【贏在課堂】2014年高中物理 課時訓(xùn)練7 交變電流 新人教版選修3-2

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1、 課時訓(xùn)練7　交變電流 1.一個矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的交變電動勢e=220sin 100πt V,則下列判斷正確的是(　　) A.t=0時,線圈位于中性面位置 B.t=0時,穿過線圈平面的磁通量最大 C.t=0時,線圈的有效切割速度方向垂直磁感線 D.t=0時,線圈中感應(yīng)電動勢達到峰值 答案:AB 解析:因按正弦規(guī)律變化,故t=0時線圈位于中性面,A正確;此時穿過線圈的磁通量最大,B正確;t=0時,線圈的有效切割速度方向與磁感線平行,不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,故C、D錯誤。 2.矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生正弦交變電流,從中性面開始轉(zhuǎn)動180的過程中,平均感應(yīng)電動勢

2、和最大感應(yīng)電動勢之比為(　　) A.2∶π　　　　　　　　　B.π∶2 C.2π∶1 D.無法確定 答案:A 解析:轉(zhuǎn)動180過程中,平均感應(yīng)電動勢由E=計算,得,最大值Em=BSω,二者之比為2∶π。 3. 矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生電動勢的et圖象如圖所示,則在時刻(　　) A.t1、t3線圈通過中性面 B.t2、t4線圈中磁通量最大 C.t1、t3線圈中磁通量變化率最大 D.t2、t4線圈平面與中性面垂直 答案:AD 解析:t1、t3電動勢為零,磁通量的變化率為零,線圈通過中性面。A選項對,C選項錯。t2、t4電動勢最大,線圈平面與磁場平行及與中性面垂直

3、線圈中磁通量為零。B選項錯,D選項對。 4.如圖所示為一臺發(fā)電機的結(jié)構(gòu)示意圖,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,它與磁極的柱面共軸,鐵芯上有一矩形線框,可繞與鐵芯M共軸的固定轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。磁極與鐵芯之間的縫隙中形成方向沿半徑、大小近似均勻的磁場。若從圖示位置開始計時,當(dāng)線框繞固定軸勻速轉(zhuǎn)動時,下列圖象中能正確反映線框中感應(yīng)電動勢e隨時間t變化規(guī)律的是(　　) 答案:D 解析:切割磁感線的邊以恒定的速率垂直于磁場運動,所處位置的磁感應(yīng)強度大小不變,所以產(chǎn)生大小不變的電動勢。由右手定則可判斷電流方向每半周期改變一次,所以D正確。 5.把一段長度確

4、定的導(dǎo)線做成線圈,在確定的磁場中繞垂直于磁場的軸線以固定的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生的交流電動勢最大的情況是(　　) A.做成方形線圈,線圈平面垂直于轉(zhuǎn)軸 B.做成方形線圈,轉(zhuǎn)軸通過線圈平面 C.做成圓形線圈,轉(zhuǎn)軸通過線圈平面 D.做成圓形線圈,線圈平面垂直于轉(zhuǎn)軸 答案:C 解析:由交變電流的產(chǎn)生原理及公式Em=BSω可知,在轉(zhuǎn)軸通過線圈平面,做成圓形時產(chǎn)生的電動勢最大,C正確。 6. 如圖所示,矩形線圈abcd在勻強磁場中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(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到與磁場方向平行時(　　) A.線圈繞P1轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的感應(yīng)電流等于繞P2轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的感應(yīng)電流

5、 B.線圈繞P1轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢小于繞P2轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢 C.線圈繞P1和P2轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向相同,都是a→b→c→d 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 答案:A 解析:線圈轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小與轉(zhuǎn)動軸的位置無關(guān),選項A正確,B錯誤;繞兩個軸轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的感應(yīng)電流的大小相等,從上向下看,線框逆時針旋轉(zhuǎn),電流的方向應(yīng)為a→d→c→b,選項C錯;電流相等,cd受到的安培力也相等,選項D錯。 7. 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=0.5 T,線圈匝數(shù)n=50,每匝線圈面積0.48 m2,轉(zhuǎn)速1

6、50 r/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et圖線。 答案:(1)e=188sin 5πt(V)　(2)見解析 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ωt,于是感應(yīng)電動勢瞬時值e=Emsin ωt,其中Em=nBSω。 由題意知n=50,B=0.5 T,ω= rad/s=5πrad/s,S=0.48 m2,Em=nBSω=500.50.485πV≈188 V,所以e=188sin 5πt(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

7、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(biāo)出,T=2π/ω=0.4 s,et圖線如圖所示。 8.(2012江蘇高考)某興趣小組設(shè)計了一種發(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區(qū)域的圓心角α均為π,磁場均沿半徑方向。匝數(shù)為N的矩形線圈abcd的邊長ab=cd=l、bc=ad=2l。線圈以角速度ω繞中心軸勻速轉(zhuǎn)動,bc和ad邊同時進入磁場。在磁場中,兩條邊所經(jīng)過處的磁感應(yīng)強度大小均為B、方向始終與兩邊的運動方向垂直。線圈的總電阻為r,外接電阻為R。求: (1)線圈切割磁感線時,感應(yīng)電動勢的大小Em; (2)線圈切割磁感線時,bc邊所受安培力的大小F。 答案:(1)2NBl2ω　(2) 解析:(1)bc、ad邊的運動速度v=ω 感應(yīng)電動勢Em=4NBlv 解得Em=2NBl2ω (2)電流Im= 安培力F=2NBIml 解得F= 3