《2019年高中物理课时达标训练八第3章第2节交变电流是怎样产生的含解析鲁科版选修3_22019053.wps》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019年高中物理课时达标训练八第3章第2节交变电流是怎样产生的含解析鲁科版选修3_22019053.wps（8页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、交变电流是怎样产生的 一、单项选择题 1关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流，以下说法中错误的是( ) A线圈平面每经过中性面一次，感应电动势方向改变一次 B线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次 C线圈平面经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次 D线圈转动一周，感应电动势和感应电流方向都要改变两次 2.线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电流如图所示，由图可知( ) A在 t1和 t3时刻，线圈处于中性面位置 B由图可知线圈转动是在中性面开始计时的 C从 t1到 t4线圈转过的角度为 弧度 D若从 0 时刻到 t4时刻经过 0.02 s，则在 1 s 内交变电流的方向改变
2、50次 3图中闭合线圈都在匀强磁场中绕虚线所示的固定转轴匀速转动，不能产生正弦式交变 电流的是( ) 4交流发电机在工作时的电动势 eEmsin t。若将线圈匝数、线圈面积都提高到原来 的两倍，其他条件不变，则电动势变为( ) Ae2Emsin t Be4Emsin t 1 1 Ce Emsin t De Emsin t 2 4 5长为 a、宽为 b 的矩形线圈，在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，绕垂直于磁场的 OO 轴以恒定的角速度 旋转。设 t0 时，线圈平面与磁场方向平行，则此时的磁通量和磁通量 的变化率分别是( ) A0,0 B0，Bab 1 Bab C. ，0 DBab，Bab 2
3、二、多项选择题 6已知一台交流发电机电枢中产生的交变电动势为 eEmcos t，如果要将交变电动势 的有效值提高一倍，而交流电的周期不变，可采取的方法是( ) A将磁感应强度增加一倍，其他条件不变 B将电枢转速提高一倍，其他条件不变 C将磁感应强度增加一倍，线圈的面积缩小一半，其他条件不变 D将线圈的面积增加一倍，其他条件不变 7一个匝数 N100 匝的平面线圈所包围的面积 S0.02 m2，在磁感应强度 B0.5 T 的 匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴以角速度100 rad/s 匀速转动时，在线圈中产生交流电， 若自线圈通过中性面时开始计时，那么选项中能够反映线圈中感应电动势随时间变化的图象是
4、 ( ) 8如图所示，abcd 为一边长为 L、匝数为 N 的正方形闭合线圈，绕对称轴 OO匀速转动， 角速度为 。空间中只有 OO左侧存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为 B。若闭合 线圈的总电阻为 R，则( ) 2 A线圈中电动势的有效值为 NBL2 2 1 B线圈中电动势的最大值为 NBL2 2 C在线圈转动一圈的过程中，线圈中有一半时间没有电流 1 D当线圈转到图中所处的位置时，穿过线圈的磁通量为 BL2 2 三、非选择题 9.如图所示为演示用的手摇发电机模型，匀强磁场磁感应强度 B0.5 T，线圈匝数 n 50，每匝线圈面积 0.48 m2，转速 150 r/min，在匀速转动过
5、程中，从图示位置开始计时。 2 (1)写出交变感应电动势瞬时值的表达式； (2)画出 e t 图线。 10如图所示，交流发电机的矩形线圈 abcd 中，abcd50 cm，bcad30 cm，匝数 n 100，线圈电阻 r0.2 ，外电阻 R4.8 。线圈在磁感应强度 B0.05 T 的匀强磁场中 绕垂直于磁场的转轴 OO匀速转动，角速度 100 rad/s。 (1)求线圈中产生的感应电动势的最大值； (2)若从线圈位于图示位置开始计时，写出感应电流的瞬时值表达式； (3)交流电压表和电流表的示数各为多少？ (4)此发电机的功率为多少？ (5)从图示位置起转过 90的过程中，平均感应电动势为多
6、大？通过导线横截面的电荷量 为多少？ (6)从图示位置起转过 90的过程中，外力做的功为多少？线圈上产生的焦耳热为多少？ 3 参考答案 1解析：选 B 线圈平面经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次， 故一周内，电动势和电流方向改变两次，A、C、D 正确，B 错误。 2解析：选 B 线圈过中性面时，磁通量最大，但其变化率为零，所以电动势为零，电 3 流为零，且电流的方向要发生变 化；从 t1到 t4线圈转过了 弧度，转动一圈线圈两次经过 2 中性面，电流方向变化两次，1 s 内线圈转动 50转，感应电流方向改变 100 次，B 正确，A、 C、D 错误。 3解析：选 C A、B
