第十一章 交变电流 传感器-【导与练】2024高考物理一轮复习高中总复习第1轮课时作业（旧教材，人教版）

第1节　交变电流的产生和描述 课时作业 基础巩固 一、选择题 1.(2021·浙江6月选考,5)如图所示,虚线是正弦交流电的图象,实线是另一交流电的图象,它们的周期T和最大值Um相同,则实线所对应的交流电的有效值U满足(　D　) A.U= B.U= C.U> D.U< 解析:因虚线是正弦交流电的图象,则该交流电的有效值为U有效= =,由题图可知,在任意时刻,实线所对应的交流电的瞬时值都不大于虚线表示的正弦交流电的瞬时值,则实线所对应的交流电的有效值小于虚线表示的正弦交流电的有效值,则U<,故选D。 2.一手摇交流发电机线圈在匀强磁场中匀速转动。转轴位于线圈平面内,并与磁场方向垂直。产生的交变电流i随时间t变化关系如图所示,则(　C　) A.该交变电流频率是0.4 Hz B.该交变电流有效值是0.8 A C.t=0.1 s时,穿过线圈平面的磁通量最小 D.该交变电流瞬时值表达式是i=0.8sin 5πt A 解析:该交变电流周期为T=0.4 s,则频率f==2.5 Hz,选项A错误;该交变电流最大值是 0.8 A,有效值为 A=0.4 A,选项B错误;t=0.1 s时,感应电流最大,则此时穿过线圈平面的磁通量最小,选项C正确;因ω=2πf=5π rad/s,该交变电流瞬时值表达式是i=0.8sin 5πt A,选项D错误。 3.一线圈在变化的磁场中转动,线圈产生的电动势随时间的变化规律如图所示,Em为已知,则线圈电动势的有效值为(　B　) A.Em B.Em C.Em D.Em 解析:由题图知,一个周期的前T为正弦交流电,后T 为直流电,在这两段时间内让此电动势加在电阻R上产生的热量分别为Q1=×,Q2=×,应用电动势的有效值概念有Q1+Q2=T,解得E=Em,故选B。 4.(2021·北京卷,5)一正弦式交变电流的it图象如图所示。下列说法正确的是(　C　) A.在t=0.4 s时电流改变方向 B.该交变电流的周期为0.5 s C.该交变电流的表达式为i=2cos(5πt)A D.该交变电流的有效值为A 解析:在t=0.4 s时电流最大,电流方向不变,A错误;该交变电流的周期为0.4 s,B错误;ω==5π,故该交变电流的表达式为i= 2cos(5πt)A,C正确;该交变电流的有效值为 A,D错误。 5.(2021·天津卷,3)如图所示,闭合开关后,R=5 Ω的电阻两端的交流电压为u=50sin 10πt V,电压表和电流表均为理想交流电表,则(　C　) A.该交流电周期为0.02 s B.电压表的读数为100 V C.电流表的读数为10 A D.电阻的电功率为1 kW 解析:由题中交流电压的表达式,可知该交流电的周期T== s= 0.2 s,选项A错误;电压表的读数为交流电压的有效值,即U= V= 50 V,选项B错误;由欧姆定律可知,电流表的读数为I== A=10 A,选项C正确;电阻的电功率为P=IU=10×50 W=500 W,选项D错误。 6.(2023·山西太原月考)如图所示,一半径为L的导体圆环位于纸面内,O为圆心。环内两个圆心角为90°的扇形区域内分别有匀强磁场,两磁场的磁感应强度的大小均为B,方向相反且均与纸面垂直。导体杆OM可绕O转动,M端通过滑动触点与圆环良好接触,在圆心和圆环间连有电阻R,不计圆环和导体杆的电阻,当杆OM以角速度ω逆时针匀速转动时,理想电流表的示数为(　A　) A. B. C. D. 解析:杆OM切割磁感线产生的电动势E=BL2ω,杆OM切割磁感线时产生的感应电流I=,设电流的有效值为I有效,则RT=2×I2R·T,解得I有效=,故A正确。 二、非选择题 7.如图所示,交流发电机的矩形金属线圈abcd的边长ab=cd=50 cm, bc=ad=30 cm,匝数n=100,线圈的总电阻r=10 Ω,线圈位于磁感应强度B=0.050 T的匀强磁场中,线圈平面与磁场方向平行。线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F(集流环)焊接在一起,并通过电刷与阻值R=90 Ω的定值电阻连接。现使线圈绕过bc边和ad边中点且垂直于磁场的转轴OO′以角速度ω=400 rad/s 匀速转动。电路中的其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。求: (1)线圈中感应电流的最大值; (2)线圈转动过程中电阻R的热功率; (3)从线圈经过图示位置开始计时,经过周期时间通过电阻R的电 荷量。 解析:(1)线圈产生感应电动势的最大值 Em=nBωab·bc=300 V, 根据闭合电路欧姆定律可知, 线圈中感应电流的最大值Im=, 解得Im=3.0 A。 (2)通过电阻R的电流的有效值I=, 线圈转动过程中电阻R的热功率P=I2R, 解得P=405 W。 (3)根据法拉第电磁感应定律有 =N=N, 根据闭合电路欧