1、同步 2015年人教版高中物理选修 2-1第四章 4.1练习卷与答案（带解析） 选择题 （ 2015 邢台模拟）如图 1所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图 2中曲线 a、 b所示，则（ ） A两次 t=0时刻线圈平面均与中性面垂直 B曲线 a、 b对应的线圈转速之比为 3： 2 C曲线 a表示的交变电动势频率为 25Hz D曲线 b表示的交变电动势有效值为 10V 答案： BC 试题分析：根据图象可分别求出两个交流电的最大值以及周期等物理量，然后进一步可求出其瞬时值的表达式以及有效值等 解： A、在 t=0时刻，线圈一定
2、处在中性面上；故 A错误； B、由图可知， a的周期为 410-2s； b的周期为 610-2s，则由 n= 可知，转速与周期成反比， 故转速之比为： 3： 2；故 B正确； C、曲线 a的交变电流的频率 f= =25Hz；故 C正确； D、曲线 a、 b对应的线圈转速之比为 3： 2， 曲线 a表示的交变电动势最大值是 15V， 根据 Em=nBS得曲线 b表示的交变电动势最大值是 10V， 则有效值 为 U= =5 V；故 D错误； 故选： BC 点评：本题考查了有关交流电描述的基础知识，要根据交流电图象正确求解最大值、有效值、周期、频率、角速度等物理量 （ 2014 肇庆二模）一线圈在磁
3、场中转动产生的正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示由图可知（ ） A该交流电的电压瞬时值的表达式为 u=100sin50t（ V） B 0.01s末线圈处于中性面的位置 C该交流电电压的有效值为 100 V D若将该交流电压加在阻值为 R=100的电阻两端，则电阻消耗的功率为50W 答案： AD 试题分析：根据图象可知交流电的最大值以及周期等物理量，然后进一步可求出其瞬时值的表达式以及有效值等 解： A、由图可知， T=410-2s，故 f= =25Hz， =2f=50rad/s，所以其表达式为u=100sin（ 50t） V，故 A正确； B、 0.01秒末感应电动势最大，而磁通量为零，
4、线圈处于与中性面垂直的位置故 B错误； C、由图象可知交流电的最大值为 Um=100V，因此其有效值为： U=50 V，故C错误； D、若将该交流电压加在阻值为 R=100的电阻两端，则电阻消耗的功率 P=50W，故 D正确； 故选： AD 点评：本题考查了有关交流电描述的基础知识，要根据交流电图象正确求解最大值、有效值、周期、频率、角速度等物理量，同时正确书写交流电的表达式 （ 2014 西安二模）一交流电流的图象如图所示，由图象可知，该交流电流（ ） A.通过 1电阻时，电阻两端的电压为 10 V B.频率为 50Hz C.通过 10电阻时，电阻消耗的电功率为 1000W D.瞬时时值表达
5、式为 i=10 sin200t（ A） 答案： CD 试题分析：由图象知电流的最大值、周期，从而得出有效值、频率和角速度， 根据电功率的公式求解 电阻消耗的电功率，注意求电功率时电压和电流用有效值 解： A、由图象知交变电流最大值 Im=10 A，所以交变电流有效值 I=10A，根据欧姆定律得：通过 1电阻时，电阻两端的电压为 U=IR=10V，故A错误； B、由图象知周期为 T=0.01s，频率为周期的倒数，即 f= =100Hz，故 B错误； C、通过 10电阻时，电阻消耗的电功率 P=I2R=1000W，故 C正确； D、角速度 =2f=200 rad/s，交变电流最大值 Im=10 A
6、，所以瞬时值表达式 i=10 sin200t（ A），故 D正确； 故选： CD 点评：本题考查了根据图象得出有用物理信息的能力，从图象可以直接得出周期、峰值，知道周期与频率的关系，正弦交变电流最大值与有效值的关系 （ 2014 贵阳一模）一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示由图可知（ ） A该交流电的电压瞬时值的表达式为 u=100sin（ 25t） V B该交流电的频率为 40Hz C该交流电的电压的有效值为 141.4V D若将该交流电压加在阻值 R=100的电阻两端，则电阻消耗的功率时 50W 答案： D 试题分析：根据图象可知交流电的最大值以及周期等物理量，然后进一步可求出其瞬
