【金版学案】（广东版）2021届高考物理总温习 第十一章第1课 交流电的产生及描述课时作业(1)

第1课 交流电的产生及描述
题号 1
2
3
4 5 6 7 8 9 10 答案
一、单项选择题
1．(2021·梅州模拟)如下图，面积均为S 的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B 中以角速度ω匀速转动，能产生正弦交变电动势e ＝BSωsin ωt 的图是( )
解析：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴(轴在线圈所在平面内)匀速转动，产生的正弦交变电动势为
e ＝BSωsin ωt ，由这一原那么判定，A 图中感应电动势为e ＝BSωsin ωt ；B 图中的转动轴不在线圈所在平面
内；C 、D 图中的转动轴与磁场方向平行，而不是垂直，应选A 项．
答案：A 2．
将阻值为5 Ω的电阻接到内阻不计的交流电源上，电源电动势随时刻转变的规律如下图．以下说法正确的选项是( )
A ．电路中交变电流的频率为0.25 Hz
B ．通过电阻的电流为
2A
C ．电阻消耗的电功率为2.5 W
D ．用交流电压表测得电阻两头的电压是5 V
解析：电路中交变电流的频率f ＝1T ＝25 Hz ，A 项错误；通过电阻的电流应为有效值I ＝U R ＝552 A ＝2
2 A ，
用交流电压表测得电阻两头的电压是
5
22
V ，B 、D 项错误；电阻消耗的电功率P ＝I 2R ＝2.5 W ，C 项正确．
答案：C
3．一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刻转变的图象如图甲所示，那么以下说法正确的选项是( )
A ．t ＝0时刻，线圈平面与中性面垂直
B ．t ＝0.01 s 时刻，Φ的转变率最大
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
解析：由Φ－t 图知，t ＝0时，Φ最大，即线圈处于中性面位置，现在e ＝0，故A 、D 两项错误；由图知T ＝0.04 s ，在t ＝0.01 s 时，Φ＝0，ΔΦΔt 最大，e 最大，那么B 项正确；在t ＝0.02 s 时，Φ最大，ΔΦ
Δt ＝0，e ＝
0，那么C 项错误．
答案：B
4．如图甲所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO ′以恒定的角速度ω转动，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈中产生的交变电流依照图乙所示的余弦规律转变，则在t ＝π2ω时刻
( )
A ．线圈中的电流最大
B ．穿过线圈的磁通量最大
C ．线圈所受的安培力最大
D ．穿过线圈磁通量的转变率最大
解析：t ＝π
2ω＝T
4，线圈转过90°，线圈平面与磁感线垂直，现在穿过线圈的磁通量最大，穿过线圈磁通量
的转变率为零，感应电流为零，线圈不受安培力作用，故A 、C 、D 三项错误，B 项正确．
答案：B 5．
矩形线框在匀强磁场内匀速转动进程中，线框输出的交流电压随时刻转变的图象如下图，以下说法中正确的选项是( )
A ．交流电压的有效值为36 2 V
B ．交流电压的最大值为36
2 V ，频率为0.25 Hz
C ．2 s 末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量最小
D ．1 s 末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量转变最快
解析：由线框输出的交流电压随时刻转变图象可知，交流电压的最大值为36
2 V ，频率为0.25 Hz ，B 项
正确；有效值那么为36 V ，A 项错误；2 s 末线框产生的感应电动势为零，因此现在线框平面垂直于磁场，穿过线框的磁通量最大，C 项错误；1 s 末线框产生的感应电动势最大，现在线框平面平行于磁场，通过线框的磁通量转变最快，D 项错误．
答案：B 二、双项选择题
6．矩形线圈绕垂直匀强磁场磁感线的轴匀速转动，当线圈通过中性面时，以下说法正确的选项是( ) A ．穿过线圈的磁通量最大，线圈中感应电动势最大 B ．穿过线圈的磁通量最大，线圈中感应电动势等于零 C ．线圈中感应电流最大，方向将改变 D ．线圈中感应电流等于零，方向将改变
解析：当线圈通过中性面时，垂直于磁场，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，线圈中感应电动势等于零，电流方向将改变，B 、D 两项正确．
