【创新设计】(广东专用)2014届高考物理一轮复习方案 第32讲 交变电流的产生及描述(含解析)

课时作业(三十二) [第32
讲交变电流的产生及描述]
基础热身
1．2012·佛山二模(双选)如图K32－1所示，线圈在磁场中匀速转动产生交变电流，以下相关说法中正确的是( )
甲乙丙丁
图K32－1
A．线圈在甲、丙图所示位置时，磁通量变化率最大
B．线圈在乙、丁图所示位置时，产生的电流最大
C．线圈平面经过甲、丙图所示位置时，电流的方向都要改变一次
D．线圈每转动一周，电流方向改变一次
2．2012·泉州模拟如图K32－2所示，面积均为S的线圈均绕其对称轴或中心轴在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动，能产生正弦交变电动势e＝BSωsinωt的是( )
A B
C D
图K32－2
3．2013·广东调研如图K32－3所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图象如图线b所示，关于这两个正弦交流电，下列说法不正确的是( )
图K 32－3
A ．在图中t ＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零
B ．线圈先后两次转速之比为3∶2
C ．交流电a 的瞬时值为u ＝10sin 5πt V
D ．交流电b 的最大值为203
V
4．2012·东莞调研(双选)理想变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝11∶5.原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u 如图K 32－4所示．副线圈仅接入一个10 Ω的电阻，下列说法正确的是( )
图K 32－4
A ．原线圈的输入电压与副线圈的输出电压之比为5∶11
B ．原线圈的输入电流与副线圈的输出电流之比为5∶11
C ．该交流电的周期为3×10－2 s
D ．流过电阻的电流是10 A 5. 2012·贵阳质检如图K 32－5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的位置开始计时，则在t
＝π
ω
时刻( )
图K 32－5
A ．线圈中的感应电动势最小
B ．线圈中的感应电流最大
C ．穿过线圈的磁通量最大
D ．穿过线圈的磁通量的变化率最小
技能强化
6. 2012·中山模拟如图K 32－6甲所示，电阻R 的阻值为50 Ω，在a 、b 间加上如图乙所示的正弦交流电，则下列说法中不正确的是( )
图K 32－6
A ．电阻R 的功率为200 W
B ．电流表示数为2 A
C ．产生该交流电的线圈在磁场中转动的角速度为3.14 rad /s
D ．如果产生该交流电的线圈转速提高一倍，则电流表的示数也增大一倍
图K 32－7
7．2012·合肥模拟在垂直纸面向里的有界匀强磁场中放置了矩形线圈abcd.线圈cd 边沿竖直方向且与磁场的右边界重合．线圈平面与磁场方向垂直．从t ＝0时刻起，线圈以恒定角速度ω＝2π
T 绕cd 边按如图K 32－7所示的方向转动，规定线圈中电流沿abcda 方向为
正方向，则从t ＝0到t ＝T 时间内，线圈中的电流i 随时间t 变化关系图象为图K 32－8中的( )
图K 32－8
8．2012·西城期末如图K 32－9所示，单匝矩形金属线圈ABCD 在匀强磁场中绕转轴OO′匀速转动．转轴OO′过AD 边和BC 边的中点．若从图示位置开始计时，穿过线圈的磁通量Φ随时间t 的变化关系可以表示为Φ＝0.1cos 20πt(Wb )，时间t 的单位为s .已知矩形线圈电阻为2.0 Ω.下列说法正确的是( )
图K32－9
A．线圈中电流的有效值约为3.14 A
B．穿过线圈的磁通量的最大值为0.1 2 Wb
C．在任意1 s时间内，线圈中电流的方向改变10次
D．在任意1 s时间内，线圈克服安培力所做的功约为9.86 J
挑战自我
9．2012·衡水调考(双选)如图K32－10所示，有一矩形线圈，面积为S，匝数为N，内阻为r，绕垂直磁感线的对称轴OO′以角速度ω匀速转动，从图示位置转90°的过程中，下列说法正确的是( )