7、 选项中闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场且过线圈平面的转轴匀 速转动，满足产生正弦式交变电流的条件，能产生正弦式交变电流；C 选项中转轴平行于磁场， 转动过程中，穿过线圈的磁通量始终为零，故 C 中不能产生正弦式交变电流；D 选项中虽然只 有一半线圈在磁场中，但是始终有一边切割磁感线按照正弦规律产生感应电动势，且一边出时， 另一边恰好入，保证转动过程中感应电动势连续按照正弦规律变化。 4解析：选 B 电动势最大值表达式 EmnBS，n、S 变为原来的两倍，则最大值变为 4Em，B 正确。 5解析：选 B 实际上，线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴转动时，产生交变电动势 e EmcostBabco
8、st。当 t0 时，cost1，虽然磁通量 0，但是电动势有最大 值 EmnBab，根据法拉第电磁感应定律 En ，可知当电动势为最大值时，对应的磁通 t 量的变化率也最大，即 Em(t )maxBab，B 正确。 5解析：选 B 将额定电压为 60 V 的用电器接在理想变压器的输出端，在闭合开关后， 用电器正常工作，已知交流电压表和交流电流表(均为理想电表)读数分别为 220 V 和 2.2 A， 根据功率公式可以求出用电器消耗的功率为 132 W，A 错误；再根据变压器变压公式和变流公 U1 n1 I1 n2 式可知， 和 ，联立可求得通过原线圈的电流的有效值为 0.6 A，B 正确；由于
9、电流 U2 n2 I2 n1 表显示的是有效值，因此通过副线圈电流的最大值为 2.2 2 A，C 错误；根据变压器的变压公 式可知，变压器原、副线圈的匝数比为 n1n2113，D 错误。 Em 2 6解析：选 AD 电动势的最大值为 EmNBS，则有效值为 E NBS，由于交流 2 2 电的周期不变，则电枢转速 n 应不变，A、D 正确，B 错误；将磁感应强度增加一倍，线圈的面 积缩小一半，其他条件不变时，有效值不会发生变化，C 错误。 7解析：选 BD 线圈产生的电动势的最大值为 EmNBS100 V，所以电动势瞬时值 表达式为 eEmsint100sin 100t V，电流的正方向可以选顺
10、时针为正，也可以选 逆时针为正，故电动势随时间变化的图象为 B 或 D，A、C 错误，B、D 正确。 4 1 Em 2 8解析：选 BD 最大值 Em NBL2，有效值 E NBL2，A 错误，B 正确；在线 2 2 4 圈转动的过程中，线圈始终有一半在磁场中运动，不会有一半时间没有电流，C 错误；图中所 1 示位置中， 穿过线圈的磁通量为 BL2，D 正确。 2 9解析：(1)从线圈平面经过中性面开始计时，则线圈在时间 t 内转过角度 t，于是感 应电动势瞬时值 eEmsin t 其中 EmnBS 由题意知 n50，B0.5 T 2 150 rad/s5 rad/s 60 S0.48 m2
11、则 EmnBS188 V 所以 e188sin 5t V (2)根据交流电的方程画图线时，最大值是正弦图线的峰值，由纵轴上的刻度值标出，交 2 2 流电的频率与正弦图线的周期相对应， ，而周期由时间轴上的刻度值标出，T T 0.4 s e t 图线如图所示。 答案：(1)e188sin 5t V (2)见解析图 10解析：(1)设 abl1，bcl2，由感应电动势的最大值 EmnBl1l2235.5 V (2)根据闭合电路欧姆定律得感应电流的最大值 Em Im 47.1 A Rr 在图示位置时，电流有最大值，由感应电流的瞬时值表达式 iImcos t 代入数据得 i47.1cos 100t A
12、 Im (3)感应电流的有效值 I 33.3 A 2 则路端电压的有效值 UIR159.8 V 故交流电压表的示数为 159.8 V，电流表的示数为 33.3 A。 (4)感应电动势的有效值 5 Em E 166.5 V 2 所以发电机的功率 PIE5 544.5 W (5)平均电动势为 BS 2 En n nBl1l2150 V t / 2 通过导线横截面的电荷量为 E 2 qIt 0.15 C Rr (6)外力通过克服安培力做功，将其他形式的能转化为电能，所以有 WW 电IEtIE 27.7 J 2 线圈上产生的焦耳热为 QI2rtI2r 1.11 J 2 答案：(1)235.5 V (2)i47.1cos 100t A (3)159.8 V 33.3 A (4)5 544.5 W (5)150 V 0.15 C (6)27.7 J 1.11 J 6 7