【绿色通道】2012高考物理第十章交流电传感器 交流电的产生与描述练习 新人教版.doc

第10章 第1课时必考内容
1．(2010·天津模拟)一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，t＝0时线圈平面垂直于磁感线，cd边垂直纸面向里运动，如图所示，规定a→b→c→d→a方向的感应电流为正，线圈中产生的感应电流随时间变化的图象是下图中的(　　)

答案：D
解析：本题考查交流电流的产生，t＝0时刻线圈平面垂直于磁感线，即线圈处于中性面，此时感应电动势为零，感应电流为零，AB错误；cd边垂直纸面向里运动，根据楞次定律判断，感应电流的方向沿adcba方向，与正方向相反，因此C项错误，D项正确．
2．如图所示电路中，已知交流电源电压u＝200sin 100πt V，电阻R＝100 Ω.则电流表和电压表的示数分别为(　　)
A．1.41 A,200 V
B．1.41 A,141 V
C．2 A,200 V
D．2 A,141 V
答案：B
解析：电流表和电压表显示的是有效值，U＝＝100 V≈141 V；I＝＝1.41 A，故选项B正确．
3．(2010·莱芜模拟)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势e­t图象如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．在t1时刻线圈通过中性面
B．在t2时刻线圈中磁通量最大
C．在t3时刻线圈中磁通量变化率最大
D．在t4时刻线圈平面与中性面垂直
答案：AD
解析：由e­t图象知t1时刻电动势为零，线圈通过中性面，A正确；t2时刻电动势最大，线圈平面与磁场平行，磁通量为零，B错误；t3时刻电动势为零，由法拉第电磁感应定律知C错；t4时刻电动势最大，磁通量为零、线圈平面与中性面垂直，D正确．
4．电阻R1、R2和交流电源按照图甲所示方式连接，R1＝10 Ω，R2＝20 Ω.合上开关S后，通过电阻R2的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图乙所示，则(　　)

A．通过R1的电流的有效值是1.2 A
B．R1两端的电压有效值是6 V
C．通过R2的电流的有效值是1.2 A
D．R2两端的电压有效值是6 V
答案：B
解析：由题图知流过R2交流电电流的最大值I2m＝0.6 A，故选项C错误；由U2m＝I2mR2＝12V知，选项D错误；因串联电路电流处相同，则I1m＝0.6 A，电流的有效值I1＝＝0.6 A，故A项错误；由U1＝I1R1＝6 V，故选项B正确．
5．如图所示，间距为L的光滑平行金属导轨水平放置在竖直向上的磁感应强度为B的磁场中，一端接有阻值为R的电阻，一质量为m，电阻为r的导体棒ab放置在导轨上，在外力F作用下从t＝0开始运动，其速度规律为v＝vmsin ωt，不计导轨电阻及感应电流的磁场对原磁场的影响，求：
(1)感应电动势的表达式；(2)电阻R上的发热功率．
答案：(1)BLvmsin ωt　(2)R
解析：(1)根据E＝BLv，有E＝BLvmsin ωt
(2)U＝，UR＝，P＝＝R.
6．如图所示，矩形线圈边长为ab＝20 cm，bc＝10 cm，匝数N＝100匝，磁场的磁感应强度B＝0.01 T．当线圈以n＝50 r/s的转速从图示位置开始逆时针匀速转动时，求：
(1)线圈中交变电动势瞬时值表达式；
(2)从线圈开始转起动，经0.01 s时感应电动势的瞬时值．
答案：(1)e＝6.28sin(100πt＋π/6)V　(2)－3.14 V
解析：(1)线圈的角速度为ω＝2πn＝100 π rad/s
产生的感应电动势的最大值为
Em＝NBωS＝NBω·ab·bc＝6.28 V
又刚开始转动时线圈平面与中性面夹角为30°＝π/6
故线圈中交变电动势的瞬时值表达式为
e＝Emsin(ωt＋π/6)＝6.28sin(100πt＋π/6)V
(2)把t＝0.01 s代入上式，可得此时感应电动势的瞬时值：e＝－3.14 V

7．在两块金属板上加上交变电压u＝Umsin t，当t＝0时，板间有一个电子正好处于静止状态，下面关于电子以后的运动情况的判断正确的是(　　)
A．t＝T时，电子回到原出发点
B．电子始终向一个方向运动
C．t＝时，电子将有最大速度
D．t＝时，电子的位移最大
答案：BC
解析：t＝0时，电子不受力，此时两极板间电压为零，此后电压开始增大，t＝时达到最大，此过程中电子沿电场方向做加速度增大的加速运动，速度增大，～这段时间内，两极板间电压减小，但电场方向不变，所以电子在这段时间内仍沿原方向做加速度减小的加速运动，速度继续增大.后电场变向，电子开始减速，但运动方向不变，直至T时刻速度减为零．故在时电子有最大速度．因电子的速度方向不变，即随时间的增长，位移增大．综上所述，B、C正确，A、D错误．
8．一个边长为6 cm的正方形金属线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，电阻为0.36 Ω.磁感应强度B随时间t的变化关系如图所示，则线框中感应电流的有效值为(　　)
A.×10－5 A B.×10－5 A
C.×10－5 A D.×10－5 A
答案：B
解析：由法拉第电磁感应定律和欧姆定律
E＝＝S·，I＝＝·
可得0～3 s内，I1＝× A＝2×10－5 A
3 s～5 s内，I2＝×A＝－3×10－5 A

