2020年高考物理回归复习—电学选择之正弦式交变电流的相关计算 含答案

高考回归复习—电学选择之正弦式交变电流的相关计算 1．如图所示为一台小型发电机结构示意图，线圈绕垂直匀强磁场方向的轴匀速转动，通过电刷接有一盏 小灯泡。已知线圈匝数为 N，内阻为 r，转动的周期为 T，小灯泡的电阻为 9r，电压表的示数为 U。从图 示位置开始计时，下列说法中正确的是（　　） A．从开始到 过程中，通过灯泡的电量为 B．从开始到 过程中，灯泡消耗的电能为 C．线圈产生的电动势瞬时值表达式为 D．线圈转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为 2．如图甲为旋转电枢式交流发电机的原理图，多匝矩形线圈在磁感应强度为 B 的匀强磁场中绕垂直于磁 场方向的固定轴 OO'匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与可变电阻 R 连接，与 R 并联的交流电压表为 理想电表，当 R= 10 Ω 时电压表示数是 10 V。已知线圈的内阻为 r=5Ω，图乙是矩形线圈磁通量 Φ 随时间 t 变化的图像，则（　　） A．可变电阻 R 消耗的电功率为 10 W B．穿过线圈磁通量的最大值为 C．R 两端的电压 u 随时间 t 变化的规律是 D．调节可变电阻 R 的大小，其消耗的最大电功率可以达到 11.25W 4 Tt = 36 UT r 2 Tt = 2 18 U T r 22 cose U tT π= 5 2 9 UT Nπ 3 2 Wb20π 14.1sin100π (V)u t=3．如图所示，磁极 N、S 间的磁场看做匀强磁场，磁感应强度为 B0，矩形线圈 ABCD 的面积为 S，共 n 匝， 内阻为 r，线圈通过滑环与理想电压表 V 和阻值为 R 的定值电阻相连，AB 边与滑环 E 相连；CD 边与滑环 F 相连。若线圈正在绕垂直于磁感线的轴 OO＇以角速度 ω 逆时针匀速转动，图示位置恰好与磁感线垂直。 以下说法正确的是（ ） A．线圈在图示位置时，电阻 R 中的电流方向为自 M 到 N B．线圈自图示位置开始转过 的过程中，通过电阻 R 的电量为 C．线圈转动一周的过程中克服安培力做的功为 D．线圈在图示位置时电压表的示数为 0 4．如图所示，单匝矩形闭合导线框 全部处于水平方向的匀强磁场中，线框面积为 ，电阻为 ．线 框绕与 边重合的竖直固定转轴以角速度 从中性面开始匀速转动，线框转过 时的感应电流为 ，下 列说法正确的是（ ） A．线框中感应电流的有效值为 B．线框转动过程中穿过线框的磁通量的最大值为 C．从中性面开始转过 的过程中，通过导线横截面的电荷量为 D．线框转一周的过程中，产生的热量为 180° 02nB S R r+ 2 2 2 0π n B S R r ω + abcd S R cd ω 6 π I 2I 2IR ω 2 π 2I ω 28 RIπ ω5．图（a）为一交流发电机示意图，线圈 abcd 在匀强磁场中绕固定轴 OO'沿顺时针方向匀速转动，图（b） 是该发电机的电动势已随时间 t 按余弦规律变化的图像。已知线圈电阻为 2.5Ω，定值电阻 R=10Ω，电表均 为理想交流电表。由此可以判定（　　） A．电流表读数为 0.8A B．电压表读数为 10V C．t=0.1s 时刻，穿过线圈的磁通量为零 D．0~0.05s 内，通过电阻 R 的电荷量为 0.04C 6．如图所示，是小型交流发电机的示意图，正对的异名磁极间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，磁感 应强度大小为 B，A 为理想交流电流表。匝数为 n、面积为 S。阻值为 r 的线圈绕垂直于磁场的水平轴 OO´ 以角速度 ω 匀速转动，定值电阻阻值为 R，从图示位置开始计时。下列说法正确的是（　　） A．线圈每转动一周，电流方向改变 2 次 B．图示位置时交流电流表的示数为 C． 时，线框中的磁通量最大，瞬时感应电动势最大 D．电阻 R 消耗的热功率为 7．如图所示，正方形单匝线框 abcd 边长为 L，每边电阻均为 r，在磁感应强度为 B 的匀强磁场中绕 cd 轴 以角速度 ω 转动，c、d 两点与外电路相连，外电路电阻也为 r，导线电阻忽略不计，则下列说法中正确的 是（　　） ω= + nBSI R r π 2t ω= 2 2 ω =  +  R nBSP R rA．从图示位置开始计时，线框感应电动势的瞬时值表达式为 e=BωL2cosωt B．S 断开时，电压表读数为 C．初始 S 闭合，现将 S 断开，电压表读数不变 D．S 闭合时，线框从图示位置转过 过程中流过电流表的 8．如图 1 所示，小型交流发电机的单匝矩形金属线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴匀速转动，线圈与一 个阻值为 R=9Ω 的电阻构成闭合电路，线圈的电阻 r=1Ω。从中性面开始计时，线圈中产生的感应电动势随 时间按正弦规律变化(如图 2 所示)，则下列说法正确的是（　　） A．线圈的转速为 2.5r/min B．电压表的示数为 9 V C．通过线圈的最大磁通量为 D．从中性面转过 90°通过电阻 R 的电量为 C 9．如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈（单匝）的周期为 T，转轴 O1O2 垂直于磁场方向，线圈 电阻为 2Ω．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 1A．那么（ ） 22 8 B Lω 2 π 2 7 BL r 2 4 Wbπ 4 9πA．线圈消耗的电功率为 4W B．线圈中感应电流的有效值为 2A C．任意时刻线圈中的感应电动势为 D．任意时刻穿过线圈的磁通量为 10．