图K32－10
A．通过电阻R的电荷量Q＝
πNBS
22（R＋r）
B．通过电阻R的电荷量Q＝
NBS R＋r
C．外力做功平均功率P＝N2B2S2ω2
2（R＋r）
D．从图示位置开始计时，则感应电动势随时间变化的规律为e＝NBSωsinωt
课时作业(三十二)
1．BC [解析] 线圈在甲、丙图所示位置时，处于中性面，磁通量最大，磁通量的变化率为0，线圈每经过这里一次，就会改变电流方向，A 错，C 对；线圈在乙、丁图所示位置时，线圈平面与磁感线平行，磁通量为0，产生感应电动势最大，感应电流也最大，B 对；线圈每转动一周，分别在甲图和丙图两个位置各改变一次运动方向，D 错．
2．A [解析] 根据正弦交变电流的产生条件可知，图A 可以；其余三个图均无电流产生．
3．A [解析] t ＝0时刻线圈处于中性面位置，穿过线圈的磁通量最大，选项A 错误；由题中图象可知交流电a 、b 周期之比是2∶3，故线圈先后两次转速之比为3∶2，选项B 正确；交流电a 的瞬时值为u ＝U m sin ωt ＝10sin 2π
T a
t V ＝10sin 5πt V ，选项C 正确；又由
U m ＝nBSω可知U b m ＝T a T b U a m ＝0.40.6×10 V ＝20
3
V ，选项D 正确．
4．BD [解析] 由电压器原、副线圈电压与匝数成正比，电流与匝数成反比知，A 错，
B 对；又依图知交流电的周期为2×10－2
s ，C 错；又依图知输入电压的有效值为220 V ，所以输出电压为100 V ，由I 2＝U 2R
得，I 2＝10 A ，D 对．
5．B [解析] 经过时间t ＝
π
ω
，线圈转过的角度为π，则该时刻磁通量为零，左、右
两个边的速度刚好与磁感线垂直，由电动势E ＝BLv 得此刻穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最大，产生的感应电动势最大，线圈中的感应电流最大，选项B 正确，选项A 、C 、D 错误．
6．C [解析] 由图象可知，正弦交流电的有效值U ＝10022 V ＝100 V ，由P ＝U
2
R 得P
＝1002
50 W ＝200 W ，选项A 正确；由I ＝U
R 得I ＝2 A ，选项B 正确；周期T ＝0.02 s ，故角速度ω＝2π
T
＝314 rad/s ，选项C 错误；由ω＝2πn ，E m ＝BSω知：当转速n 增大一倍时，
E m 增大一倍，电流表示数增大一倍，选项D 正确．
7．B [解析] 在0～T
4
内，线圈在匀强磁场中匀速转动，故产生正弦式交流电，由楞次
定律知，电流方向沿adcba ，在T 4～34T 内，线圈中无感应电流；在3
4
T 时，ab 边垂直切割磁感
线，感应电流最大，且电流方向沿abcda ，故只有B 项正确．
8．D [解析] 由Φ＝0.1cos20πt (Wb)可知，线圈转动的角速度ω＝20π rad/s ，穿过线圈的磁通量的最大值为Φm ＝BS ＝0.1 Wb ，选项B 错误；线圈中感应电动势的瞬时表达式为e ＝BSωsin20πt (V)＝2πsin20πt (V)，感应电流的瞬时表达式为i ＝E R
＝πsin20π
t (A)，故线圈中电流的最大值约为3.14 A ，选项A 错误；周期T ＝
2π
ω
＝0.1 s ，因为每个周
期内线圈中的电流方向改变2次，所以任意1 s 内，线圈中电流的方向改变20次，选项C
错误；线圈克服安培力所做的功等于线框中消耗的电能，故在任意1 s 时间内，线圈克服安
培力所做的功约为W ＝I 2有
Rt ＝⎝ ⎛⎭
⎪⎫π22
×2×1 J ＝9.86 J ，选项D 正确．
9．BC [解析] Q ＝I Δt ＝N
ΔΦR ＋r Δt ·Δt ＝N ΔΦR ＋r ＝NBS
R ＋r
，选项A 错误，选项B 正确；
外力做功的平均功率等于电路消耗的电功率，即P ＝U 2有R ＋r ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫E m 22·1
R ＋r ＝N 2B 2S 2ω22（R ＋r ）
，选项
C 正确；从图示位置开始计时，t ＝0时，e ＝E m ＝NBSω，故感应电动势随时间按余弦规律变化，即e ＝NBSωcos ωt ，选项
D 错误．。