答案：BD
7．(2021·佛山模拟)一个矩形线圈在匀强磁场中转动，产生的感应电动势e ＝2202sin 100πt （V ），那么
( )
A ．交流电的频率是100π
B ．t ＝0时，线圈位于中性面
C ．交流电的周期是0.02 s
D ．t ＝0.05 s 时，e 有最大值
解析：由瞬时值表达式知：角速度ω＝100π rad/s ，感应电动势按正弦规律转变，因此t ＝0时，线圈平面位于中性面．因ω＝2πf ，因此f ＝ω
2π＝100π2π Hz ＝50 Hz ；由T ＝1f 得T ＝1
50
s ＝0.02 s ，当t ＝0.05 s 时，e ＝
2202sin 5π＝0，故B 、C 选项正确． 答案：BC 8．
如图甲、乙别离表示两种电压的波形，其中图甲所示电压按正弦规律转变．以下说法正确的选项是( ) A ．图甲表示交流电，图乙表示直流电 B ．两种电压的周期相等 C ．两种电压的有效值相等
D ．图甲所示电压的瞬时值表达式为u ＝311sin 100πt （V ）
解析：因图象的纵坐标上电压的正负表示电压的方向，因此两图均为交流电，A 项错误；两图象的周期都是
2×10－2 s ，故B 项正确；关于正弦交流电才有U 有效＝
U m
2
，尽管两图的峰值相同，但图乙是非正弦(余弦)交流电，不适用上式有效值的求法，故C 项错误；正弦交流电电压瞬时值的表达式为u ＝U m sin ωt ，由图甲可知U m ＝311 V ，T ＝2×10－2 s ，可得
ω＝2π
T
＝100 π，代入上式得u ＝311sin 100πt (V)，故D 项正确．
答案：BD
9．(2021·深圳模拟)交
流电源输出的电压U 随时刻t 转变的图线如下图，那么以下说法正确的选项是( ) A ．交变电流的频率为50 Hz B ．交变电流的周期为2 s C ．交变电压的最大值为220 2 V D ．交变电压的有效值为220
2 V
解析：由图象可知，交流电的周期为T ＝2×10－2 s ，频率
f ＝1
T
＝50 Hz ，交变电压最大值为220
2 V ，有
效值为220 V ，应选项A 、C 正确．
答案：AC
10．
一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面的固定轴转动，线圈中的感应电动势e 随时刻t 的转变如图，以下说法中正确的选项是( )
A ．t 1时刻通过线圈的磁通量为零
B ．t 2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大
C ．t 3时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大
D ．每当e 变换方向时，通过线圈的磁通量绝对值为最大
解析：t 1、t 3时刻线圈中的感应电动势e ＝0，即为线圈通过中性面的时刻，现在线圈的磁通量为最大，但磁通量的转变率却为零，因此A 项错误，C 项正确．t 2时刻e ＝－E m ，线圈平面转至与磁感线平行，现在通过线圈的磁通量为零，磁通量的转变率却为最大，故B 项错误．每当e 的方向转变时，也确实是线圈通过中性面的时刻，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大，故D 项正确．
答案：CD 三、非选择题
11．如下图，一台发电机模型的电枢是矩形导线框abcd ，其ab 和cd 的边长l 1＝0.4 m ，ad 和bc 的边长
l 2＝0.2 m ，匝数n ＝100匝，它在磁感应强度B ＝0.2 T 的匀强磁场中绕通过线框对称中心线且垂直于磁场方向
的轴OO ′匀速转动，当开关S 断开时，电压表的示数为10 V ，开关S 闭合时，外电路上标有“10 V、10 W”的灯泡恰好正常发光，求：
(1)导线框abcd 在磁场中转动的角速度．(线圈的电阻不计)
(2)S 闭合后，当导线框从图示位置转过θ＝60°时的进程中通过灯泡的电荷量． 解析：(1)E ＝nBSω
ω＝E nBS ＝10
100×0.2×0.4×0.2
rad/s ＝6.25 rad/s.
(2)E －
＝n ΔS Δt B ＝100×0.2× l 1l 2－l 1l 2cos 60°Δt v ＝0.8Δt
V
R ＝
U 2P
＝10010
Ω＝10 Ω，q ＝I －
·Δt ＝
E
－R
·Δt ＝0.08 C ．(发电机模型)．
答案：(1)6.25 rad/s (2)0.08 C。