7、时值的表达式以及有效值等 解：由图象可知交流电的最大值为 100V，因此其有效值为： ，所以 R消耗的功率为： ，故 C错误， D正确； 由图可知， T=410-2s，故 ， =2f=50rad/s，所以其表达式为u=100sin（ 50t） V，故 AB错误 故选 D 点评：本题考查了有关交流电描述的基础知识，要根据交流电图象正确求解最大值、有效值、周期、频率、角速度等物理量，同时正确书写交流电的表达式 （ 2014 淮南二模）图甲是小型交 流发电机的示意图，两极 M、 N间的磁场可视为水平方向的匀强磁场图中电表均为理想交流电表，内阻不计的矩形线圈绕垂直于磁场方向的水平轴 OO沿逆时针方向匀
8、速转动，矩形线圈通过滑环接一理想变压器，滑动触头 P上下移动时可改变变压器副线圈的输出电压，副线圈接有可调电阻 R，从图示位置开始计时，发电机线圈中产生的交变电动势随时间变化的图象如图乙所示，以下判断正确的是（ ）A电压表的示数为 10 V B在 0.01s末时刻发电机线圈平面与磁场方向垂直 C若滑动触头 P的位置向上移动、 R不变时，电流表读数将减小 D 若滑头 P的位置不变、 R不变时，而把发电机线圈的转速增大一倍，则变压器的输入功率将增大到原来的 4倍 答案： D 试题分析：由题图乙可知交流电电流的最大值、周期，电流表的示数为有效值；当线圈平面与磁场方向平行，感应电动势最大，则穿过线圈的
9、磁通量变化最快，由动态分析判断电流表的读数变化 解： A、由图乙知交流电电压峰值为 V，则电压表的示数为有效值，即 U=10V，故 A错误； B、在 0.01s末，感应电动势最大，此时线圈平面与磁场方向平行故 B错误； C、若滑动触头 P的位置向上移动，原线圈的匝数减小，根据 知， 副线圈的电压增大，电阻 R不变，则副线圈电流增大，从而得知原线圈电流增大，电流表示数增大故 C错误； D、若滑头 P的位置不变、 R不变时，而把发电机线圈的转速增大一倍，根据Em=nBS知，电动势的峰值变为原来的 2倍，原线圈的电压变为原来的 2倍，则副线圈的电压变为原来的 2倍，根据 知，变压器输出功率变为原来的
10、4倍，则输入功率变为原来的 4倍故 D正确 故选： D 点评：本题考查交变电流的产生及变压器的应用，要注意明确电流表示数、机器铭牌上所标的电流值、电压值等均为有效值知道变压器原副线圈电压比、电流比与匝数比的关系，知道输入功率与输出功率相等 （ 2014 榕城区三模）矩形线圈的面积为 S，匝数为 n，在磁感应强度为 B的匀强磁场中，绕垂直于磁场的轴 OO以角速度 匀速转动当转到线圈平面与磁场垂直的图示位置时（ ） A线圈中的电动势为 nBS B线圈中的电动势为 0 C穿过线圈的磁通量为 0 D穿过线圈的磁通量变化率最大 答案： B 试题分析：图示时刻线框四边都不切割磁感线，不产生感应电动势线圈与
11、磁场垂直，根据公式 =BS求出磁通量根据法拉第电磁感应定律分析磁通量的变化率 解： A、 B、图示时刻线框的四边都不切割磁感线，不产生感应电动势，即线圈中的电动势为 0故 A错误， B正确 C、图示时刻线框与磁场垂直，磁通量最大，为 =BS故 C错误 D、图示位置线圈中的电动势为 0，根据法拉第电磁感应定律 E=n 可知穿过线圈的磁通量变化率为 0故 D错误 故选： B 点评：本题要能根据线圈各边速度方向，判断线圈是否产生感应电动势，只有线圈切割 磁感线时才产生感应电动势，并掌握磁通量公式 =BS （ 2014 潍坊模拟）如图所示，匀强磁场的磁感应强度 T单匝矩形线圈面积 S=1m2，电阻不计
12、，绕垂直于磁场的轴 OO匀速转动线圈通过电刷与一理想变压器原线圈相接， 为交流电流表调整副线圈的滑动触头 P，当变压器原、副线圈匝数比为 1： 2时，副线圈电路中标有 “36V， 36W”的灯泡正常发光以下判断正确的是（ ） A电流表的示数为 lA B矩形线圈产生电动势的有效值为 18V C从矩形线圈转到中性面开始计时，矩形线圈电动势随时间的变化规律V D若矩形线圈转速增大，为使灯泡仍能正常发光，应将 P适当下移 答案： BC 试题分析：由小灯泡正常发光，得到变压器的输出电压和输出电流，然后结合变压比公式和变流比公式求解变压器的输入电压和电流，最后结合发电机的电动势公式 e=NBSsint分析
