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1、第1講 交變電流的產(chǎn)生和描述板塊三限時規(guī)范特訓(xùn)時間：45分鐘滿分：100分一、選擇題(本題共10小題，每小題7分，共70分。其中16為單選，710為多選)1.在磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.1 T的勻強(qiáng)磁場中，一面積S0.06 m2，電阻值r0.2 的矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生頻率為50 Hz的交變電流。t0時，線圈平面與磁場垂直，如圖所示。則()At10.005 s時線框的磁通量最大Bt20.055 s時，電流的方向?yàn)閍bcdaC從t0至t10.005 s內(nèi)，流經(jīng)線框截面的電荷量為0.03 CD保持交變電流頻率不變，增加磁感應(yīng)強(qiáng)度可增大電動勢的最大值，但有效值不變答案C解析交流電的頻率

2、為50 Hz，周期為0.02 s，在t0.005 s時，線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過90，此時的磁通量為零，A選項(xiàng)錯誤。t0.055 s時，也就是線圈由圖示位置轉(zhuǎn)270時，由楞次定律可知，電流方向應(yīng)為adcba，B選項(xiàng)錯誤。從t0至t10.005 s內(nèi)，qt0.03 C，C選項(xiàng)正確。電動勢的最大值EmBSBS2f，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度增大，其他量不變時，電動勢的最大值增大，產(chǎn)生的是正弦式交流電，有效值E也增大，D選項(xiàng)錯誤。2.如圖所示為發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，其中N、S是永久磁鐵的兩個磁極，其表面呈半圓柱面狀。M是圓柱形鐵芯，它與磁極柱面共軸，鐵芯上繞有矩形線框，可繞與鐵芯共軸的固定軸轉(zhuǎn)動。磁極與鐵芯間的磁場均勻輻向

3、分布。從圖示位置開始計(jì)時，當(dāng)線框勻速轉(zhuǎn)動時，下圖中能正確反映線框感應(yīng)電動勢e隨時間t的變化規(guī)律的是()答案D解析矩形線框在均勻輻向磁場中轉(zhuǎn)動，v始終與B垂直，由EBlv知E大小不變，方向周期性變化，D正確。3如圖所示區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場，磁場的邊界由x軸和y2sinx曲線圍成(x2 m)，現(xiàn)把一邊長為2 m的正方形單匝線框以水平速度v10 m/s勻速地拉過該磁場區(qū)，磁場區(qū)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.4 T，線框電阻R0.5 ，不計(jì)一切摩擦阻力，則()A水平拉力F的最大值為8 NB拉力F的最大功率為12.8 WC拉力F要做25.6 J的功才能讓線框通過此磁場區(qū)D拉力F要做12.8 J的功才能讓線框通過此磁場

4、區(qū)答案C解析線框勻速通過磁場區(qū)，產(chǎn)生的感應(yīng)電流先增大后減小，形成正弦交流電，周期為0.4 s，感應(yīng)電動勢最大值為EmBlv8 V，有效值為4 V，感應(yīng)電流最大值為16 A，有效值為8 A，則水平拉力最大值為FmBIml12.8 N，A選項(xiàng)錯誤。拉力的最大功率為PmFmv128 W，B選項(xiàng)錯誤；線框勻速通過，拉力做的功等于焦耳熱，QI2Rt25.6 J，C選項(xiàng)正確，D選項(xiàng)錯誤。4.如圖所示，矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場中可以分別繞垂直于磁場方向的軸P1和P2以相同的角速度勻速轉(zhuǎn)動，當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到與磁場方向平行時()A線圈繞P1轉(zhuǎn)動時的電流等于繞P2轉(zhuǎn)動時的電流B線圈繞P1轉(zhuǎn)動時的電動勢小于繞P2轉(zhuǎn)

5、動時的電動勢C線圈繞P1和P2轉(zhuǎn)動時電流的方向相同，都是abcdaD線圈繞P1轉(zhuǎn)動時dc邊受到的安培力大于繞P2轉(zhuǎn)動時dc邊受到的安培力答案A解析閉合線圈繞垂直磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動就能產(chǎn)生正弦式交流電，產(chǎn)生的交流電與線圈的形狀、軸的位置無關(guān)，由圖示位置開始計(jì)時，產(chǎn)生的交流電的電動勢enBScost，它只跟線圈的匝數(shù)n、線圈的面積S、轉(zhuǎn)動的角速度及磁感應(yīng)強(qiáng)度有關(guān)，由題可知，不管繞P1還是P2軸轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交流電完全相同，所以A選項(xiàng)正確，B、D選項(xiàng)錯誤。由右手定則可知，電流方向都是adcba，C選項(xiàng)錯誤。5小型交流發(fā)電機(jī)的矩形金屬線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與時間的關(guān)系是正弦函數(shù)。將發(fā)

