高中物理 第5章 交變電流 第1節(jié) 交變電流課時作業(yè) 新人教版選修3-2
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交變電流 基 礎(chǔ) 夯 實 一、選擇題(1~4題為單選題,5、6題為多選題) 1.(遼寧錦州市2014~2015學年高二下學期期末)如圖所示,屬于交流電的是( C ) 解析:交流電是指電流的方向隨時間做周期性變化的電流;由圖可知,符合條件的只有C。 2.(四川省資陽中學2015~2016學年高二下學期期中)如圖所示,面積均為S的線圈均繞其對稱軸或中心軸在勻強磁場B中以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動,能產(chǎn)生正弦交變電動勢e=BSωsinωt的圖是( A ) 解析:由題意可知,只有A圖在切割磁感線,導致磁通量在變化,從而產(chǎn)生正弦交變電動勢e=BSωsinωt,而BCD圖均沒有導致磁通量變化,故A正確,BCD錯誤,故選A。 3.(煙臺二中2014~2015學年高二檢測)如圖所示為演示交變電流產(chǎn)生的裝置圖,關(guān)于這個實驗,正確的說法是( C ) A.線圈每轉(zhuǎn)動一周,指針左右擺動兩次 B.圖示位置為中性面,線圈中無感應(yīng)電流 C.圖示位置ab邊的感應(yīng)電流方向為a→b D.線圈平面與磁場方向平行時,磁通量變化率為零 解析:線圈在磁場中勻速轉(zhuǎn)動時,在電路中產(chǎn)生周期性變化的交變電流,線圈經(jīng)過中性面時電流改變方向,線圈每轉(zhuǎn)動一周,有兩次通過中性面,電流方向改變兩次,指針左右擺動一次。線圈處于圖示位置時,ab邊向右運動,ab邊的感應(yīng)電流方向為a→b;線圈平面與磁場方向平行時,ab、cd邊垂直切割磁感線,線圈產(chǎn)生的電動勢最大,也可以這樣認為,線圈平面與磁場方向平行時,磁通量為零,但磁通量的變化率最大。 4.(南京金陵中學2014~2015學年高二檢測)處在勻強磁場中的矩形線圈abcd,以恒定的角速度繞ab邊轉(zhuǎn)動,磁場方向平行于紙面并與ab垂直,在t=0時刻,線圈平面與紙面重合(如圖所示),線圈的cd邊離開紙面向外運動,若規(guī)定由a→b→c→d→a方向的感應(yīng)電流方向為正,則能反映線圈中感應(yīng)電流I隨時間t變化的圖象是下圖中的( C ) 解析:分析交變電流的圖象問題應(yīng)注意圖線上某一時刻對應(yīng)線圈在磁場中的位置,將圖線描述的變化過程對應(yīng)到線圈所處的具體位置是分析本題的關(guān)鍵,線圈在圖示位置時磁通量為零,但感應(yīng)電流為最大值;再由楞次定律可判斷線圈在轉(zhuǎn)過90的過程中,感應(yīng)電流方向為正,故選項C正確。 5.線圈在勻強磁場中轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的電動勢e=10sin(20πt)V,則下列說法正確的是( AB ) A.t=0時,線圈平面位于中性面 B.t=0時,穿過線圈的磁通量最大 C.t=0時,導線切割磁感線的有效速率最大 D.t=0.4s時,e有最大值10V 解析:由電動勢的瞬時值表達式可知計時從線圈位于中性面時開始,所以t=0時,線圈平面位于中性面,磁通量為最大,但此時導線速度方向與磁感線平行,切割磁感線的有效速率為零,A、B正確,C錯誤。當t=0.4s時,e=10sin(20πt)=10sin(20π0.4)V=0,D錯誤。 6.(呼和浩特二中2014~2015學年高二期末)如圖所示,矩形線圈abcd在勻強磁場中可以分別繞垂直于磁場方向的軸P1和P2以相同的角速度勻速轉(zhuǎn)動,當線圈平面轉(zhuǎn)到與磁場方向平行時( AC ) A.線圈繞P1轉(zhuǎn)動時的電流等于繞P2轉(zhuǎn)動時的電流 B.線圈繞P1轉(zhuǎn)動時的電動勢小于繞P2轉(zhuǎn)動時的電動勢 C.線圈繞P1和P2轉(zhuǎn)動時的電流的方向相同,都是a→d→c→b D.線圈繞P1轉(zhuǎn)動時dc邊受到的安培力大于繞P2轉(zhuǎn)動時dc邊受到的安培力 解析:產(chǎn)生正弦交變電流的條件是軸和磁感線垂直,與軸的位置和線框形狀無關(guān),轉(zhuǎn)到圖示位置時產(chǎn)生的電動勢E具有最大值Em=nBSω由歐姆定律I=可知此時I相等,故A對,B錯。由右手定則可知電流為a→d→c→b,故C對。cd邊受的安培力F=BLcdI,故F一樣大,D錯。 二、非選擇題 7.(青州市實驗中學2014~2015學年高二下學期期中)有一10匝正方形線框,邊長為20cm,線框總電阻為1Ω,線框繞OO′軸以10πrad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動,如圖所示垂直于線框平面向里的勻強磁場的磁感應(yīng)強度為0.5T。問: (1)該線框產(chǎn)生的交變電流電動勢最大值、電流最大值分別是多少? (2)線框從圖示位置轉(zhuǎn)過60時,感應(yīng)電動勢的瞬時值是多大? (3)寫出感應(yīng)電動勢隨時間變化的表達式。 答案:(1)6.28V 6.28A (2)5.44V (3)e=6.28sin10πt(V) 解析:(1)交變電流電動勢最大值為Em=nBSω=100.50.2210πV=6.28V,電流的最大值為Im=Em/R=6.28A (2)線框轉(zhuǎn)過60時,感應(yīng)電動勢E=Emsin60=5.44V (3)由于線框轉(zhuǎn)動是從中性面開始計時的,所以瞬時值表達式為e=Emsinωt=6.28sin10πt(V) 能 力 提 升 一、選擇題(1~3題為單選題,4、5題為多選題) 1.矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動,從中性面開始轉(zhuǎn)動180角過程中,平均感應(yīng)電動勢和最大感應(yīng)電動勢之比為( B ) A. B. C.2π D.π 解析:線圈從中性面轉(zhuǎn)過180角過程中,磁通量的變化為ΔΦ=Φ2-Φ1=BS-(-BS)=2BS,平均感應(yīng)電動勢===,最大感應(yīng)電動勢Em=NBSω,則平均感應(yīng)電動勢和最大感應(yīng)電動勢之比為。 2.一臺發(fā)電機的結(jié)構(gòu)示意圖如圖甲所示,其中N、S是永久磁鐵的兩個磁極,它們的表面呈半圓柱面形狀。M是圓柱形鐵芯,鐵芯外套有一矩形線圈,線圈繞鐵芯M中心的固定轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動。磁極與鐵芯之間的縫隙中形成方向沿半徑的輻向磁場。若從圖甲所示位置開始計時,此時電動勢為正值,圖乙中能正確反映線圈中的感應(yīng)電動勢e隨時間t的變化規(guī)律的是( D ) 解析:由于磁場為沿半徑的輻向磁場,可以認為磁感應(yīng)強度的大小不變,線圈始終垂直切割磁感線,所以產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小不變,由于每個周期磁場方向要改變兩次,所以產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的方向也要改變兩次,選項D正確。 3.在垂直于紙面向里的有界勻強磁場中放置了矩形線圈abcd。線圈cd邊沿豎直方向且與磁場的右邊界重合,線圈平面與磁場方向垂直。從t=0時刻起,線圈以恒定的角速度ω=繞cd邊沿如圖所示的方向轉(zhuǎn)動,規(guī)定線圈中電流沿abcda方向為正方向,則從t=0到t=T時間內(nèi),線圈中的電流i隨時間t變化的圖像是圖中的( B ) 解析:t=0時線圈位于中性面處,i=0,故選項C、D錯誤;t=0后的內(nèi),線圈的有效面積減小,穿過線圈的磁通量減少,由楞次定律知線圈內(nèi)的電流流向adcba,與規(guī)定的正方向相反,故選項A錯誤,選項B正確。 4.(安徽寧國2015~2016學年高二聯(lián)考)單匝線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動,穿過線圈的磁通量Φ隨時間t的關(guān)系圖象如圖所示,則( AC ) A.在t=0時刻,線圈中磁通量最大,感應(yīng)電動勢最小 B.在t=110-2s時刻,感應(yīng)電動勢最小 C.在210-2s時刻,感應(yīng)電動勢為零 D.在0~210-2s時間內(nèi),線圈中感應(yīng)電動勢的平均值為零 解析:在t=0時刻,線圈中磁通量最大,感應(yīng)電動勢最小,A正確。在t=110-2s時刻,磁通量最小,感應(yīng)電動勢最大,B錯誤。在t=210-2s時刻,磁通量最大,感應(yīng)電動勢為零,C正確,在0~210-2s時間內(nèi),==≠0,D錯誤。 5.一個矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動,穿過線圈的磁通量隨時間的變化圖像如圖所示,則下列說法中正確的是( BC ) A.t=0時,線圈平面與中性面平行 B.t=0.01s時,穿過線圈平面的磁通量的變化率最大 C.t=0.02s時,線圈中有最大感應(yīng)電動勢 D.t=0.025s時,線圈中有最大感應(yīng)電流 解析:當Φ=Φmsinωt時,感應(yīng)電動勢e=Emcosωt,當t=0時,Φ=0,線圈平面與中性面垂直,線圈中有最大的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流,此類時刻還有0.01s、0.02s、0.03s,而感應(yīng)電動勢最大時,磁通量的變化率也最大。t=0.025s時,感應(yīng)電動勢為零,故選項B、C正確。 二、非選擇題 6.(揭陽2015~2016學年高二檢測)如圖所示為演示用的手搖發(fā)電機模型,勻強磁場磁感應(yīng)強度B=0.5T,線圈匝數(shù)n=50,每匝線圈面積為0.48m2,轉(zhuǎn)速為150rad/min,在勻速轉(zhuǎn)動過程中,從圖示位置開始計時。 (1)寫出交變感應(yīng)電動勢瞬時值的表達式。 (2)畫出e-t圖線。 答案:(1)e=188sin5πt(V) (2)見解析圖 解析:(1)當線圈平面經(jīng)過中性面開始計時,則線圈在時間t內(nèi)轉(zhuǎn)過角度ωt,于是感應(yīng)電動勢瞬時值e=Emsinωt,其中Em=nBSω,由題意知n=50,B=0.5T,ω=rad/s=5πrad/s,S=0.48m2,Em=nBSω=500.50.485πV≈188V,所以e=188sin5πt(V)。 (2)根據(jù)交流電的函數(shù)表達式畫圖線時,最大值是正弦圖線的峰值,由縱軸上的刻度值標出,交流電的周期與正弦圖線的周期相對應(yīng),ω=,而周期由時間軸上的刻度值標出,T==0.4s,e-t圖線如圖所示。- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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