2019年高中物理 第3章 第2節(jié) 交變電流是怎么產(chǎn)生的課后知能檢測(cè) 魯科版選修3-2.doc
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2019年高中物理 第3章 第2節(jié) 交變電流是怎么產(chǎn)生的課后知能檢測(cè) 魯科版選修3-2 1.把一段長(zhǎng)度一定的導(dǎo)線做成線圈,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸以恒定的角速度轉(zhuǎn)動(dòng),下列哪個(gè)線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)最大值最大( ) A.做成矩形線圈 B.做成正方形線圈 C.做成圓形線圈 D.做成正三角形線圈 【解析】 電動(dòng)勢(shì)最大值的表達(dá)式Em=nBSω,當(dāng)線圈做成圓形時(shí),面積最大,故Em最大,選項(xiàng)C正確. 【答案】 C 2.如圖3-2-10所示為演示交變電流產(chǎn)生的裝置圖,關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn),正確的說(shuō)法是( ) 圖3-2-10 A.線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周,指針左右擺動(dòng)兩次 B.圖示位置為中性面,線圈中無(wú)感應(yīng)電流 C.圖示位置ab邊的感應(yīng)電流方向?yàn)閍→b D.線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí),磁通量變化率為零 【解析】 線圈在磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),在電路中產(chǎn)生呈周期性變化的交變電流,線圈經(jīng)過(guò)中性面時(shí)電流改變方向,線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周,有兩次通過(guò)中性面,電流方向改變兩次,指針左右擺動(dòng)一次.線圈處于圖示位置時(shí),ab邊向右運(yùn)動(dòng),由右手定則,ab邊的感應(yīng)電流方向?yàn)閍→b;線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí),ab、cd邊垂直切割磁感線,線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)最大,也可以這樣認(rèn)為,線圈處于豎直位置時(shí),磁通量為零,但磁通量的變化率最大. 【答案】 C 3.欲增大交流發(fā)電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)而不改變頻率,下面措施中不能采用的是( ) A.增大轉(zhuǎn)速 B.增大磁感應(yīng)強(qiáng)度 C.增加線圈匝數(shù) D.增大線圈的包圍面積 【解析】 設(shè)線圈匝數(shù)為N,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,線圈圍成的面積為S,角速度為ω,轉(zhuǎn)速為n(轉(zhuǎn)/秒),由Em=NBSω=NBS2πn,又由頻率f=ω/2π==n,可知B、C、D項(xiàng)只改變Em大小,沒(méi)改變頻率,而A項(xiàng)改變了頻率,故選A. 【答案】 A 4.(xx福建高考)如圖3-2-11,實(shí)驗(yàn)室一臺(tái)手搖交流發(fā)電機(jī),內(nèi)阻r=1.0 Ω,外接R=9.0 Ω的電阻.閉合開(kāi)關(guān)S,當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子以某一轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)e=10sin 10πt(V),則( ) 圖3-2-11 A.該交變電流的頻率為10 Hz B.該電動(dòng)勢(shì)的有效值為10 V C.外接電阻R所消耗的電功率為10 W D.電路中理想交流電流表的示數(shù)為1.0 A 【解析】 根據(jù)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式求解交變電流的四值. 因e=10sin 10πt(V),故ω=10π rad/s,f==5 Hz,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;Em=10 V,故其有效值E==10 V,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;交流電表的示數(shù)及功率的計(jì)算均要用有效值,因此電路中表的示數(shù)I==1.0 A,選項(xiàng)D正確;外接電阻R所消耗功率為P=I2R=1.029 W=9 W,選項(xiàng)C錯(cuò)誤. 【答案】 D 5.一矩形線圈繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng),線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t的變化如圖3-2-12所示,則下列說(shuō)法中正確的是 ( ) 圖3-2-12 A.t1時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量為零 B.t2時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量的絕對(duì)值最大 C.t3時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量變化率的絕對(duì)值最大 D.每當(dāng)e變換方向時(shí),通過(guò)線圈的磁通量的絕對(duì)值都為最大 【解析】 t1、t3時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e=0,故為線圈平面處于中性面的時(shí)刻,線圈的磁通量最大,磁通量的變化率為零,故A、C不對(duì);t2時(shí)刻e=-Em,為線圈平面轉(zhuǎn)至與磁感線平行的時(shí)刻,磁通量為零,磁通量的變化率的絕對(duì)值最大,故B也不對(duì);每當(dāng)e變換方向時(shí),線圈通過(guò)中性面,此時(shí)磁通量的絕對(duì)值最大,故D正確. 【答案】 D 6.一閉合矩形線圈abcd繞垂直于磁感線的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng),線圈平面位于如圖3-2-13甲所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,通過(guò)線圈的磁通量Φ隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示,下列說(shuō)法正確的是( ) 圖3-2-13 A.t1、t3時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量變化率最大 B.t1、t3時(shí)刻線圈中感應(yīng)電流方向改變 C.t2、t4時(shí)刻線圈中磁通量最大 D.t2、t4時(shí)刻線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小 【解析】 t1、t3時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量Φ最大,磁通量變化率=0,此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流為零,線圈中感應(yīng)電流方向改變,A錯(cuò)誤,B正確;t2、t4時(shí)刻線圈中磁通量為零,磁通量的變化率最大,即感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,C、D錯(cuò)誤. 【答案】 B 7.一個(gè)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(chǎng)中,從線圈平面與磁場(chǎng)垂直的位置開(kāi)始計(jì)時(shí),轉(zhuǎn)速為n轉(zhuǎn)/秒,則( ) A.線框產(chǎn)生交變電動(dòng)勢(shì)的最大值為nπBS B.線框產(chǎn)生交變電動(dòng)勢(shì)的有效值為nπBS C.