6、電機(jī)與一個標(biāo)有“6 V,6 W”的小燈泡連接形成閉合回路，不計(jì)電路的其他電阻。當(dāng)線圈的轉(zhuǎn)速為n5 r/s時，小燈泡恰好正常發(fā)光，則電路中電流的瞬時值表達(dá)式為()Aisin5t(A) Bisin10t(A)Ci1.41sin5t(A) Di1.41sin10t(A)答案D解析小燈泡正常發(fā)光，所以電流的有效值為I1 A，由于金屬線圈產(chǎn)生的是正弦交流電，所以電流的最大值ImI A1.41 A，轉(zhuǎn)速n5 r/s，所以角速度2n10 rad/s，由以上條件可知，電流的瞬時值表達(dá)式iImsint1.41sin10t(A)，D選項(xiàng)正確。6.如圖所示，矩形線圈abcd與可變電容器C、理想電流表組成閉合電路。線

7、圈在有界勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的bc邊勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動的角速度100 rad/s。線圈的匝數(shù)N100匝，邊長ab0.2 m、ad0.4 m，電阻不計(jì)。磁場只分布在bc邊的左側(cè)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B T。電容器放電時間不計(jì)。下列說法正確的是()A該線圈產(chǎn)生的交流電動勢峰值為50 VB該線圈產(chǎn)生的交流電動勢有效值為25 VC電容器的耐壓值至少為50 VD電容器的電容C變大時，電流表的示數(shù)變小答案B解析該線圈產(chǎn)生的交流電動勢峰值EmNBS50 V，A項(xiàng)錯誤；因?yàn)樵摼€圈產(chǎn)生的交流電不是完整的正弦式交流電，只有一半，所以根據(jù)有效值的定義T，E，聯(lián)立解得電動勢有效值E25 V，B項(xiàng)正確；電容器的耐壓值至少為50

8、 V，C項(xiàng)錯誤。電容器的電容C變大時，容抗變小，電容器的充放電電流增大，D項(xiàng)錯誤。7一正弦交流電源的ut圖象如圖甲所示，將它接在圖乙所示電路的e、f兩端，若電阻的阻值為110 ，電源的內(nèi)阻不計(jì)，交流電壓表是量程為250 V的理想電表，則下列說法中正確的是()A通過電阻的電流方向1秒鐘改變50次B交流電壓表示數(shù)為220 VC產(chǎn)生該交流電的線圈在磁場中勻速轉(zhuǎn)動的角速度為100 rad/sD在1分鐘內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量為5.28104 J答案BC解析由圖甲知交流電的周期為T0.02 s，頻率f50 Hz，而一個周期內(nèi)電流方向改變兩次，即通過電阻的電流方向1秒鐘改變100次，A選項(xiàng)錯。交流電壓的峰值為

9、220 V，有效值為220 V，B選項(xiàng)對。由100 rad/s可知，C選項(xiàng)對。由Qt得，在1分鐘內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量為2.64104 J，D選項(xiàng)錯。8.如圖所示，先后用不同的交流電源給同一盞燈泡供電。第一次燈泡兩端的電壓隨時間按正弦規(guī)律變化，如下圖甲所示；第二次燈泡兩端的電壓變化規(guī)律如圖乙所示。若圖甲、乙中的U0、T所表示的電壓、周期值是相等的，則以下說法正確的是()A第一次燈泡兩端的電壓有效值是U0B第二次燈泡兩端的電壓有效值是U0C第一次和第二次燈泡的電功率之比是29D第一次和第二次燈泡的電功率之比是15答案AD解析第一次所加正弦交流電壓的有效值為U1U0，A項(xiàng)正確。設(shè)第二次所加交流電壓的

