2019-2020年高中物理 3.2交變電流是怎樣產(chǎn)生的知能優(yōu)化訓(xùn)練 魯科版選修3-2.doc

2019-2020年高中物理 3.2交變電流是怎樣產(chǎn)生的知能優(yōu)化訓(xùn)練 魯科版選修3-21下列說法不正確的是()A交流發(fā)電機(jī)是把其他形式的能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置B交流發(fā)電機(jī)是把電能轉(zhuǎn)變成其他形式能的裝置C交流發(fā)電機(jī)中電樞和磁極不管誰轉(zhuǎn)動，只要轉(zhuǎn)動，就稱為轉(zhuǎn)子，只要不動，就稱為定子D交流發(fā)電機(jī)利用的是電磁感應(yīng)原理解析：選B.交流發(fā)電機(jī)是利用線圈在磁場中轉(zhuǎn)動，引起電磁感應(yīng)現(xiàn)象形成電流，將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能交流發(fā)電機(jī)的內(nèi)部是由轉(zhuǎn)子和定子組成的，轉(zhuǎn)動的為轉(zhuǎn)子，不動的為定子故選項(xiàng)A、C、D正確，B錯誤2. 一線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動，在圖3212所示的位置時()圖3212A穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率最小B穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率最大C穿過線圈的磁通量最小，磁通量的變化率最大D穿過線圈的磁通量最小，磁通量的變化率最小解析：選C.當(dāng)線框平面平行于磁感線時，磁通量最小，但E最大，即最大3某交流發(fā)電機(jī)正常工作時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為eEmsint，若線圈匝數(shù)減為原來的一半，而轉(zhuǎn)速增為原來的2倍，其他條件不變，則產(chǎn)生的電動勢的表達(dá)式是()AeEmsintBe2EmsintCe2Emsin2t DeEmsin2t解析：選D.線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的固定軸(該軸與線圈在同一平面內(nèi))勻速轉(zhuǎn)動，從中性面開始計時時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢是按正弦規(guī)律變化的，其最大值EmNBS.當(dāng)線圈匝數(shù)N、轉(zhuǎn)速n發(fā)生變化時，感應(yīng)電動勢的最大值也可能發(fā)生變化，由EmNBS，角速度與轉(zhuǎn)速的關(guān)系為2n得，當(dāng)N、n2n時，2，EmNBSBS(22n)NBS，即EmEm，故eEmsin2t，故D選項(xiàng)正確4(xx年江蘇南通調(diào)研)某交流發(fā)電機(jī)給燈泡供電，產(chǎn)生正弦式交變電流的圖象如圖3213所示，下列說法中正確的是()圖3213A交變電流的頻率為0.02 HzB交變電流的瞬時值表達(dá)式為i5cos50t AC在t0.01 s時，穿過交流發(fā)電機(jī)線圈的磁通量最大D若發(fā)電機(jī)線圈電阻為0.4 ，則其產(chǎn)生的熱功率為5 W解析：選D.由圖象可知交變電流的周期為0.02 s，頻率為50 Hz，A錯誤；因100，則瞬時值表達(dá)式i5cos100tA，B錯；當(dāng)t0.01 s時，感應(yīng)電流最大，則穿過線圈的磁通量為零，C錯；電流的有效值I A，PI2R()20.4 W5 W，所以D對5如圖3214所示，勻強(qiáng)磁場B0.1 T，所用矩形線圈的匝數(shù)N100，邊長ab0.2 m，bc0.5 m，以角速度100 rad/s繞OO軸勻速轉(zhuǎn)動當(dāng)線圈平面通過中性面時開始計時，求： (1)線圈中感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式(2)由t0至t過程中的平均電動勢值圖3214解析：(1)感應(yīng)電動勢的瞬時值eNBSsin t，由題可知S0.20.5 m20.1 m2，EmNBS1000.10.1100 V314 V，所以e314 sin100t V.(2)用EN計算t0至t過程中的平均電動勢為： ENN，即ENBS，代入數(shù)值得E200 V.答案：(1)e314sin100t V(2)200 V一、單項(xiàng)選擇題1圖3215中，哪些情況線圈中不能產(chǎn)生交流電()圖3215解析：選A.