2017-2018學(xué)年高中物理 暑假作業(yè) 交變電流的產(chǎn)生與描述 新人教版選修3-2.doc

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交變電流的產(chǎn)生與描述 一、單選題 1.如圖甲所示為一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)構(gòu)造的示意圖,線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的正弦規(guī)律圖象如圖乙所示。發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)電阻為1.0Ω,外接燈泡的電阻為9.0Ω。則( ) A.在t=0. 0ls的時(shí)刻,穿過線圈磁通量為零 B.瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式為e=6sin50πt (v) C.電壓表的示數(shù)為6V D.通過燈泡的電流為0. 6A 2.交流發(fā)電機(jī)在工作時(shí)電動(dòng)勢(shì)為,若將發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速提高一倍,同時(shí)將電樞所圍面積減小一半,其他條件不變,則其電動(dòng)勢(shì)為( ) A. B. C. D. 3.對(duì)于如圖所示的電流i隨時(shí)間t作周期性變化的圖象,下列說法中正確的是( ) A.電流大小變化,方向不變,是直流電 B.電流大小、方向都變化,是交流電 C.電流最大值為0.2A,周期為0.02s D.電流大小變化,方向不變,不是直流電,是交流電 4.好多同學(xué)家里都有調(diào)光電燈、調(diào)速電風(fēng)扇,過去是用變壓器來實(shí)現(xiàn)的,缺點(diǎn)是成本高、體積大、效率低,且不能任意調(diào)節(jié)燈的亮度或電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速.現(xiàn)在的調(diào)光燈、調(diào)速電風(fēng)扇是用可控硅電子元件來實(shí)現(xiàn)的,如圖所示為經(jīng)一雙向可控硅調(diào)節(jié)后加在電燈上的電壓,即在正弦交流電的每個(gè)二分之一周期內(nèi),前周期被截去,調(diào)節(jié)臺(tái)燈上旋鈕可以控制截去的多少,從而改變電燈上的電壓,那么現(xiàn)在電燈上的電壓為( ) A. B. C. D. 5.在如圖(a)的電路中,電阻R2=6R1,D1、D2為理想二極管,當(dāng)輸入圖(b)的正弦交流電時(shí),電壓表的示數(shù)為( ) A. B. C. D. 6.如圖甲、乙分別表示兩種電壓的波形,其中圖甲所示電壓按正弦規(guī)律變化,下列說法正確的是( ) A.圖甲表示交流電,圖乙表示直流電 B.兩種電壓的有效值都是311V C.圖甲所示電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u=220sin100πt V D.圖甲電壓經(jīng)原、副線圈匝數(shù)比為10:1的理想變壓器變壓后,功率比為1:1 7.如圖甲所示,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)n=10匝的閉合矩形線圈繞軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)軸O1O2垂直于磁場(chǎng)方向,線圈電阻為5Ω,從圖甲所示位置開始計(jì)時(shí),通過線圈平面的磁通量隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示,則( ) A.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中消耗的電功率為10π2W B.在t=0.2s時(shí),線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零,且電流改變一次方向 C.所產(chǎn)生的交變電流感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e=10πsin5πtV D.線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過90時(shí)穿過線圈的磁通量變化最快 8.兩矩形線圈分別在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t的變化關(guān)系分別如圖中甲、乙所示,則下列說法正確的是( ) A.兩交變電流的頻率之比f甲:f乙=1:2 B.兩交變電流的電動(dòng)勢(shì)有效值之比E甲:E乙=3:1 C.t=1s時(shí),兩線圈中的磁通量的變化率均為零 D.t=1s時(shí),兩線圈均處在與中性面垂直的位置上 9.實(shí)驗(yàn)室某單匝矩形金屬線圈,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直磁場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng),線圈中磁通量φ隨時(shí)間t變化的情況如圖所示。已知線圈的電阻為10Ω,則下列描述中正確的是( ) A.線圈產(chǎn)生的交流電的電動(dòng)勢(shì)有效值為31.4V B.此交流電1分鐘內(nèi)電流的方向改變600次 C.在0.05~0.1s時(shí)間內(nèi),通過線圈某一橫截面的電荷量為0.2C D.一個(gè)周期內(nèi)電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為19.7J 10.如圖所示,當(dāng)交流電源的電壓為220V,頻率為50Hz時(shí),三只燈泡L1、L2、L3亮度相同.若保持交流電源的電壓不變,只將其頻率改變?yōu)?00Hz,則( ) A.L1、L2、L3亮度都比原來亮 B.只有L1的亮度都比原來亮 C.只有L2的亮度都比原來亮 D.只有L3的亮度都比原來亮 二、多選題 11.如圖所示,有矩形線圈面積為S.匝數(shù)為n,整個(gè)線圈內(nèi)阻為r,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中繞OO′軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng),外電路電阻為R.當(dāng)線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過90的過程中,下列說法正確的是( ) A.