高考物理总复习 第10章第一节知能优化演练 沪科版

1．(改编题)风力发电机为一种新能源产品，功率为200 W 到15 kW ，广泛应用于分散住户．若风力发电机的矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，当线圈通过中性面时，下列说法正确的是( )
A ．穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势最大
B ．穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应电动势最大
C ．穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势等于零
D ．穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应电动势等于零
解析：选C.当线圈通过中性面时，感应电动势为零，但此时穿过线圈的磁通量最大；当线圈平面转到与磁感线平行时，穿过线圈的磁通量为零，但此时感应电动势最大．
2．某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，产生交变电流的图像如图10－1－6所示，由图中信息可以判断( )
图10－1－6
A ．在A 和C 时刻线圈处于中性面位置
B ．在B 和D 时刻穿过线圈的磁通量为零
C ．从A ～
D 线圈转过的角度为2π
D ．若从O ～D 历时0.02 s ，则在1 s 内交变电流的方向改变100次
解析：选D.在A 和C 时刻产生的感应电流最大，此时对应的感应电动势最大，线圈平面与磁感线方向平行，A 错误；在B 和D 时刻，产生的感应电流为零，此时通过线圈的磁通量最大，B 错误；从A ～D ，对应3/4周期，即线圈转过的角度为3π/2，C 错误；若从O ～D 历时0.02 s ，则交变电流的周期为0.02 s ，而一个周期内交变电流的方向改变2次，故在1 s 内交变电流的方向改变100次，D 正确．
3．一周期性变化的电压其变化规律如图10－1－7所示，周期为
2T .由图中数据可求出此交流电压( )
A ．有效值为2a
B ．最大值为22a
C ．有效值为5a
D ．最大值为10a
解析：选C.设接入一个电阻R ，一个周期内产生的热量Q ＝a
2R 图10－1－7
×T ＋a 2R ×T ＝U 2
有R
×2T ，有效值为U 有＝5a ，故C 正确． 4．(2009年高考福建卷)一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图10－1－8所示．已知发电机线圈内阻为5.0 Ω，则外接一只电阻为95.0 Ω的灯泡，如图10－1－9所示，则( )
图10－1－8 图10－1－9
A ．电压表V 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
解析：选D.电压表示数为灯泡两端电压的有效值，由图像知电动势的最大值为E m ＝220 2
V ，故有效值E ＝220 V ，灯泡两端电压U ＝
RE R ＋r
＝209 V ，A 错误；由图像知T ＝0.02 s ，一个周期内电流方向变化两次，可知1 s 内电流方向变化100次，B 错误；灯泡的实际功率P ＝U 2R
＝459.8 W ，C 错误；电流的有效值I ＝E R ＋r
＝2.2 A ，发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Q ＝I 2rt ＝24.2 J ，D 正确．
5．有一10匝正方形线框，边长为20 cm ，线框总电阻为1 Ω，外
接电阻R ＝9 Ω，线框绕OO ′轴以10 π rad/s 的角速度匀速转动，如
图10－1－10，垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5
T ．问：
(1)该线框产生的交变电流电动势最大值是多少？
(2)线框从图示位置转过60°时，感应电动势的瞬时值是多大？
(3)写出感应电动势随时间变化的表达式．
(4)电路中电压表和电流表的示数各是多少？
解析：(1)交变电流电动势最大值为
E m ＝nBS ω＝10×0.5×0.22×10π V ＝6.28 V. 图10－1－10
(2)线框转过60°时，感应电动势
e ＝E m sin60°≈5.44 V.
(3)由于线框转动是从中性面开始计时的，所以瞬时值表达式为e ＝E m sin ωt ＝6.28 sin(10πt ) V.
(4)电动势的有效值E ＝
E m 2＝4.4 V 电流表的示数为I ＝E
R ＋r
＝0.44 A
电压表的示数为U ＝IR ＝3.96 V.
答案：(1)6.28 V (2)5.44 V
(3)e ＝6.28sin(10πt ) V
(4)3.96 V 0.44 A。