從開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過(guò)周期,線框中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為2nBS D.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式為e=2nπBSsin 2nπt 【解析】 轉(zhuǎn)速為n轉(zhuǎn)/秒,則角速度為2πn,根據(jù)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值公式Em=NBSω可以知道,電動(dòng)勢(shì)的最大值為2nπBS.有效值為最大值的,B對(duì),A錯(cuò).從線圈平面與磁場(chǎng)垂直的位置開(kāi)始計(jì)時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式為e=BSωsin ωt=2nπBSsin 2nπt,D對(duì).由E=N得平均電動(dòng)勢(shì)為4nBS,C錯(cuò). 【答案】 BD 8.(xx武漢高二檢測(cè))某臺(tái)家用柴油發(fā)電機(jī)正常工作時(shí)能夠產(chǎn)生與我國(guó)照明電網(wǎng)相同的交變電流.現(xiàn)在該發(fā)電機(jī)出現(xiàn)了故障,轉(zhuǎn)子勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速只能達(dá)到正常工作時(shí)的一半,則它產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖象是( ) 【解析】 我國(guó)照明用電的周期為T(mén)=0.02 s,峰值為Em=220 V,轉(zhuǎn)速減半時(shí),周期變?yōu)樵瓉?lái)的2倍,據(jù)Em=nBSω知Em也變?yōu)樵瓉?lái)的一半,即110 V,選項(xiàng)B正確. 【答案】 B 9.某交流發(fā)電機(jī)正常工作時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e=Emsin ωt,若線圈匝數(shù)減為原來(lái)的一半,而轉(zhuǎn)速增為原來(lái)的2倍,其他條件不變,則產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式是( ) A.e=Emsin ωt B.e=2Emsin ωt C.e=2Emsin 2ωt D.e=Emsin 2ωt 【解析】 線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸(該軸與線圈在同一平面內(nèi))勻速轉(zhuǎn)動(dòng),從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是按正弦規(guī)律變化的,其最大值Em=NBSω.當(dāng)線圈匝數(shù)N、轉(zhuǎn)速n發(fā)生變化時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值也可能發(fā)生變化,由Em=NBSω,角速度與轉(zhuǎn)速的關(guān)系為ω=2πn得,當(dāng)N′=、n′=2n時(shí),ω′=2ω,Em′=N′BSω′=BS(2π2n)=NBSω,即Em′=Em,故e=Emsin 2ωt,故D選項(xiàng)正確. 【答案】 D 10.(2011四川高考)如圖3-2-14所示,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的矩形線圈的周期為T(mén),轉(zhuǎn)軸O1O2垂直于磁場(chǎng)方向,線圈電阻為2 Ω.從線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),線圈轉(zhuǎn)過(guò)60時(shí)的感應(yīng)電流為1 A.那么( ) 圖3-2-14 A.線圈消耗的電功率為4 W B.線圈中感應(yīng)電流的有效值為2 A C.任意時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e=4cos t D.任意時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量為Φ=sin t 【解析】 線圈轉(zhuǎn)動(dòng)角速度ω=,線圈平面從與磁場(chǎng)方向平行開(kāi)始計(jì)時(shí),當(dāng)轉(zhuǎn)過(guò)60時(shí),電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為i=Imcos 60=1 A?Im=2 A,正弦交變電流有效值I== A,B項(xiàng)錯(cuò);線圈消耗的功率P=I2R=4 W,A項(xiàng)正確;由歐姆定律可知,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值Em=ImR=4 V.所以瞬時(shí)值表達(dá)式為e=4cost,C項(xiàng)正確;通過(guò)線圈的磁通量Φ=Φmsin ωt=Φmsint,而Em=BSω=Φm,故Φm=,代入上式得Φ=sint=sint,D錯(cuò). 【答案】 AC 11.如圖3-2-15所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)B=0.1 T,矩形線圈的匝數(shù)N=100,邊長(zhǎng)ab=0.2 m,bc=0.5 m,以角速度ω=100π rad/s繞OO′軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng).當(dāng)線圈通過(guò)中性面時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),試求: 圖3-2-15 (1)線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式; (2)由t=0至t=過(guò)程中的平均電動(dòng)勢(shì). 【解析】 (1)由題意可知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值:e=Emsin ωt=NBSωsin ωt =1000.10.20.5100πsin 100πt(V) =314sin 100πt(V). (2)用E=N計(jì)算,t=0至t=過(guò)程中的平均電動(dòng)勢(shì)===N=NBSω,代入數(shù)據(jù)得:=200 V. 【答案】 (1)e=314sin 100πt(V) (2)200 V 12.如圖3-2-16所示,邊長(zhǎng)為a的單匝的正方形線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,以O(shè)O′邊為軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),角速度為ω,轉(zhuǎn)軸與磁場(chǎng)方向垂直,線圈電阻為R.求: 圖3-2-16 (1)線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)的過(guò)程中產(chǎn)生的熱量Q; (2)線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)的過(guò)程中通過(guò)線圈某截面的電量q. 【解析】 (1)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值Em=Bωa2,感應(yīng)電流的有效值為 I===. 線圈轉(zhuǎn)過(guò)π/2的時(shí)間t==, 所以在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的熱量為: Q=I2Rt=()2R=. (2)線圈轉(zhuǎn)過(guò)π/2過(guò)程中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的平均值分別為: ===, ==. 所以在轉(zhuǎn)過(guò)的過(guò)程中流過(guò)線圈某截面的電量為:q=t==. 【答案】 (1) (2)- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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