磁通量的變化量為 B.平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 C.電阻R所產(chǎn)生的焦耳熱為 D.通過電阻R的電量值為 12.一交流電流的圖象如圖3所示,由圖可知( ) A.用電流表測(cè)該電流,其示數(shù)為 B.該交流電流的頻率為0.01Hz C.該交流電流通過10Ω電阻時(shí),電阻消耗的電功率為1000W D.該交流電流即時(shí)值表達(dá)式為 13.一矩形線圈,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向并位于線圈平面的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng),線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖所示,則下列說法中正確的是( ) A.t1和t3時(shí)刻穿過線圈的磁通量為零 B.t1和t3時(shí)刻穿過線圈的磁通量的變化率為零 C.線圈平面從與磁場(chǎng)方向平行的時(shí)刻開始計(jì)時(shí) D.每當(dāng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e變換方向時(shí),穿過線圈的磁通量的絕對(duì)值都最大 三、計(jì)算題 14.如圖甲為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)的原理圖,其矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),線圈的匝數(shù)、電阻,線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)與電阻連接,電阻,與并聯(lián)的交流電壓表為理想電表.在時(shí)刻,線圈平面與磁場(chǎng)方向平行,穿過每匝線圈的磁通量隨時(shí)間按圖乙所示正弦規(guī)律變化.求: （1）.交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)最大值; （2）.電路中電壓表的示數(shù); （3）. 上的熱功率. 15.如圖所示,ab長(zhǎng)為L(zhǎng), ad長(zhǎng)為1,匝數(shù)為N匝的矩形線圈.線圈總電阻r,外電路電阻R.磁感應(yīng)強(qiáng)度B.線圈繞垂直于磁感線的OO軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng).求: （1）.從此位置開始計(jì)時(shí),它的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式. （2）.R上消耗的電功率. （3）.當(dāng)從該位置轉(zhuǎn)過90過程中,通過導(dǎo)體橫截面的電荷量. 16、某興趣小組設(shè)計(jì)了一種發(fā)電裝置，如圖所示。在磁極和圓柱狀鐵芯之間形成的兩磁場(chǎng)區(qū)域的圓心角α均為π，磁場(chǎng)均沿半徑方向。匝數(shù)為N的矩形線圈abcd的邊長(zhǎng)ab＝cd＝l、bc＝ad＝2l。線圈以角速度ω繞中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，bc和ad邊同時(shí)進(jìn)入磁場(chǎng)。在磁場(chǎng)中，兩條邊所經(jīng)過處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B、方向始終與兩邊的運(yùn)動(dòng)方向垂直。線圈的總電阻為r，外接電阻為R。求： (1)線圈切割磁感線時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小Em； (2)線圈切割磁感線時(shí)，bc邊所受安培力的大小F； (3)外接電阻上電流的有效值I。 參考答案 一、單選題 1.答案：D 解析：試題分析:在t=0.0ls的時(shí)刻,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零,此時(shí)穿過線圈磁通量最大;因?yàn)門=0.02s,,瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式為;電動(dòng)勢(shì)有效值為6V,電路中的電流;電壓表讀數(shù)為。選項(xiàng)D正確。 2.答案：C 解析：發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式為,而,當(dāng)角速度加倍而面積減半時(shí), 不變,故正確答案是C. 3.答案：A 解析：由圖象可知：電流的大小變化，方向始終為正，不發(fā)生變化變，所以是直流電，電流最大值為0.2A，周期為0.01s，所以A正確，BCD錯(cuò)誤． 故選A 考點(diǎn)：本題主要考查了交流電的定義以及讀圖的能力， 點(diǎn)評(píng)：電流的大小和方向都隨時(shí)間成周期性變化的電流為交流電，由圖象可以看出電流的最大值和周期． 4.答案：A 解析：此圖象所示電壓與正弦半波電壓等效,因此,燈上電壓為. 5.答案：C 6.答案：D 7.答案：A 8.答案：C 9.答案：B 10.答案：C 二、多選題 11.答案：BD 12.答案：CD 13.答案：BCD 三、計(jì)算題 14.答案：（1）.交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的最大值,而,,所以.由圖線可知: ,,. （2）.電動(dòng)勢(shì)的有效值,. （3）. 上的熱功率為 15.答案：（1）. （2）. （3）. 16、【解析】(1)因?yàn)榇艌?chǎng)的方向是輻向的，則線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，bc和ad邊總是垂直切割磁感線，其兩邊的運(yùn)動(dòng)速度：v＝ω① bc和ad邊同時(shí)切割相當(dāng)于兩電源串聯(lián)， Em＝2NB2lv＝4NBlv② 聯(lián)立①②兩式解得Em＝2NBl2ω③ (2)線圈中的感應(yīng)電流大小恒定，方向做周期性變化，電流Im＝④ 又由F＝NBIm2l＝2NBIml⑤ 聯(lián)立③④⑤解得F＝。 (3)一個(gè)周期內(nèi)，產(chǎn)生電流的時(shí)間t＝T⑥ 根據(jù)交流電有效值的定義有Q＝IRt＝I2RT⑦ 聯(lián)立③④⑥⑦解得I＝。 【答案】(1)2NBl2ω (2) (3)