線圈轉(zhuǎn)動過程中磁通量發(fā)生改變時，才能產(chǎn)生交流電，A項(xiàng)中磁通量不變，故A項(xiàng)不能產(chǎn)生2一個矩形線框的面積為S，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，從線圈平面與磁場垂直的位置開始計時，轉(zhuǎn)速為n轉(zhuǎn)/秒，則()A線框產(chǎn)生交變電動勢的最大值為nBSB線框產(chǎn)生交變電動勢的有效值為nBS/2C從開始轉(zhuǎn)動經(jīng)過周期，線框中的平均感應(yīng)電動勢為2nBSD感應(yīng)電動勢瞬時值表達(dá)式為e2nBSsin2nt解析：選D.轉(zhuǎn)速為n轉(zhuǎn)/秒，則角速度為2n，根據(jù)感應(yīng)電動勢的最大值公式EmNBS可以知道，電動勢的最大值為2nBS，有效值為最大值的，即為nBS，所以A、B錯從線圈平面與磁場垂直的位置開始計時，感應(yīng)電動勢瞬時值表達(dá)式為eBSsint2nBSsin2nt，D對由EN得平均電動勢為4nBS，C錯3如圖3216所示，一正方形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁感線的對稱軸OO勻速轉(zhuǎn)動沿著OO觀察，線圈沿逆時針方向轉(zhuǎn)動已知勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，線圈匝數(shù)為n，邊長為l，電阻為R，轉(zhuǎn)動的角速度為.則當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至圖示位置時()圖3216A線圈中的感應(yīng)電流的方向?yàn)閍bcdaB線圈中的感應(yīng)電流為C穿過線圈的磁通量為Bl2D穿過線圈的磁通量的變化率為0解析：選B.圖示位置為垂直于中性面的位置，此時通過線圈的磁通量為零，但磁通量的變化率最大，感應(yīng)電流也最大，則I，由右手定則可判斷出線圈中感應(yīng)電流的方向?yàn)閍dcba.4(xx年濟(jì)南高二檢測)小型交流發(fā)電機(jī)中，矩形金屬線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與時間呈正弦函數(shù)關(guān)系，如圖3217所示此線圈與一個R10 的電阻構(gòu)成閉合電路，不計電路的其他電阻，下列說法正確的是()圖3217A交變電流的周期為0.125 sB交變電流的頻率為8 HzC交變電流的有效值為 AD交變電流的最大值為4 A解析：選C.由題圖可直接獲取的信息是：交變電流的周期是0.250 s，A錯；感應(yīng)電動勢的最大值為20 V，線圈中產(chǎn)生的交變電流為正弦式交變電流從而可推出：交變電流的頻率f Hz4 Hz，B錯；交變電流的最大值Im A2 A，D錯；交變電流的有效值I A A所以正確選項(xiàng)為C.5(xx年如皋高二檢測)某線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生交變電流的圖象如圖3218所示，由圖中信息可以判斷()圖3218A在A和C時刻線圈處于中性面位置B在B和D時刻穿過線圈的磁通量為零C從O時刻到D時刻線圈轉(zhuǎn)過的角度為2D若從O時刻到B時刻歷時0.02 s，則交變電流的頻率為50 Hz解析：選C.A、C時刻電流最大，位于與中性面垂直的位置，A錯B、D時刻，電流最小，處于中性面位置，磁通量最大，B錯從O到D是一個周期，線圈轉(zhuǎn)過的角度為2，C對若從O時刻到B時刻歷時0.02 s，則交變電流的頻率為25 Hz，D錯6一只標(biāo)有“220 V 100 W”的燈泡，接在U311sin314t V的電源上，則下列說法中正確的是()A燈泡不能正常發(fā)光B通過燈泡的電流為i0.45sin314t AC與燈泡并聯(lián)的交流電壓表的示數(shù)為220 VD與燈泡串聯(lián)的交流電流表的示數(shù)為0.03 A解析：選C.由U311sin314t V，可知電壓峰值Um311 V，有效值U220 V，燈泡能正常發(fā)光，A錯；電流的瞬時值表達(dá)式為i0.64sin314t A，B錯誤；交流電壓表的示數(shù)為電壓有效值220 V，C正確；交流電流表的示數(shù)為電流有效值0.45 A，D錯7(xx年重慶高二檢測)一矩形線圈，繞垂直于勻強(qiáng)磁場并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動線圈中的感應(yīng)電動勢e隨時間t的變化如圖3219所示下面說法中正確的是()圖3219At1時刻通過線圈的磁通量為零Bt2時刻通過線圈的磁通量的絕對值最大Ct3時刻通過線圈的磁通量變化率的絕對值最大D每當(dāng)e變換方向時，通過線圈的磁通量絕對值都為最大解析：選D.t1、t3時刻感應(yīng)電動勢為零，線圈位于中性面位置，所以穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率為零，A、C錯誤；t2時刻感應(yīng)電動勢最大，線圈位于中性面的垂面位置，穿過線圈的磁通量為零，B錯誤；由于線圈每過一次中性面時，穿過線圈的磁通量的絕對值最大，e變換方向，所以D正確8一個矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的交變電流e220sin100t(V)，那么()A該交變電流的頻率是100 HzB當(dāng)t0時，線圈平面恰好與中性面垂直C當(dāng)t s時，e有最大值D該交變電流電動勢的有效值為220 V解析：選C.