10、有效值為U2，則根據(jù)有效值的定義有T，解得U2U0，B項(xiàng)錯誤。根據(jù)電功率的定義式P可知，P1P215，C項(xiàng)錯誤，D項(xiàng)正確。9如圖所示，N匝矩形導(dǎo)線框以角速度在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中繞軸OO勻速轉(zhuǎn)動，線框面積為S，線框的電阻、電感均不計(jì)，外電路接有電阻R、理想交流電流表和二極管D。二極管D具有單向?qū)щ娦?，即正向電阻為零，反向電阻無窮大。下列說法正確的是()A交流電流表的示數(shù)INBSB一個周期內(nèi)通過R的電荷量qCR兩端電壓的有效值UNBSD圖示位置電流表的示數(shù)為0答案AB解析由圖示位置開始計(jì)時，產(chǎn)生正弦交流電，電動勢的瞬時值eNBSsint，由于二極管具有單向?qū)щ娦?，則電阻R的電壓隨時間變化的

11、圖象如圖所示，所以有效值T，U，C選項(xiàng)錯誤，由歐姆定律得I，A選項(xiàng)正確。電流表顯示的是有效值，所以不為0，D選項(xiàng)錯誤。q，B選項(xiàng)正確。10.邊長為L的正方形線框在勻強(qiáng)磁場B中以角速度勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應(yīng)電流的最大值為Im，設(shè)燈泡的電阻為R，其他電阻不計(jì)。從如圖所示位置開始計(jì)時，則()A電路中電流的最大值ImB電路中電流的瞬時值表達(dá)式為iImsintC電流表的讀數(shù)為D燈泡的電功率為R答案AD解析感應(yīng)電動勢的最大值EmBL2，則電流的最大值Im，選項(xiàng)A正確。由線圈電流為最大值時開始計(jì)時，故電路中電流的瞬時值表達(dá)式應(yīng)為iImcost，選項(xiàng)B錯誤。電流表的讀數(shù)為有效值，為IIm，選項(xiàng)C錯誤。燈泡的電功

12、率PI2RIR，選項(xiàng)D正確。二、非選擇題(本題共2小題，共30分)11(15分)如圖所示，光滑平行的長金屬導(dǎo)軌固定在水平面上，相距L1 m，左端連接R2 的電阻，一質(zhì)量m0.5 kg、電阻r1 的導(dǎo)體棒MN垂直放置在兩平行金屬導(dǎo)軌上，彼此接觸良好，導(dǎo)軌的電阻不計(jì)。在兩導(dǎo)軌間有這樣的磁場，磁場方向豎直向下，磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小隨x變化關(guān)系是B0.6sin(T)，x00.5 m；兩區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度大小關(guān)于直線x0.5 m對稱。(1)導(dǎo)體棒在水平向右的拉力F作用下，以速度v01 m/s 勻速穿過磁場區(qū)，求此過程中感應(yīng)電流的最大值Im?(2)在(1)的情況下，求棒穿過磁場過程中拉力做的功W以及電阻R上產(chǎn)生的

13、熱量QR?答案(1)0.2 A(2)0.06 J0.04 J解析(1)導(dǎo)體棒以不變的速度穿過磁場區(qū)，B0.6sinxv0t得B0.6sint由法拉第電磁感應(yīng)定律得eBLv00.6sint V這是一正弦交流電，Em0.6 V由歐姆定律得Im0.2 A。(2)電流的有效值I棒在磁場中的時間t，s1 m拉力做功等于回路中產(chǎn)生的熱量WQI2(Rr)t電阻R上產(chǎn)生的熱量QRI2Rt代入數(shù)據(jù)解得W0.06 J，QR0.04 J。12(15分)如圖甲為小型旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)原理圖，其矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的固定軸OO勻速轉(zhuǎn)動，線圈的匝數(shù)n100、電阻r10 ，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)與電阻R連接，電阻

14、R90 ，與R并聯(lián)的交流電壓表為理想電表。在t0時刻，線圈平面與磁場方向平行，穿過每匝線圈的磁通量隨時間t按圖乙所示正弦規(guī)律變化。求：(1)從t0時刻開始轉(zhuǎn)動四分之一周期過程中的平均感應(yīng)電動勢？(2)從t0時刻開始轉(zhuǎn)動四分之一周期過程中流過電阻R的電荷量？(3)電路中交流電壓表的示數(shù)？(4)從t0時刻開始轉(zhuǎn)一周過程外力對線圈所做的功？答案(1)127.4 V(2)0.02 C(3)90 V(4)12.56 J解析(1) V127.4 V。(2) A1.274 A，qt1.2740.0157 C0.02 C。(3)線圈中的電動勢的最大值為EmnBSnm1002.0102 V200 V有效值E100 VURE100 V90 V。(4)外力對線圈所做的功等于產(chǎn)生的總熱量，WQt6.28102 J12.56 J。