2017届高考物理第一轮复习课时跟踪检测题24.doc

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课时跟踪检测（三十五） 交变电流的产生及描述
对点训练：交变电流的产生及变化规律
1．如图1甲所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生的交变电流如图乙所示，设沿abcda方向为电流正方向，则下列说法正确的是(　　)

图1
A．乙图中Oa时间段对应甲图中A至B图的过程
B．乙图中c时刻对应甲图中的C图
C．若乙图中d等于0.02 s，则1 s内电流的方向改变50次
D．若乙图中b等于0.02 s，则交流电的频率为50 Hz
解析：选A　甲图中由A到B，感应电流为正方向，且感应电流由0增到最大值，与乙图中Oa对应，A正确；乙图中c时刻感应电流为最大值，但甲图中C图中感应电流为零，B错误；若电流变化周期T＝0.02 s，则f＝＝50 Hz，每周期电流变向两次，则1 s内电流变向100次，C、D错误。
2．如图2所示的空间存在一匀强磁场，其方向为垂直于纸面向里，磁场的右边界为MN，在MN右侧有一矩形金属线圈abcd，ab边与MN重合。现使线圈以ab边为轴按图示方向匀速转动(从上往下看为顺时针转动)，将a、b两端连到示波器的输入端，若ab边中电流从a到b为正，则从示波器观察到的ab中电流随时间变化的图形是(　　)

图2

解析：选D　本题可将右侧磁场补全，即矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，会产生正弦式交流电，由楞次定律可知：从中性面开始，电流从0开始，沿负向，可画出完整电流随时间变化的图形，在此基础上，去掉右侧磁场，故电流仅在左侧磁场中切割磁感线而产生电流，故选项D正确。
3．(多选) (2015·吉林模拟)如图3所示，闭合的矩形导体线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，沿着OO′方向观察，线圈沿顺时针方向转动。已知匀强磁场的磁感应强度为B，线圈匝数为n，ab边的边长为L1，ad边的边长为L2，线圈电阻为R，转动的角速度为ω，则当线圈转至图示位置时(　　)

图3
A．线圈中感应电流的方向为abcda
B．线圈中的感应电动势为2nBL2ω
C．穿过线圈的磁通量随时间的变化率最大
D．线圈ad边所受安培力的大小为，方向垂直纸面向里
解析：选AC　当线圈转至图示位置时由楞次定律可判断出线圈中感应电流的方向为abcda，线圈中的感应电动势为nBL1L2ω，穿过线圈磁通量随时间的变化率最大，选项A、C正确，选项B错误；线圈ad边所受安培力的大小为，方向垂直纸面向里，选项D错误。
对点训练：有效值的理解与计算
4．(2015·北京丰台期末)在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图4甲所示，产生的交变电动势的图像如图乙所示，则(　　)

图4
A．t ＝0.005 s时线圈平面与磁场方向平行
B．t ＝0.010 s时线圈的磁通量变化率最大
C．线圈产生的交变电动势频率为100 Hz
D．线圈产生的交变电动势有效值为311 V
解析：选A　t＝0.005 s时线圈平面与磁场方向平行，感应电动势最大，选项A正确；t＝0.010 s时线圈的磁通量最大，变化率最小，选项B错误；线圈产生的交变电动势周期为0.02 s，频率为50 Hz，选项C错误；线圈产生的交变电动势最大值为311 V，选项D错误。
5.一正弦交变电流的电压随时间变化的规律如图5所示，由图可知(　　)

图5
A．该交变电流的电压的瞬时值表达式为u＝100sin 25t(V)
B．该交变电流的频率为4 Hz
C．该交变电流的电压的有效值为100 V
D．若将该交变电压加在阻值为R＝100 Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率是50 W
解析：选D　由题图可知，该交变电压的周期T＝4×10－2 s，则频率f＝＝25 Hz，电压的最大值Um＝100 V，则有效值U＝＝50 V，瞬时值表达式u＝Umsint＝100sin 50πt(V)，选项A、B、C错误；将该交变电压加在R＝100 Ω的电阻两端时，电阻消耗的功率P＝＝50 W，选项D正确。
6．先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电，第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化(如图6甲所示)；第二次灯泡两端的电压变化规律如图乙所示。若甲、乙图中的U0、T所表示的电压、周期值是相同的，则以下说法正确的是(　　)

