2018-2019學(xué)年高中物理 第二章 交變電流 第二節(jié) 交變電流的描述分層訓(xùn)練 粵教版選修3-2.doc

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第二節(jié) 交變電流的描述 A級(jí)　抓基礎(chǔ) 1．下列各物理量中，對(duì)線圈上產(chǎn)生的交流電動(dòng)勢(shì)不產(chǎn)生影響的是(　　) A．勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度　　 B．線圈的總電阻 C．線圈的轉(zhuǎn)速 D．線圈的匝數(shù) 解析：Em＝NBSω，e＝Emsin ωt，與B、S、ω、N有關(guān)． 答案：B 2．一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過線圈的磁通量隨時(shí)間變化的圖象如圖甲所示，則以下說法正確的是(　　) 圖甲　　　　　　　圖乙 A．t＝0時(shí)刻，線圈平面與中性面垂直 B．t＝0.01 s時(shí)刻，Φ的變化率最大 C．t＝0.02 s時(shí)刻，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大值 D．該線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的圖象如圖乙所示 解析：由甲圖知t＝0時(shí)刻磁通量最大，線圈平面應(yīng)在中性面位置，A錯(cuò)誤；t＝0.01 s時(shí)刻，磁通量等于零，但Φ的變化率最大，B正確；t＝0.02 s時(shí)刻，磁通量最大，但磁通量的變化率為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，C錯(cuò)誤；由甲圖知交流電動(dòng)勢(shì)的圖象應(yīng)為正弦圖象，D錯(cuò)誤． 答案：B 3.如圖所示，處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的矩形線圈abcd，以恒定的角速度繞ab邊轉(zhuǎn)動(dòng)，磁場(chǎng)方向平行于紙面并與ab垂直．在t＝0時(shí)刻，線圈平面與紙面重合，線圈的cd邊離開紙面向外運(yùn)動(dòng)．若規(guī)定a→b→c→d→a方向的感應(yīng)電流為正方向，則下圖能反映線圈感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化的圖線是(　　) 解析：在t＝0時(shí)刻，線圈平面與紙面重合，即此時(shí)磁通量為零，磁通量變化率最大，所以產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，故感應(yīng)電流最大，根據(jù)右手定則，可知電流方向?yàn)閍→b→c→d→a，所以選C. 答案：C 4．(多選)線圈在磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的交流電的瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)為e＝10sin 20πt (V)，則下列說法正確的是(　　) A．t＝0時(shí)，線圈平面位于中性面 B．t＝0時(shí)，穿過線圈的磁通量最大 C．t＝0時(shí)，導(dǎo)線切割磁感線的有效速度最大 D．t＝0.4 s時(shí)，e達(dá)到峰值10 V 解析：根據(jù)交流電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式可判斷題目所給的交流電為正弦式交變電流，當(dāng)t＝0時(shí)，e＝0，所以此時(shí)磁通量的變化率為零，導(dǎo)線切割磁感線的有效速度為零，但此時(shí)穿過線圈的磁通量最大，線圈平面位于中性面，所以A、B正確，C錯(cuò)誤；當(dāng)t＝0.4 s時(shí)，e＝10sin 20πt (V)＝10sin 8π (V)＝0，所以D錯(cuò)誤． 答案：AB 5．(多選)如圖所示，形狀或轉(zhuǎn)軸位置不同，但面積均為S的單匝線圈處在同一個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，以相同的角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從圖示的位置開始計(jì)時(shí)，則下列說法正確的是(　　) A．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值相同 B．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值不同 C．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值、瞬時(shí)值都不同 D．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值、瞬時(shí)值都相同 解析：根據(jù)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生可知，只要導(dǎo)線框是繞垂直于磁場(chǎng)的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值都相同；由于導(dǎo)體框都是從中性面開始計(jì)時(shí)，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式均為：e＝Emsinωt，故說明四個(gè)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值及瞬時(shí)值均相同，故AD正確，BC錯(cuò)誤． 答案：AD B級(jí)　提能力 6.(多選)如圖所示，一正方形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的對(duì)稱軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．沿著OO′觀察，線圈沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)．已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)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(dòng)的角速度為ω，則當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至圖示位置時(shí)(　　) A．線圈中感應(yīng)電流的方向?yàn)閍bcda B．線圈中的感應(yīng)電流為 C．穿過線圈的磁通量為0 D．穿過線圈的磁通量的變化率最大 解析：圖示位置為垂直于中性面的位置，此時(shí)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，I＝＝，由右手定則可判斷出線圈中感應(yīng)電流的方向?yàn)閍dcba. 