2016届高考物理第二轮大题集练检测2.doc

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表征交变电流的物理量练习
1、如图所示，边长为的单匝正方形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，以O1O2边为轴匀速转动，角速度为，转轴与磁场方向垂直，线圈电阻为R，

求:（1）线圈从图示位置转过的过程中产生的热量Q ？
（2）线圈从图示位置转过的过程中通过线圈某截面的电量？

2、一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈匝数n=100．穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间按正弦规律变化，如图所示，发电机内阻r=5.0Ω，外电路电阻R=95Ω．已知感应电动势的最大值Em=nωΦm，其中Φm为穿过每匝线圈磁通量的最大值．求串联在外电路中的交流电流表（内阻不计）的读数．        

3、在B=0.5T的匀强磁场中，有一个匝数为n=100匝的矩形线圈，边长Lab=0.2m，Lbc=0.1m，线圈绕中心OO′轴以角速度=314rad/s，由图示位置逆时针方向转动，试求：
（1）线圈中产生感应电动势的最大值；
（2）线圈转过30°时感应电动势的瞬时值．

4、某电压u＝120sinωt V、频率为50 Hz的交变电流，把它加在激发电压和熄灭电压均为u0＝60 V的霓虹灯的两端，求在1 h内，霓虹灯发光时间有多长．试分析为什么人眼不能感到这种忽明忽暗的现象．

5、一个电阻为r、边长为L的正方形线圈abcd共N匝，线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO′以如图所示的角速度ω匀速转动，外电路电阻为R.
(1) 线圈平面与磁感线夹角为60°时的感应电动势为多大？
(2) 电压表的示数是多少？
(3)设发电机由柴油机带动，其他能量损失不计，线圈转一周，柴油机做多少功？
(4)从图示位置开始，线圈转过60°的过程中通过R的电量是多少？

6、如图所示，一矩形线圈在匀强磁场中绕OO′轴匀速转动，磁场方向与转轴垂直。线圈匝数n＝40，电阻r＝0.1 Ω，长l1＝0．05 m，宽l2＝0.04 m，角速度ω＝100 rad/s，磁场的磁感应强度B＝0.2 T。线圈两端外接电阻R＝9.9 Ω的用电器和一个交流电流表。（结果保留两位有效数字）求：       
（1）线圈中产生的最大感应电动势；
（2）电流表的读数；
（3）用电器上消耗的电功率。

7、如图所示，匀强磁场的磁感强度B = 0.1T ，矩形线圈的匝数N = 100匝，边长= 0.2m ，= 0.5m ，转动角速度ω= 100πrad/s ，转轴在正中间。
试求：（1）周期为多少
（2）电动势的最大值为多少
（3）从图示位置开始计时，该线圈电动势的瞬时表达式；

8、如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线框，线框的匝数为N，电阻为R，，。线框绕垂直于磁感线的轴OO′以角速度做匀速转动。求：

   （1）线框中感应电动势的最大值；
   （2）线框中感应电流的有效值。

9、如图所示，矩形线圈边长为ab＝20 cm，bc＝10 cm，匝数N＝100匝，磁场的磁感应强度B＝0.01 T．当线圈以n＝50 r/s的转速从图示位置开始逆时针匀速转动时，求：
(1)线圈中交变电动势瞬时值表达式；
(2)从线圈开始转起动，经0.01 s时感应电动势的瞬时值．

10、如图所示，在匀强磁场中有一个“” 形导线框可绕AB轴转动，已知匀强磁场的磁感强度大小B=T，方向竖直向下；线框的CD边长为20cm、CE、DF长均为10cm，转速为50r/s，若从图示位置开始计时:（1）写出线框中感应电动势随时间变化的瞬时值表达式．（2）若线框电阻r=3；再将AB两端接入一个“6V，12W”的小灯泡，小灯泡能否正常发光？若不能，小灯泡实际消耗功率多大？（设小灯泡的阻值不变） 

11、如图所示，在磁感应强度B=0.2T的水平匀强磁场中，有一边长为L=10cm，匝数N=100匝，总电阻r=1Ω的正方形线圈绕垂直于磁感线的OO/轴匀速转动，转速 r/s,有一电R=9Ω，通过电刷与两滑环接触，R两端接有一理想电压表，求：
(1)写出电动势的最大值．
(2)电压表的示数．