矩形线框绕垂直于磁场的轴匀速转动产生交流电，电动势瞬时值表达式为 e=220 sin100πt（V）， 下列说法正确的是（　　） A．t=0 时刻穿过线框的磁通量为零 B．电动势的有效值为 220V C．交流电的周期为 0.01s D．若转速增大 1 倍，其它条件不变，则电动势瞬时值表达式为 e=440 sin100πt（V） 11．如图所示，线圈 ABCD 匝数 n=10，面积 S=0.4m2，边界 MN(与线圈的 AB 边重合)右侧存在磁感应强度 B= T 的匀强磁场，若线圈从图示位置开始绕 AB 边以 ω=10πrad/s 的角速度匀速转动。则以下说法正确的 是（　　） A．线圈产生的是正弦交流电 B．线圈在转动过程中产生的最大感应电动势为 40V C．线圈转动 s 时瞬时感应电动势为 40 V 24cose tT π= 2sinT tT πφ π= 2 2 2 π 1 60 3D．线圈产生的感应电动势的有效值为 40V 12．单匝闭合矩形线框电阻为 R，在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，穿过线框的磁通量 与时 间 t 的关系图像如图所示。下列说法正确的是（　　） A． 时刻线框平面与中性面垂直 B．线框的感应电动势的有效值为 C．线框的感应电动势有效值为 D．从 t=0 到 t= 过程中线框的平均感应电动势为 13．如图所示，匝数 n=100 的矩形金属线圈 ABCD 处于磁感应强度大小 B= 水平匀强磁场中，线圈 面积 S=0.04m2，电阻 r=2Ω。线圈绕垂直于磁场的轴 以角速度 匀速转动，通过滑环和电 刷与一个阻值 R=18Ω 的小灯泡和一个理想二极管连接，小灯泡正常发光。下列说法正确的是（　　） A．线圈中产生的感应电动势的最大值为 40V B．线圈中电流的最大值为 A C．灯泡的额定电压为 V D．灯泡的额定功率为 W 14．一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 (　　) φ 4 T m2 T πΦ m T πΦ 4 T m T πΦ 2 Tπ 'OO 10πrad/sω = 2 18 2 36 2A．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 15．如图所示，N 匝矩形线圈以角速度 在磁感应强度为 B 的匀强磁场中绕轴 OO’匀速转动，线圈面积为 S，线圈电阻为 R，电流表和电压表均为理想表，滑动变阻器最大值为 2R，则下列说法正确的是（　　） A．电压表示数始终为 B．电流表示数的最大值 C．线圈最大输出功率为 D．仅将滑动变阻器滑片向上滑动，电流表示数变大，电压表示数变大 16．如图所示为交流发动机的示意图。线圈 abcd 转动方向为逆时针方向，产生的交流电电动势的最大值 为 V，线圈 abcd 电阻为 1Ω，小灯泡电阻为 4Ω，其他电阻忽略不计。以下说法正确的是（　　） A．小灯泡两端电压为 10V B．如图示位置时，通过线圈的磁通量最大 C．线圈所在图示位置时产生的感应电动势最大 ω 2 NBSω NBS R ω 2 2 2 2 8 N B S R ω 10 2D．线圈所在图示位置时，ab 边的电流方向为 b a 17．如图所示，矩形线圈处在磁感应强度大小为 B 、方向水平向右的匀强磁场中，线圈通过电刷与定值电 阻 R 及理想电流表相连接，线圈绕中心轴线 OO ′ 以恒定的角速度ω 匀速转动，t=0 时刻线圈位于与磁场平 行的位置。已知线圈的匝数为 n 、面积为 S 、阻值为 r 。则下列说法正确的是（　　） A．t=0 时刻流过电阻 R 的电流方向向左 B．线圈中感应电动势的瞬时表达式为 e = nBSω sinωt C．线圈转动的过程中，电阻 R 两端的电压为 D．从 t=0 时刻起，线圈转过 60°时电阻 R 两端的电压为 18．如图所示电路中，电源电压 u=311sin100 t（V），A、B 间接有“220V 440W”的电暖宝、“220V 220W” 的抽油烟机、交流电压表及保险丝．下列说法正确的是( ) A．交流电压表的示数为 311V B．电路要正常工作，保险丝的额定电流不能小于 3 A C．电暖宝发热功率是抽油烟机发热功率的 2 倍 D．1min 抽油烟机消耗的电能为 1.32×104J 19．如图所示，某小型发电机的磁极 之间的磁场可看做匀强磁场，匝数未知的正方形线圈边长 ，内阻 ，绕垂直于磁场的轴匀速转动，电阻 ，电阻 两端的电压随时间的变 化图象如图乙所示。下列说法正确的是（ ） → nBS R R r ω + ( )2 nBS R R r ω + π 2 N S、 20cmL = 2r = Ω 10R = Ω R A．线圈的转速为 B． 时，线圈与中性面垂直 C．线圈转一圈，电阻 上产生的热量 D． 时间内，通过电阻 的电荷量 20．电阻为 R 的单匝闭合金属线框，在匀强磁场中绕着与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势的 图像如图所示。下列判断正确的是（　　） A． 时刻线框平面与中性面平行 B．穿过线框的磁通量最大为 C．线框转动一周做的功为 D．从 到 的过程中，线框的平均感应电动势为 25r/s 0.2st = R 9.6JQ = 0 ~ 0.1s R 0.4 Cq π= 2 T 0 2 E T π 2 0E T R 4 Tt = 3 4 Tt = 0 2 E参考答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 BD AD BC BC AC AD ABD BC AC B 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 D B C D C C D D D B