13、 解： A、小灯泡正常发光，故变压器的输出电流为： I2= ；根据变流比公式： ，解得： I1=2A；故 A错误； B、小灯泡正常发光，故变压器的输出电压为 36V，根据变压比公式 ，解得： U1=18V；故矩形线圈产生电动势的有效值为 18V；故 B正确； C、矩形线圈产生电动势的最大值为 18 V，根据公式 Em=NBS，解得： =；故从矩形线圈转到中性面开始计时，矩形线圈电动势随时间的变化规律 e=Emsint= V；故 C正确； D、若矩形线圈转速增大，根据公式 Em=NBS，感应电动势的最大值增加，故有效值也增加；为使灯泡仍能正常发光，应该减小变压比，故应将 P 适当上移；故 D错误
14、； 故选： BC 点评：本题关键是明确交流发电机的瞬时值、有效值、最大值的区别和求解方法，同时要结合变压器的变压比和变流比公式列式求解 （ 2014 红桥区二模）一个矩形线圈的匝数为 N匝，线圈面积为 S，在磁感强度为 B的匀强磁场中以 的角度绕垂直磁感线的轴匀速转动，开始时，线圈平面与磁场平行，对于它产生的交变电动势，下列判断正确的是（ ） A瞬时表达式为 e=NBSsint B有效值为 NBS C平均值为 NBS D频率为 2 答案： C 试题分析：矩形线圈在磁感应强度为 B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向以角速度 匀速转动，线圈内产生的是交流电由 f= ，可求出频率大小； 线圈产生电动势的最
15、大值 Em=NBS，有效值等于最大值 ；根据角速度，及线圈与磁场平行开始转动，从而可确定感应电动势的瞬时表达式 解： A、矩形线圈在磁感应强度为 B的匀强磁场中绕平行于磁场方向以角速度匀速转动，线圈内产生的是交流电，则产生电动势的最大值 Em=nBS，所以感应电动势的瞬时表达式为 e=NBScost，故 A错误； B、线圈中产生电动势的最大值 Em=nBS，则有效值为 NBS，故 B错误； C、根据法拉第电磁感应定律， = = = NBS，故 C正确； D、由 f= ，又 = ；则有 f= ，故 D错误； 故选： C 点评：本题考查了交流电的峰值和有效值、周期和频率的关系，并掌握瞬时表达式如何
16、确定，注意线圈开始转动的位置 （ 2015 北京）图是一正弦式交变电流的电压图象从图象可知电压的最大值和周期分别为（ ） A 20V， 0.01 s B 20 V， 0.01 s C 20V， 0.02 s D 20 V， 0.02 s 答案： C 试题分析：由交流电的图象的纵坐标的最大值读出电压的最大值，由横坐标读出周期 解：根据图象可知该交流电的电压最大值是 Um=20V，周期 T=0.02s，故 C正确 故选： C 点评：根据交流电 u-t图象读出交流电的最大值、周期及任意时刻电压的大小是基本能力比较简单 （ 2014 深圳二模）一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的感应
17、电动势 e随时间 t的变化规律如图所示，下列说法正确的有（ ） A t1时刻线圈位于中性面 B t2时刻通过线圈的磁通量最大 C电动势的有效值为 D一个周期内交变电流的方向改变一次 答案： AC 试题分析：矩形线圈中产生正弦式电流，当线圈通过中性面时，磁通量最大，感应电动势为零，电动势方向发生改变而当线圈与磁场平行时，磁通量为零，感应电动势最大，磁通量的变化率最大一个周期内交变电流的方向改变两次 解： A、 t1时刻感应电动势为零，线圈通过中性面，磁通量最大，线圈位于中性面，故 A正确； B、由图 t2时刻，感应电动势为最大值，通过线圈的磁通量为零，故 B错误； C、电动势的有效值为 故 C正确； D、一个周期内交变电流的方向改变两次故 D错误； 故选： AC 点评：本题考查交变电流产生过程中，感应电动 势与磁通量、磁通量变化率的关系，关键抓住两个特殊位置：线圈与磁场垂直位置，及线圈与磁场平行位置