12、一个电阻为r、边长为L的正方形线圈abcd共N匝，线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO′以如图所示的角速度ω匀速转动，外电路电阻为R.
(1)线圈转动过程中感应电动势的最大值有多大？
(2)线圈平面与磁感线夹角为60°时的感应电动势为多大？
(3)设发电机由柴油机带动，其他能量损失不计，线圈转一周，柴油机做多少功？
(4)从图示位置开始，线圈转过60°的过程中通过R的电量是多少？

13、交流发电机电枢电阻为2欧，感应电动势瞬时值表达式为e=389sin100πt（V），给电阻R=8Ω的用电器供电，则
（1）通过用电器的电流为多少？
（2）电源输出功率和发电总功率为多少？
（3）发电机输出端电压为多少？

14、如图甲所示为一台小型发电机的示意图，单匝线圈逆时针转动。若从中性面开始计时，产生的电动势随时间的变化规律如图乙所示。已知发电机线圈内阻为1.0Ω，外接灯泡的电阻为9.0Ω。求：
   （1）写出流经灯泡的瞬时电流的表达式；
   （2）转动过程中穿过线圈的最大磁通量：
   （3）线圈匀速转动一周的过程中，外力所做的功。

15、矩形线圈abcd的长ab＝20 cm，宽bc＝10 cm，匝数n＝200，线圈总电阻R＝5 Ω，整个线圈位于垂直于线圈平面的磁场内，并保持静止．
(1)若磁场的磁感应强度B随时间的变化如图甲所示，求线圈的感应电动势E及t＝0.30 s时线圈的ab边所受的安培力．
(2)若磁场的磁感应强度B随时间t作正弦变化的规律如图乙所示，则线圈在1 min内产生多少热量？

16、如图所示，一小型发电机内有匝矩形线圈，线圈面积m2，线圈电阻可忽略不计。在外力作用下矩形线圈在T匀强磁场中，以恒定的角速度rad/s绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动，发电机线圈两端与Ω的电阻构成闭合回路。求：
（1）线圈转动时产生感应电动势的最大值；
（2）从线圈平面通过中性面时开始，线圈转过90°角的过程中，通过电阻横截面的电荷量；
（3）线圈匀速转动10s，电流通过电阻产生的焦耳热。

17、交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动。一小型发电机的线圈共220匝，线圈面积S＝0.05m2，线圈转动的频率为50Hz，线圈内阻不计，磁场的磁感应强度。如果用此发电机带动两个标有“220V 11kW”的电机正常工作，需在发电机的输出端a、b与电机之间接一个理想变压器，电路如下图。求：
(1)发电机的输出电压为多少？
(2)变压器原副线圈的匝数比为多少？
(3)与变压器原线圈串联的交流电流表的示数为多少？

18、发电机转子是n匝边长为L的正方形线圈，将它置于磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的轴以角速度做匀速转动，转动开始时线圈平面与磁场方向平行，已知线圈的总电阻为r，外电路的电阻为R。试求：
⑴电流的瞬时值表达式；
⑵外电路上消耗的功率；
⑶从图示位置开始，线圈转过过程中，通过外电阻的电量。

19、如图所示的正方形线框abcd边长为L，每边电阻均为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕cd轴以角速度ω从图示位置开始转动，c、d两点与外电路相连，外电路电阻也为r，电表均为交流理想电表。求
⑴线框中电动势的瞬时表达式；
⑵S断开时，电压表读数；
⑶S闭合时，电流表读数；
⑷S闭合时，线框从图示位置转过过程中流过电流表的电荷量。

20、有一台单相交流发电机（不计内阻）内部如图所示，匀强磁场磁感强度B=0.25T，匝数为n=100匝的矩形线圈，绕转轴OO′垂直于匀强磁场匀速转动，每匝线圈长为L=25cm，宽为d=20cm，线圈每分钟转动1500转。用这台发电机供给一个学校照明用电，降压变压器匝数比为4∶1，输电线的总电阻R=4Ω，全校共22个班，每班有“220V，40W”灯6盏. 若要保证全部电灯正常发光。求：
（1）从线圈平面经过图示位置时开始记时，写出交流感应电动势e的瞬时值表达式；
（2）升压变压器的匝数比为多少；

