届高考物理第二轮复习方案之电学(新课标版)15.doc

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2014届高考物理第二轮复习方案之电学（新课标版）15

1.如图中各图面积均为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=BSωsinωt的图是（）

2.如图所示，矩形线框置于竖直向下的磁场中，通过导线与灵敏电流表相连，线框在磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，图中线框平面处于竖直面内，下述说法正确的是（）

A．因为线框中产生的是交变电流，所以电流表示数始终为零

B．线框通过图中位置瞬间，穿过线框的磁通量最大

C．线框通过图中位置瞬间，通过电流表的电流瞬时值最大

D．若使线框转动的角速度增大一倍，那么通过电流表电流的有效值也增大一倍

3.面积为S的两个电阻相同的线圈,分别放在如图所示的磁场中,图甲中是磁感应强度为B0的匀强磁场,线圈在磁场中以周期T绕OO′轴匀速转动,图乙中磁场变化规律为,从图示位置开始计时,则（）

A.两线圈的磁通量变化规律相同

B.两线圈中感应电动势达到最大值的时刻不同

C.经相同的时间t（t＞T）,两线圈产生的热量相同

D.从此时刻起,经T/4时间,流过两线圈横截面的电荷量相同

4．一台电风扇的额定电压为交流220V。

在其正常工作过程中，用交流电流表测得某一段时间内的工作电流I随时间t的变化如图2所示。

这段时间内电风扇的用电量为（　　）

图2

A．3.9×10－2度 B．5.5×10－2度

C．7.8×10－2度 D．11.0×10－2度

5．有一不动的矩形线圈abcd，处于范围足够大的可转动的匀强磁场中，如图3所示。

该匀强磁场是由一对磁极N、S产生，磁极以OO′为轴匀速转动。

在t＝0时刻，磁场的方向与线圈平行，磁极N开始离开纸面向外转动，规定由a→b→c→d→a方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流I随时间t变化的图线是（　　）

图3

图4

6．一台发电机的结构示意图如图5所示，其中N、S是永久磁铁的两个磁极，它们的表面呈半圆柱面形状。

M是圆柱形铁芯，铁芯外套有一矩形线圈，线圈绕铁芯M中心的固定转轴匀速转动。

磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径的辐向磁场。

若从图示位置开始计时电动势为正值，图6中能正确反映线圈中感应电动势e随时间t变化规律的是（　　）

图5

图6

7．一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如下图甲所示．已知发电机线圈内阻为5.0Ω，现外接一只电阻为95.0Ω的灯泡，如图乙所示，则（　　）

A．电压表的示数为220V

B．电路中的电流方向每秒钟改变50次

C．灯泡实际消耗的功率为484W

D．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2J

解析：

电动势的有效值为E＝V＝220V，所以电流的有效值I＝＝A＝2.2A，所以电压表的示数为U＝IR＝2.2×95.0V＝209V，选项A错；交流电的频率为f＝＝50Hz，每个周期内电流方向改变2次，故每秒钟内电流方向改变100次，选项B错；灯泡实际消耗的功率为P灯＝I2R＝2.22×95.0W＝459.8W，故选项C错；发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Q＝I2rt＝2.22×5.0×1J＝24.2J，选项D对．

答案：

D

8．如右图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T，转轴O1O2垂直于磁场方向，线圈电阻为2Ω.从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60°角时的感应电流为1A．那么（　　）

A．线圈消耗的电功率为4W

B．线圈中感应电流的有效值为2A

C．任意时刻线圈中的感应电动势为e＝4cost

D．任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ＝sint

解析：

线圈转动角速度ω＝，线圈平面从与磁场方向平行开始计时，当转过60°时，电流的瞬时值为i＝Imcos60°＝1A⇒Im＝2A，正弦交变电流有效值I＝＝A，B项错；线圈消耗的功率P＝I2R＝4W，A项正确；由欧姆定律可知，感应电动势最大值Em＝ImR＝4V，所以瞬时值表达式为e＝4cost，C项正确；通过线圈的磁通量Φ＝Φmsinωt＝Φmsint，由感应电动势的最大值Em＝BSω＝Φm×⇒Φm＝

解两式得Φ＝sint＝sint，D项错．

答案：

AC

9．如图10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，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是（　　）

A．在图中t＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零图10

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V

10.如图11所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T，转轴O1O2垂直于磁场方向，线圈电阻为2Ω。

从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60°时的感应电流为1A。

那么（　　）

A．线圈消耗的电功率为4W

B．线圈中感应电流的有效值为2A图11

C．任意时刻线圈中的感应电动势为e＝4cost

D．任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ＝sint

11.如图所示为一个小型旋转电枢式交流发电机的原理图,其矩形线圈的长度ab=0.25m,宽度bc=0.20m,共有n=100匝,总电阻r=

1.0Ω,可绕与磁场方向垂直的对称轴OO′转动.线圈处于磁感应强度B=0.40T的匀强磁场中,与线圈两端相连的金属滑环上接一个“3.0V1.8W”的灯泡,当线圈以角速度ω匀速转动时,小灯泡消耗的功率恰好为1.8W.（不计转动轴与电刷的摩擦,结果保留两位有效数字）

（1）求线圈转动的角速度ω;

（2）线圈以上述角速度转动100周过程中发电机产生的电能为多少?

12.下图甲是交流发电机模型示意图．在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO′转动，由线圈引出的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕OO′转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路．下图乙是线圈的主视图，导线ab和cd分别用它们的横截面来表示．已知ab长度为L1,bc长度为L2，线圈以恒定角速度ω逆时针转动．（只考虑单匝线圈）

（1）线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达式；

（2）线圈平面处于与中性面成φ0夹角位置时开始计时，如上图丙所示，试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式；

（3）若线圈电阻为r，求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热．（其它电阻均不计）

解析：

（1）矩形线圈abcd转动过程中，只有ab和cd切割磁感线，设ab和cd的转动速度为v，则

v＝ω·①

在t时刻，导线ab和cd因切割磁感线而产生的感应电动势均为

E1＝BL2v⊥②

由图可知，v⊥＝vsinωt③

则整个线圈的感应电动势为

e1＝2E1＝BL1L2ωsinωt.④

（2）当线圈由题图丙位置开始运动时，在t时刻整个线圈的感应电动势为

e2＝BL1L2ωsin（ωt＋φ0）⑤

（3）由闭合电路欧姆定律可知

I＝⑥

这里E为线圈产生的电动势的有效值

E＝＝⑦

则线圈转动一周在R上产生的焦耳热为

QR＝I2RT⑧

其中T＝⑨

于是QR＝πRω（）2.⑩

答案：

（1）e1＝BL1L2ωsinωt

（2）e2＝BL1L2ωsin（ωt＋φ0）

（3）πRω（）2

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