于是可作出i随时间变化的图象如图所示
由有效值的定义，Q直＝Q交，I12Rt1＋I22Rt2＝I2Rt，
12×10－10R＋18×10－10R＝5RI2，I＝×10－5 A，
故B选项正确．
9．一只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
答案：B
解析：由Φ­t图知，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．
10．(2009·福建理综)一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示．已知发电机线圈内阻为5.0 Ω，现外接一只电阻为95.0 Ω的灯泡，如图乙所示，则
(　　)

A．电压表的示数为220 V
B．电路中的电流方向每秒钟改变50次
C．灯泡实际消耗的功率为484 W
D．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J
答案：D
解析：电动势的有效值为E＝ V＝220 V，
所以电流的有效值I＝＝ A＝2.2 A，
所以电压表的示数为U＝IR＝2.2×95.0 V＝209 V，选项A错；交流电的频率为f＝＝50 Hz，每个周期内电流方向改变2次，故每秒钟内电流方向改变100次，选项B错；灯泡实际消耗的功率为P灯＝I2R＝2.22×95.0 W＝459.8 W，故选项C错；发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Q＝I2rt＝2.22×5.0×1 J＝24.2 J，选项D对．
11．(2010·皖南模拟)如图所示，图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系．若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻，则经过1 min的时间，两电阻消耗的电功之比W甲∶W乙为(　　)

A．1∶ B．1∶2
C．1∶3 D．1∶6
答案：C
解析：电功的计算，I要用有效值计算，图甲中，由有效值的定义得2R×2×10－2＋0＋2R×2×10－2＝I12R×6×10－2，解得I1＝ A；图乙中，I的值不变I2＝1 A，由W＝UIt＝I2Rt可以得到W甲∶W乙＝1∶3.
12．如图所示，一个被x轴与曲线方程y＝0.2sin x(m)所围的空间中存在着匀强磁场．磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度B＝0.2 T．正方形金属线框的边长是L＝0.2 m，电阻是R＝0.1 Ω，它的一边与x轴重合，在拉力F的作用下，以v＝10 m/s的速度水平向右匀速运动．试求：
(1)拉力F的最大功率是多少？
(2)拉力F要做多少功才能把线框拉过磁场区？
(3)有位同学在老师的帮助下算出了曲线与x轴所围的面积为 m2.请你再帮他算出线框右边框通过磁场区域的过程中通过线框某一截面的电荷量．(结果保留两位有效数字)
答案：(1)1.6 W　(2)4.8×10－2 J　(3)7.6×10－2 C
解析：(1)当线框的一条竖直边运动到x＝0.15 m处时，线圈的感应电动势最大．
Em＝BLv＝0.2×0.2×10 V＝0.4 V
根据欧姆定律可得最大电流为Im＝＝4 A
所以拉力F的最大值为Fm＝ImLB＝0.16 N
拉力F最大功率为Pm＝Fmv＝0.16×10 W＝1.6 W.
(2)把线框拉过磁场区域时，因为有效切割长度是按正弦规律变化的，所以，线框中的电流也是按正弦规律变化的(有一段时间线框中没有电流)．
电动势的有效值是E＝＝0.2 V
通电时间为t＝ s＝0.06 s
拉力做功W＝t＝0.048 J＝4.8×10－2 J.
(3)通过线框截面的电荷量
q＝Δt，而＝，所以q＝
当磁场全部进入线框内部时，通过线框截面的电荷量最多，qm＝＝ C＝7.6×10－2 C.

13．(2010·广东理综)图是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压的(　　)
A．周期是0.01 s
B．最大值是311 V

C．有效值是220 V
D．表达式为v＝220sin100πt(V)
答案：BC
解析：由图象知，该交变电压的周期为0.02 s，最大值为311 V，而有效值U＝＝ V＝220 V，故A错，B、C正确；正弦交变电压的瞬时值表达式u＝Umsin ωt＝311sint(V)＝311sin 100πt(V)，故D选项错误．
14．(2010·四川理综)图甲所示电路中，A1、A2、A3为相同的电流表，C为电容器，电阻R1、R2、R3的阻值相同，线圈L的电阻不计．在某段时间内理想变压器原线圈内磁场的变化如图乙所示，则在t1～t2时间内(　　)

A．电流表A1的示数比A2的小
B．电流表A2的示数比A3的小
C．电流表A1和A2的示数相同
D．电流表的示数都不为零
答案：C
解析：理想变压器原线圈中的磁感应强度随时间均匀增加，穿过副线圈的磁通量也将随时间均匀增加，副线圈中产生恒定的感应电动势，副线圈中的电流为恒定电流，电感线圈对恒定电流无阻碍作用，因而电流表A1、A2的示数相同，C项正确，A、B选项均错；恒定电流不能通过电容器，因而电流表A3的示数为零，D项错误．

6
用心 爱心 专心