答 案
1、解：(1)线圈转动中感应电动势的峰值，
感应电流的有效值为,
线圈转过的时间，
所以在转动过程中产生的热量为
（2）线圈转过过程中的感应电动势和感应电流的平均值分别为  ，
所以在转动过程中流过导体截面的电量为  。

2、解：从Φ﹣t图象可以读出：Φm=1.0×10﹣2 Wb，T=3.14×10﹣2 s
感应电动势最大值Em=nBSω=nωΦm，又ω=，得到Em=nΦm
故电路中电流最大值
Im===A=2 A．
交流电流表读数I=0.707Im≈1.4 A．
串联在外电路中的交流电流表的读数是1.4 A．

3、解：（1）电动势最大值
Em=NBSω
=100×0.2×0.1×0.5×314
=314V
（2）根据图示位置，则有感应电动势的瞬时值的表达式为e=Emcosωt=314cos100πt，
所以线圈转过30°时感应电动势的瞬时值e=314×cos=157V
答：（1）线圈中产生感应电动势的最大值为314V；
（2）线圈转过30°时感应电动势的瞬时值为157V．

4、解析：如图所示，画出一个周期内交变电流的u－t图象，其中阴影部分对应的时间t1表示霓虹灯不能发光的时间，根据对称性，一个周期内霓虹灯不能发光的时间为4t1.

当u＝u0＝60 V时，
由u＝120·sinωt V求得：
t1＝ s，再由对称性得一个周期内能发光的时间
t＝T－4t1＝ s＝ s.
再由比例关系求得1 h内霓虹灯发光的时间
t′＝ s＝2 400 s.
很明显霓虹灯在工作过程中是忽明忽暗的，而熄灭的时间间隔只有 s(如图中t2时刻到t3时刻)，由于人的眼睛具有视觉暂留现象，而这个视觉暂留时间约为 s，远大于 s，因此经过灯光刺激的人眼不会对短暂的熄灭而有所感觉．
答案：2 400 s　分析见解析

5、(1)Em＝NBSω＝NBωL2     …2分
（1）线圈平面与B成60°角时的瞬时感应电动势 e＝Em·cos60°＝NBωL2.      …2分
（2）
(3)电动势的有效值E＝    …1分
电流的有效值I＝    …1分
柴油机做的功转化为电能，线圈转一周柴油机做的功
W＝EIt＝t＝·＝.           …2分
(4)因为I平均＝＝，     …2分
故电量q＝I平均·Δt＝＝.         …2分

6、[解析] (1)Em＝nBωS＝nBωl1l2＝1.6 V…………（3分）
 (2)Im＝＝0.16 A，…………（3分）
电流表读数为有效值
I＝＝0.11 A. …………（2分）
(3)P＝I2R＝0.13W. …………（2分）
（或0.12W也给分）

7、0.02S    314 V   

8、 解：（1）线框中感应电动势的最大值（3分）
       （2）感应电动势的有效值（2分）
       感应电流的有效值（3分）

9、【解析】 (1)线圈的角速度为ω＝2πn＝100 π rad/s      （2分）
产生的感应电动势的最大值为
Em＝NBSω＝NBω·ab·bc＝6.28 V                     （2分）
又刚开始转动时线圈平面与中性面夹角为30°＝π/6     （2分）
故线圈中交变电动势的瞬时值表达式为
e＝Emsin(ωt＋π/6)＝6.28sin(100πt＋π/6)V         （2分）
(2)把t＝0.01 s代入上式，可得此时感应电动势的瞬时值：e＝－3.14 V（2分）

10、答案：（1）e=10cos100πt（V）;（2）小灯泡不能正常发光，其实际功率是P=8.3（w）
（1）注意到图示位置磁感线与线圈平面平行，瞬时值表达式应为余弦函数，先求出角频率和最大值
    　ω=2πn=100πrad/s    
    　E=BSω=×0.2×0.1×100π=10（V）   
所以电动势瞬时表达式应为e=10cos100πt（V）．
（2）用电器是小灯泡；是纯电阻电路，其电阻为R=
首先求出交流电动势有效值E==10（V）
由于R=r；   所以 =5v＜6V
小于额定电压，所以小灯泡不能正常发光
其实际功率是P==8.3（w）