交變電流的周期為0.02 s，頻率為50 Hz，A錯t0時，e0，線圈處于中性面位置，B錯t1/200 sT/4時，e有最大值，C對有效值為220 V，D錯 9如圖3220所示，單匝矩形線圈的一半放在具有理想邊界的勻強(qiáng)磁場中，線圈軸線OO與磁場邊界重合，線圈按圖示方向勻速轉(zhuǎn)動，t0時刻線圈平面與磁場方向垂直，規(guī)定電流方向沿abcda為正方向，則線圈內(nèi)感應(yīng)電流隨時間變化的圖象是() 圖 3220圖3221解析：選A.由楞次定律可知前半個周期感應(yīng)電流沿adcba方向，后半個周期沿abcda的方向，因線圈繞垂直磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，所以產(chǎn)生正弦式交變電流，A正確10(xx年泉州高二檢測)一臺小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖象如圖3222甲所示已知發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻為5.0 ，現(xiàn)外接一只電阻為95.0 的燈泡，如圖乙所示，則()圖3222A電壓表V的示數(shù)為220 VB電路中的電流方向每秒鐘改變50次C燈泡實(shí)際消耗的功率為484 WD發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為24.2 J解析：選D.電動勢的有效值為E V220 V，所以電流的有效值I A2.2 A，所以電壓表的示數(shù)為UIR2.295.0 V209 V，選項(xiàng)A錯；交流電的頻率為f50 Hz，每個周期內(nèi)電流方向改變2次，故每秒鐘內(nèi)電流方向改變100次，選項(xiàng)B錯；燈泡實(shí)際消耗的功率為P燈I2R2.2295.0 W459.8 W，故選項(xiàng)C錯；發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為QI2rt2.225.01 J24.2 J，選項(xiàng)D對二、非選擇題11如圖3223所示為演示用的手搖發(fā)電機(jī)模型，勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.5 T，線圈匝數(shù)n50，每匝線圈面積0.48 m2，轉(zhuǎn)速150 r/min，在勻速轉(zhuǎn)動過程中，從圖示位置開始計時圖3223 (1)寫出交變感應(yīng)電動勢瞬時值的表達(dá)式； (2)畫出et圖線解析：(1)當(dāng)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t，于是感應(yīng)電動勢瞬時值eEmsint，其中EmnBS.由題意知n50，B0.5 T，rad/s5 rad/s，S0.48 m2，EmnBS500.50.485 V188 V，所以e188sin5t(V)(2)根據(jù)交流電的方程畫圖線時，最大值是正弦圖線的峰值，由縱軸上的刻度值標(biāo)出，交流電的頻率與正弦圖線的周期相對應(yīng)，而周期由時間軸上的刻度值標(biāo)出，T2/0.4 s，et圖線如圖所示答案：(1)e188sin5t(V)(2)見解析圖322412如圖3224所示，邊長為a的單匝的正方形線圈處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，以O(shè)O邊為軸勻速轉(zhuǎn)動，角速度為，轉(zhuǎn)軸與磁場方向垂直，線圈電阻R.求：(1)線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過的過程中產(chǎn)生的熱量Q；(2)線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過的過程中通過線圈某截面的電荷量q.解析：線圈中產(chǎn)生的熱量需從轉(zhuǎn)動過程中交流電的有效值考慮；通過線圈截面的電荷量需從交流電的平均值考慮(1)線圈轉(zhuǎn)動中感應(yīng)電動勢的峰值EmBa2，感應(yīng)電流的有效值為：I線圈轉(zhuǎn)過/2的時間：t所以在轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生的熱量為：QI2Rt()2R.(2)線圈轉(zhuǎn)過/2過程中的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的平均值分別為：，所以，在轉(zhuǎn)動過程中流過導(dǎo)體截面的電荷量為：qt.答案：(1)(2)