13_专题十三 交变电流 电磁场与电磁波 【2021版《5·3B》教师备课资源——北京版物理】(02)

答案 AC 一个单匝线框在匀强磁场中旋转,当从中性面开始计时时,产生正弦式交变电流,电动
势的瞬时值表达式为e=Em
sin
ωt=BSω
sin
ωt,故感应电动势的最大值Em=BSω,有效值E=
Em 2
,故A正
确,B错误;当线框平面与磁场方向平行时,流经线框的电流最大,故C正确,D错误。
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2.(2017天津理综,6,6分)(多选)在匀强磁场中,一个100匝的闭合矩形金属线圈,绕与磁感线垂直的 固定轴匀速转动,穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。设线圈总电阻为2 Ω,则 ( ) A.t=0时,线圈平面平行于磁感线 B.t=1 s时,线圈中的电流改变方向 C.t=1.5 s时,线圈中的感应电动势最大 D.一个周期内,线圈产生的热量为8π2 J
2.(2016课标Ⅲ,21,6分)(多选)如图,M为半圆形导线框,圆心为OM;N是圆心角为直角的扇形导线框, 圆心为ON;两导线框在同一竖直面(纸面)内;两圆弧半径相等;过直线OMON的水平面上方有一匀强 磁场,磁场方向垂直于纸面。现使线框M、N在t=0时从图示位置开始,分别绕垂直于纸面且过OM和 ON的轴,以相同的周期T逆时针匀速转动,则 ( )
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选考 物理
北京市专用
专题十三 交变电流 电磁场与电磁波
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考点1 交变电流
1.(2018海南单科,7,5分)(多选)如图,在磁感应强度大小为B的匀强磁场中,有一面积为S的矩形单匝 闭合导线框abcd,ab边与磁场方向垂直,线框的电阻为R。使线框以恒定角速度ω绕过ad、bc中点 的轴旋转。下列说法正确的是 ( ) A.线框abcd中感应电动势的最大值是BSω B.线框abcd中感应电动势的有效值是BSω C.线框平面与磁场方向平行时,流经线框的电流最大 D.线框平面与磁场方向垂直时,流经线框的电流最大
答案 AD 本题考查交变电流的产生与描述。通过Φ-t图像来分析线圈中的感应电流、感应电
动势、焦耳热等,考查了学生的理解能力,也渗透了“科学思维”素养中“模型建构”要素。
由Φ-t图可知,t=0时,Φ=0,则线圈平面平行于磁感线,选项A正确;t=1 s时Φ=0,此时电动势最大,t=0.5
s和t=1.5 s时,Φ最大,此时电动势为0,电流改变方向,选项B、C错误;交流电电动势的最大值Em=nBS
栏目索引 2.(2020山东,5,3分)图甲中的理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=22∶3,输入端a、b所接电压u随 时间t的变化关系如图乙所示。灯泡L的电阻恒为15 Ω,额定电压为24 V。定值电阻R1=10 Ω、R2=5 Ω,滑动变阻器R的最大阻值为10 Ω。为使灯泡正常工作,滑动变阻器接入电路的电阻应调节为 ()
8
长度相同,且切割速度大小相等,故产生的感应电动势相等,均为E= 1 BR2ω,C项正确;两导线框中感
2
应电流随时间变化的图像如图所示,故两导线框中感应电流的有效值不相等,D项错误。
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考点2 变压器、电能的输送
1.(2020北京,9,3分)如图所示,理想变压器原线圈在u=Um sin(ωt+φ)的交流电源上,副线圈接三个阻 值相同的电阻R,不计电表内电阻影响。闭合开关S后 ( )
V,IR1=
U R1 R1
=0.
6 A,则R2和R串联支路电流IR2=IL-IR1=1 A,R串=R2+R=UR1 =6 Ω,故R=6 Ω-5 Ω=1 Ω,选项A正确。
IR2
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3.(2020江苏单科,2,3分)电流互感器是一种测量电路中电流的变压器,工作原理如图所示。其原线 圈匝数较少,串联在电路中,副线圈匝数较多,两端接在电流表上。则电流互感器 ( )
图甲
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A.1 Ω
图乙 B.5 Ω C.6 Ω
D.8 Ω
答案
A
由题意可知,输入端a、b所接电压的有效值U1=
Um 2
=220
V,由
U1 U2
=
n1 n2
知变压器输出端电
压U2=30 V。为使灯L正常发光,UL=24
V,IL=
UL RL
=
24 15
A=1.6 A,由电路可知UR1=U2-UL=6
A.电流表A2的示数减小 B.电压表V1的示数减小 C.电压表V2的示数不变 D.电流表A1的示数不变
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答案 A 根据变压器电压比与匝数比关系U1∶U2=n1∶n2可知,副线圈电压不变,即电压表V1的示 数不变,故B错误。闭合开关后,根据“串反并同”可知,开关S所在支路电阻由“无穷大”变为R, 与其并联的电流表A2示数减小,电压表V2示数减小,故A正确,C错误。流过副线圈干路电阻R的电 流由于“串反”而变大,根据变压器电流关系I1∶I2=n2∶n1可知,原线圈电流变大,即电流表A1示数 变大,故D错误。
A.是一种降压变压器 B.能测量直流电路的电流 C.原、副线圈电流的频率不同 D.副线圈的电流小于原线圈的电流 答案 D 本题借用电流互感器考查了理想变压器的特点。 由题设条件可知变压器的原线圈匝数较少,副线圈匝数较多,由 U1 = n1 可知,电流互感器是一种升
A.两导线框中均会产生正弦交流电 B.两导线框中感应电流的周期都等于T C.在t= T 时,两导线框中产生的感应电动势相等
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D.两导线框的电阻相等时,两导线框中感应电流的有效值也相等
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答案 BC 本题中导线框的半径旋转切割磁感线时产生大小不变的感应电流,故A项错误;两导 线框产生的感应电流的周期与线框转动周期相同,B项正确;在t= T 时,两导线框切割磁感线的导线
ω=nΦБайду номын сангаас 2π =4π V,有效值E= 2 Em=2 2 π V,一个周期内线圈产生的热量Q= E2 ·T=8π2 J,D正确。
T
2
R
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以下为教师用书专用
1.(2012北京理综,15,6分)一个小型电热器若接在输出电压为10 V的直流电源上,消耗电功率为P; 若把它接在某个正弦交流电源上,其消耗的电功率为 P 。如果电热器电阻不变,则此交流电源输出
2
电压的最大值为 ( ) A.5 V B.5 2 V C.10 V D.10 2 V
答案
C
设电热器电阻为R,正弦交流电源的电压有效值为U效,接10
V直流电源时,P=
U2 R
=
102 R
①;
接交流电源时,
P 2
=
U
2 效
R
②,联立①②得U效=5
2 V,故最大值Um=
2 U效=10 V,C选项正确。
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