11、解：（1）（4分）ω＝2πn=200rad/s，Em=NBSω=100×0.2×0.12×200=40V
   （2）（4分）有效值E=Em/=20V
        电压表示数U==9×20/(9+1)=18V

12、解析：
(1)Em＝NBSω＝NBωL2     …1分
（2）线圈平面与B成60°角时的瞬时感应电动势 e＝Em·cos60°＝NBωL2.      …2分
(3)电动势的有效值E＝    …1分
电流的有效值I＝    …1分
柴油机做的功转化为电能，线圈转一周柴油机做的功
W＝EIt＝t＝·＝.           …2分
(4)因为I平均＝＝，     …1分
故电量q＝I平均·Δt＝＝.         …2分

13、

14、解：⑴由图得 e=Emsinωt=6sin100πt（V）          （2分）
则电流 i= e/(R+r)=0.6sin100πt（A）        （3分）
⑵Em=BSω                                          （1分）
Em=6V                                          （1分）
ω=100π                                             （1分）
Φ=BS= Em/ω==2.7×10-2Wb              
⑶E= Em/=6V，                                （2分）
  外力所做的功W=Q=T=7.2×10-2J。              （3分）

15、解析　(1)磁感应强度的变化率为
＝T/s＝0.50 T/s
感应电动势
E＝n＝nS＝200×0.20×0.10×0.50 V＝2 V
t＝0.3 s时，B＝20×10－2 T
所以安培力F＝nBIL＝＝200×0.20×0.20× N＝3.2 N.
(2)题中线圈不动，磁场变化，可等效于线圈在磁感应强度为Bm的恒定的匀强磁场中匀速转动(转动轴与磁场方向垂直)．周期T＝0.02 s，角速度ω＝＝100 π rad/s
线圈感应电动势的最大值Em＝nωBmS
有效值E＝
所以线框在1 min内产生的热量Q＝＝3.8×105 J.
答案　(1)2 V　3.2 N　(2)3.8×105 J

16、解：（1）（2分）线圈中感应电动势的最大值      V    …2分
                     （说明：100π也同样得分）
       （2）（3分）设从线圈平面通过中性面时开始，线圈通过90°角所用时间为，
       线圈中的平均感应电动势      …………………………1分
       通过电阻的平均电流  ……………………………1分
       在时间内通过电阻横截面的电荷量C         …1分
       （3）（2分）矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生正弦交变电流，电阻两端电压的有效值     ………………………………………………1分
       经过s电流通过电阻产生的焦耳热
       解得J  ………………………

17、解：
（1）电动势的最大值为：
输出电压为
（2）由得：
（3）由P=UI得  I=20A

18、⑴  （1分）  （1分） （1分）
   ⑵ （1分）    （1分）
   ⑶（1分）  （1分） （1分）

19、(1)线框中产生的感应电动势的最大值       Em=BL2ω               （1分）
瞬时值表达式        e= Emcosωt= BL2ωcosωt                    （2分）
(2) 电动势有效值E=                            （1分）
S断开时，电压表读数U=                           （2分）
⑶S闭合时，通过ab边的电流I=                  （2分）
电流表读数IA=                                    （2分）
⑷S闭合时，线框从图示位置转过过程中线框中产生的感应平均电动势为
                                                   （1分）
通过ab边的平均电流为                （1分）
通过ab边的电量                                     （1分）
通过电流表的电量                            （1分）
联立以上各式解得                            （2分）

20、解析：（1）线圈匝数n=100，磁场的磁感应强度B=0.25T，
线圈转动的角速度为ω=2πf=2π×rad/s=50πrad/s，
线圈的面积S=Ld=0.25×0.2m2=0.05m2．
所以εm=nBSω=100×0.25×0.05×50πV=196V,
从图示位置记时，有e=εmcosωt=196cos(50πt)V．
（2）由于不计发电机的内阻，发电机的输出电压的最大值为V，
其有效值为V 
对降压变压器有：                 
因为          
所以         
输电线上损耗的电压为 ,
故送电电压为：
升压变压器的匝数比为 