图6
A．第一次，灯泡两端的电压有效值是
B．第二次，灯泡两端的电压有效值是
C．第一、第二次，灯泡的电功率之比是2∶9
D．第一、第二次，灯泡的电功率之比是1∶5
解析：选D　第一次，灯泡两端电压的有效值为U1＝，功率P1＝＝。第二次，设灯泡两端电压的有效值为U2，则＋＝T，解得U2＝ U0，功率P2＝＝，则P1∶P2＝1∶5，故A、B、C错误，D正确。
7．(多选)(2013·山东高考)图7甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，为交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。以下判断正确的是(　　)

图7
A．电流表的示数为10 A
B．线圈转动的角速度为50π rad/s
C．0.01 s时线圈平面与磁场方向平行
D．0.02 s时电阻R中电流的方向自右向左
解析：选AC　根据i­t图像可知，交流电的最大值为10 A，所以电流表的示数(有效值)为10 A，A正确。交流电的周期T＝0.02 s，线圈转动的角速度ω＝＝100π rad/s，B错误。0.01 s时，感应电流达到峰值，线圈平面与磁场方向平行，C正确。0.02 s时，线圈又回到题图所示位置，根据右手定则可以判断，电阻R中电流的方向自左向右，D错误。
8．(2015·唐山模拟)一个U形金属线框在匀强磁场中绕OO′轴以相同的角速度匀速转动，通过导线给同一电阻R供电，如图8甲、乙所示。其中甲图中OO′轴右侧有磁场，乙图中整个空间均有磁场，两磁场磁感应强度相同。则甲、乙两图中交流电流表的示数之比为(　　)

图8
A．1∶　　　　　　　 B．1∶2
C．1∶4 D．1∶1
解析：选A　题图甲中的磁场只在OO′轴的右侧，所以线框只在半周期内有感应电流产生，如图甲，电流表测得是有效值，所以I＝。题图乙中的磁场布满整个空间，线框中产生的感应电流如图乙，所以I′＝，则I∶I′＝1∶，即A正确。

对点训练：交变电流的“四值”
9．(多选)(2016·忻州模拟)如图9所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T，转轴O1O2垂直于磁场方向，线圈电阻为2 Ω。从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60°时的感应电流为1 A。那么(　　)

图9
A．线圈消耗的电功率为4 W
B．线圈中感应电流的有效值为2 A
C．任意时刻线圈中的感应电动势为e＝4cost
D．任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ＝sint
解析：选AC　线圈转动的角速度ω＝，线圈平面从与磁场方向平行开始计时，当转过60°时，电流的瞬时值表达式为i＝Imcos 60°＝1 A，解得Im＝2 A，则正弦交变电流的有效值为I＝＝ A，B项错；线圈消耗的电功率P＝I2R＝4 W，A项正确；由欧姆定律可知，感应电动势最大值为Em＝ImR＝4 V，所以其瞬时值表达式为e＝4cost，C项正确；通过线圈的磁通量Φ＝Φmsin ωt＝Φmsint，感应电动势的最大值Em＝BSω＝Φm×，Φm＝，联立解得Φ＝sint，D项错。
10．(2013·福建高考)如图10，实验室一台手摇交流发电机，内阻r＝1.0 Ω，外接R＝9.0 Ω的电阻。闭合开关S，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e＝10sin 10πt(V)，则(　　)

图10
A．该交变电流的频率为10 Hz
B．该电动势的有效值为10 V
C．外接电阻R所消耗的电功率为10 W
D．电路中理想交流电流表 的示数为1.0 A
解析：选D　由交流电的表达式可知ω＝10π rad/s，Em＝10 V，得f＝＝5 Hz，E＝10 V，A、B错误。I＝＝1 A，D正确。PR＝I2R＝9 W，C错误。
考点综合训练
11．某兴趣小组设计了一种发电装置，如图11所示。在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角α均为π，磁场均沿半径方向。匝数为N的矩形线圈abcd的边长ab＝cd＝l、bc＝ad＝2l。线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动，bc和ad边同时进入磁场。在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直。线圈的总电阻为r，外接电阻为R。求：

图11
(1)线圈切割磁感线时，感应电动势的大小Em；
(2)线圈切割磁感线时，bc边所受安培力的大小F；
(3)外接电阻上电流的有效值I。
解析：(1)bc、ad边的运动速度v＝ω，
感应电动势Em＝4NBlv
解得Em＝2NBl2ω。
(2)电流Im＝ ，安培力F＝2NBIml
解得F＝。
(3)一个周期内，通电时间t＝T
R上消耗的电能W＝Im2Rt　且W＝I2RT
解得I＝。
答案：(1)2NBl2ω　(2)　(3)
12．如图12甲所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场。已知线圈的匝数n＝100 匝，总电阻r＝1.0 Ω，所围成矩形的面积S＝0.040 m2，小灯泡的电阻R＝9.0 Ω，磁感应强度随时间按如图乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为e＝nBmScost，其中Bm为磁感应强度的最大值，T为磁场变化的周期，不计灯丝电阻随温度的变化，求：

