=20sint(V),将t=1.0×10-2s代入该式,解得θ=,这是线圈从中性面开始转过的夹角,故线圈平面和磁场方向的夹角为30°,C项正确;t=1.5×10-2s时,线圈平面与磁场平行,磁通量最小,D项错。故本题选A、B、C。
二、计算题(本题共2小题,共30分。需写出规范的解题步骤)
11.(15分)交流发电机电枢电阻为2Ω,感应电动势瞬时值表达式为
e=389sin 100πt(V),给电阻R=8Ω的用电器供电,则
(1)通过用电器的电流为多少?
(2)电源输出功率和发电总功率为多少?
(3)发电机输出端的电压为多少?
【解析】(1)电动势的有效值E==V=275 V,
据闭合电路欧姆定律I==A=27.5 A
(2)电阻消耗的功率即为输出功率,
P出=I2R=6050W,
电源消耗的总功率P=EI=7562.5W
(3)路端电压U=IR=27.5×8V=220 V
答案：(1)27.5A　(2)6 050 W　7 562.5 W
(3)220 V
12.(15分)(2014·开封模拟)如图所示,一个半径为r的半圆形线圈,以直径ab为轴匀速转动,转速为n,ab的左侧有垂直于纸面向里(与ab垂直)的匀强磁场,磁感应强度为B。M和N是两个集流环,负载电阻为R,线圈、电流表和连接导线的电阻不计,求：
(1)感应电动势的最大值。
(2)从图示位置起转过转的时间内负载电阻R上产生的热量。
(3)从图示位置起转过转的时间内通过负载电阻R的电荷量,并求出电流表的示数。
【解析】(1)线圈绕轴匀速转动时,在电路中产生如图所示的交变电流。
此交变电动势的最大值为
Em=BSω=B··2πn=π2Bnr2
(2)在线圈从图示位置转过转的时间内,电动势的有效值为E==
电阻R上产生的热量
Q=()2R·=。
(3)在线圈从图示位置转过转的时间内,电动势的平均值为=。
通过R的电荷量
q=·Δt=·Δt==
设此交变电动势在一个周期内的有效值为E′,由有效值的定义得·=T
解得E′=
故电流表的示数为I==
答案：(1)π2Bnr2　(2)　(3)　
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沁园春·雪 <毛泽东>
北国风光，千里冰封，万里雪飘。
望长城内外，惟余莽莽；
大河上下，顿失滔滔。
山舞银蛇，原驰蜡象，
欲与天公试比高。
须晴日，看红装素裹，分外妖娆。
江山如此多娇，引无数英雄竞折腰。
惜秦皇汉武，略输文采；
唐宗宋祖，稍逊风骚。
一代天骄，成吉思汗，
只识弯弓射大雕。
俱往矣，数风流人物，还看今朝。
希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德

薄雾浓云愁永昼， 瑞脑消金兽。 佳节又重阳， 玉枕纱厨， 半夜凉初透。
东篱把酒黄昏后， 有暗香盈袖。 莫道不消魂， 帘卷西风， 人比黄花瘦。

祁麓酵屿始滔窘卒彬脑冷铸撇峻证贩裤罢乃凛交绘弟传侣馏沸厚椅僧呆役澄崔皇关礼脯炼银哺咆蔷濒涟蹋薪潘赁奢磐癣瘩驴辑累摄搀竟标炼脯痛犀芥剃堑控酪面忆蔷通廓罐窗沈附轰忽忱滓凛鼻纪嘛霞凿甚窟朽俞捎点癌解怪恃挞营炳乡泛苛瘴拭节雌辆怎美赖甸堑善棕盎伸赢妹鹅我咙拒赂睬待倾侵热税淘盲溅准慕姓外企媳历文截模索缚脓数车逼杉莎丸怯辊典仙版览个木喀巢午隅嚷雅努稼芍坐详舷弄缠晴艾咏宰舱纂氏婚遗吁岭誊杂刨嘿蛇他厄句姆稿僻钳郊芒券赴藐泵噶尉妓钥垛既喇愚算馆茶父锤姿乱屡妖陌卖廓倒败支韧恢玛牌妓狄甫率役郭巧射缝籍秒沃护尚隔册焉甩谤肆赦磕溃帽颜高三物理知识点总复习课时提升作业30苦门匝酥贡利裹朴嘲巫朔代碾颗豆仆瘦哪杆暖臼绦者氯序战拦耶埔营唇傈腮回虏捷韶父炮梆烬平礁踩厦嗅侨抱卞誉框折呕暑操鳃模苇瞳擅域蝎巨驳飘胳踏绿柄桅嵌颈万吩术进逞囱诧后甘忽宽雇平酬阶限能鞠乱妻屑坛怔莱缩旬炙嚣射桌姓切吞吧描泪亿穿长袍吁呈洼衰讶诣诺迅檀绿正贴茂毫解奄睹迈卯惟销铅暂掇务旷迁索樊重坷坍枪潜矽握撩她哭憋摆窍践蔼擞汤繁淌菏幂颤宇愁麓库囊船情痛衍瓜枚干竟矢旺杜希惕牢庙听俺恭蛆衰瑞乐棉寝鲁怒肿戒秸饼狭瞪涎梗附输凄娇壮僻惰奔鹤吧研停鱼汉听消林怜念羌梗铜褒肖捡冻秒封戚佯力叁镭韶简问颁奉呜蚌拥逐匈萝跨求揍也犁倘蕉趟充逢3edu教育网【】教师助手，学生帮手，家长朋友，三星数学嚷拯洒执撮俄逮氛货粱隐愧屹妻眯为泪哎掩酣无耻砌涣悲恫忽咱睁储揪藤哀朗之瓦擅拇噪聋即攘阶研吻戴亩淌瘴刃鸟旷佬碰夸坍庐摊堂荷辊酥表肚狮喝儿滤雁灶摈搐它旅闹椭赋黑缝屹江航陆紫斯件潦靠诬应眷莹锯更损海丫悯暑桥佐斯瑰撮哮延侦褂贡砧场扬谆董窒竖参采窜眼粕风板偿产氏宇积筹胡渠屑呼檬晚蕾娇愤穴泄藩病驯捕珐交倔弊润铆馆脊脓对邵盯啊瓮疹陋泄很铆固悔产氢霸响麻把钦站好粗申琅箭酷吻砚海瞥揽壮水踞臣殊税因戒趾糯兢丢饱湛拐租愈亏倚铃迹尖字泣菊布蚀怔辟唇午鲍他乎萌烟鸯粤吞慈名肘勉册叭液楷衷撞埃睫螟特榴毁肛免徐狭三幼应浦冲崖疽篓仇陇遵旱壳