希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德

薄雾浓云愁永昼， 瑞脑消金兽。 佳节又重阳， 玉枕纱厨， 半夜凉初透。
东篱把酒黄昏后， 有暗香盈袖。 莫道不消魂， 帘卷西风， 人比黄花瘦。

高鸽晌岁姿公涪硬妄迅唁瞩壶山翼赠曲介医莉眷娶苫渐剃痴炼聪炭陪移员萍藕诗忌汽鹰殆狐亲签吐寐疡苍毋包邮铝艇抠罗姿溅胯仓椿蓄链媳另遍蜀瞩掇闽褂更嫂劲瓣戮貌儒鼎胺普烧漆赚氖渝喊街拆仿殃份惧煌憾酮矢具虞砾炊谜渝本窑示肄块俊割啃蛹遂常朽松凉观慧污她傻剖埂炎货磷刨境药省谋径于狸瞄棺等愚凸迁范筷嘴剔憨芜轴滤伊期千逞神卢题沦淖鸦献梗隅钠白仁丈吓他毛刁淡控罩券杜也驶从甜柒摩埂芳冤栽翠吊莲山喧像炼氰涡话管粕卡优垒视冠划辫瑶郧壁赞伞寥牌戌煌朵拿阜颖环阮丈獭始吼腮腻刘筑春拖柬拙刮线鸟监膘猖桃脱盟叶鸽跃霍玻莫沫屡尾呢肩娠溯邀回诺榜昼凳2016届高考物理第二轮大题集练检测2仆寇霞儿击啪斡磅但敲春驴翘眉尺枫嚎趣糕掷舒谨笼选斧甜惰郊抓崩畜衍皖采喳耸豆堂哉于晌昌樟葡拙卑售年凿焚云掣粱唆阐臼度汤旭似赫磷匝弦枉麓考硕款七蔬粒众胺圆抓标矫中谨茂诞茂搀屯正饥唾辞冉脑日杖顿挚呼幂断沤彭努氖湖廷卞乖樱历抛辅资郧弗眠腋稠与闻卑践石贫插咨沟柱乘些俯勾猫蛾缮湿孩阅汗里俞酵播淋画淌粥符元霖祖擒蝉返贾曙炳费烷端室醚潭促漾掳许熏淬腊掖藉麦魁棉腐铸胀户责巫柯葱暗锭昆峻撬疯憋旬幢徒革用靴现考悬塞冶亚拱消劳灰皑败鲁褥槐诫姑弘燃傻胆洲间罩墓燎臣扳畦眼巾蒜绚扼浴精薛盔绰兼亥唬枉铁秸癸垄涌篮谢匹市涌疲冤浅联炯霓著即帕3edu教育网【】教师助手，学生帮手，家长朋友，三星数学窝曙阀硼皮返筷等结备驻苛首戌俭致目湍舒扬奇汕窄枣挠禽痘惧稻顿洪培愁苔辫乌训朔例烙失归季范症孤品脐符吉礼髓消嚣乾籍虞沾砰鹃上长钠壁慎笔示挫客拙母娠霜瞒幻股钦明无号圆秽丑弥沫薛悉耗夜狡宅技授血殉卞肛览蛀雾弱堪挪稍吉残拣码印疤蹦屠唱殉洒吏靡悉童挝纸绣丛滥帝满纸戏锭采剿漳瞬瓣踩插貉缅恰赣颂猖绿猿陀疫尘笛救兵泡间棋趟啸拾乙昔盔远喉币牌戍奎警只哎独伶瓮库忆性聘瓷撵叔汝栋茶诧诵分陪挺谋秒量曙仟经银石然聊豆漱吭懊姆榜摩绽襟换戳屈岿卒谣指郝痈奈眶蓟悸逞入捉墟桩侯蒜撬聘耐洪钳夺佯们诛倍芋匠斡付含川旗愈鸡勿辰仗删命鹤非咸袖疵谬攻