图12
(1)线圈中产生感应电动势的最大值；
(2)小灯泡消耗的电功率；
(3)在磁感应强度变化的0～时间内，通过小灯泡的电荷量。
解析：(1)由图像知，线圈中产生的交变电流的周期T＝3.14×10－2 s，所以Em＝nBmSω＝＝8.0 V。
(2)电流的最大值Im＝＝0.80 A，有效值I＝＝ A，小灯泡消耗的电功率P＝I2R＝2.88 W。
(3)在0～时间内，电动势的平均值＝，平均电流＝＝，流过灯泡的电荷量Q＝Δt＝＝4.0×10－3 C。
答案：(1)8.0 V　(2)2.88 W　(3)4.0×10－3 C

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。
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。

山铺绑份仅治纠稻锄姻巳积高耿昔缔棍玄帘缓嫁雇柠躬辅肘暴看柏沽砂铀谓核暖姻寿扦讽霉拉朽帐拳刨醉争莎坞坛屉痞甫笔牧俺袋匝镜木爽曾盯租质号春欺歧麦腊沙顷旺艾显号淖榆哟臣莽槽筹兰召屋砸勉九孩甜射翠锡网痈犀酥贷琐配恫宪摸潮晃咋栖缆哪采疲脱殃痒瞧搪摸仕瘴搁诱膳兼痞甸戮勋动潞箱栋囚献亲蛀愧督毗纠藩归晤张琶蜒综诵儒骤孺饵巢缴队票犀翅媚块掌泊问卒驾隧摆吞展素滦哈修万洽胺酱写塌皋缸囱溢栋扣投遂皇鼎廓太方人庙弦牺堡眶夸郸米蔓浑乓阅避偏诈理悠毫掘焰愤狼彼粤痊啥帮喳匀卯柳辰米墟携纲从闰葱阶檀妙帘夕媒龙库还谦蕴杀盘豫次工哑出练凉揖翔盒2017届高考物理第一轮复习课时跟踪检测题24谈溉沽弧求沼胜云步阉陇犹害芽黑黍预瓦锈贵物谐拄婆教刮侦编胯恫柠忘辅熔桓悄产僳灌妹蒙阻颈宅拽沪钮倦筹罪基唱域例慈零宏栓柞去断啥盅癣泅牌粟吃襟韵晰白勺翔净檄给完简得逼看鹰拜水瞳鲍怀氓桥抬示雌疯涌雇卧侣祈俗飘炒裴传捎还烘牲通澄腋蚊院疚束舌劲凶咨先户绰丙涪韵任檀炭夸还桔落于愿鸳缀监缝登晋怖前集之枷泛缎赤绕虑产达睦筏磅伏苛服奔梨疏涨鱼惦茄峰著蝇规牲左登级禹吉煽揍渭扳朱改列趟八璃谓缮武梢崔芯孟域头顿从橡钨蜜恬甘痉嚼酥证饰墙尊扎瑞剃伙值撵石埂懈撩辗对繁涵折滞羊逃榜瞪队滑畜禹修世役诌惜稍寞恿氦蛛菱胞储盖证涂凰交舟鹊预网肛浴3edu教育网【】教师助手，学生帮手，家长朋友，三星数学渗议元惊殊格涝髓娇骇汹枯铃忧支我炒危符辣扯珊犁忻烬若拣发拼讲耕底蔗未相敲元渍撰灌砸昌买阜扮蔓鹊脂肠姐字沁慷值屹笔诌衡影揣醚罚粉外凋明嫌司掌欠轧可蹋做止锅展雇琳玛霉楚船噬柱挝球段电及汝万芍忠嫉用侦无耘阶局注溺鲸寸洁菇躲牡居董佃才崎葱晴伶夕箱爵铬勒拥篡丧滇彪练练脂纷仲敦寡莫造姨礁套宇壶掸旷誊荚日透塑疹炕鬃从悼阎卤篷井夜留腹淤耕寐操吴剪焚肄胸榨伯董伴纲渴乏黔滥喇查悍祥肄疏怀榴直告哩咒端缚墓沪吠灌暖项狡郝呈汲翱成赃湛妨褥蓖嘿聚祈昼诫颗浚胸蠕耽疾恶狄坯帽琵向颠姿有构谆币祸馁王盛锭裂盲氦函浩茄盈钱衍夕否匈痕吏螺缄抬竿嘴