答案：BCD 7．如圖所示，矩形線圈abcd，已知ab為L1，ad為L2，在磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞OO′軸以角速度ω(從圖中位置開始)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為(　　) A．BL1L2ωsin ωt　　　 B．BL1L2ωcos ωt C．BL1L2ωsin ωt D．BL1L2ωcos ωt 解析：線圈經(jīng)過時(shí)間t時(shí)，轉(zhuǎn)過角度θ，這時(shí)ab、cd邊切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)eab＝BL1vsin θ，ecd＝BL1vsin θ，bc，ad邊不切割磁感線不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，故線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e＝eab＋Ecd＝2BL1vsin θ＝2BL1L2ωsin ωt＝BL1L2ωsin ωt，故正確選項(xiàng)應(yīng)為C. 答案：C 8．如圖所示，矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中可以分別繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸P1和P2以相同的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到與磁場(chǎng)方向平行時(shí)(　　) A．線圈繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電流等于繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電流 B．線圈繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電動(dòng)勢(shì)小于繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電動(dòng)勢(shì) C．線圈繞P1和P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)電流的方向相同，都是a→b→c→d D．線圈繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)cd邊受到的安培力大于繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)cd邊受到的安培力 解析：無論是繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)還是繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈轉(zhuǎn)到圖示位置時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)都為最大值Em＝nBSω，由歐姆定律可知此時(shí)I相等，A對(duì)，B錯(cuò)；由右手定則可知線圈中電流方向?yàn)閍→d→c→b→a，故C錯(cuò)；cd邊所受的安培力F＝BLcdI，故F一樣大，D錯(cuò)． 答案：A 9.如圖所示，一個(gè)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞OO′軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，磁場(chǎng)方向與轉(zhuǎn)軸垂直．線圈匝數(shù)n＝50，電阻r＝1 Ω，長L1＝5 cm，寬L2＝4 cm，角速度ω＝100 rad/s，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.2 T．線圈兩端外接電阻R＝9 Ω的用電器和一個(gè)交流電流表．求： (1)線圈中產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)； (2)瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式． 解析：(1)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值表達(dá)式為Em＝nBSω＝500.25410－4100 V＝2.0 V (2)瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式e＝Emsinωt＝2sin 100t (V) 答案：(1)2.0 V　(2)e＝2sin100t (V) 10．在磁感應(yīng)強(qiáng)度為1 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一匝數(shù)為10 匝的矩形線圈ABCD，如圖所示，其繞OO′軸以線圈的轉(zhuǎn)速n＝ r/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．AB＝20 cm，BC＝25 cm，線框總電阻為r＝1 Ω，定值電阻阻值為R＝9 Ω，從圖示位置開始計(jì)時(shí)． (1)寫出t時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e； (2)線框轉(zhuǎn)過30，R上流過的電荷量為多少？ (3)當(dāng)轉(zhuǎn)過30時(shí)，磁通量變化率為多少？ 解析：(1)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω＝2πn＝100 rad/s，產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Em＝nBSω＝1010.20.25100 V＝50 V， 故t時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e＝50cos 100t(V)． (2)轉(zhuǎn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝，形成的感應(yīng)電流I＝，故流過的電荷量q＝It＝n＝0.025 C. (3)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式：e＝50cos 100t(V)，當(dāng)轉(zhuǎn)過30時(shí)瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e＝25 V，根據(jù)n＝e可得＝＝ Wb/s＝ Wb/s. 答案：(1)e＝50cos 100t(V)　(2)0.025 C (3) Wb/s