2018-2019學(xué)年高中物理 第五章 交變電流 課時提升作業(yè)七 5.1 交變電流 新人教版選修3-2.doc

課時提升作業(yè) 七 交變電流(40分鐘100分)一、選擇題(本題共8小題,每小題7分,共56分)1.(2018揭陽高二檢測)如圖所示圖象中屬于直流電的是()【解析】選D。圖A、B、C中e的方向均發(fā)生了變化,故它們屬于交變電流,但不是按正(余)弦函數(shù)規(guī)律變化的交變電流;圖D中e的方向未變化,是直流電,故選D。2. (多選)如圖所示,矩形線框置于豎直向下的磁場中,通過導(dǎo)線與靈敏電流表相連,線框在磁場中繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動,圖中線框處于豎直面內(nèi),下述說法正確的是()A.因為線框中產(chǎn)生的是交變電流,所以電流表示數(shù)始終為零B.線框通過圖中位置瞬間,穿過線框的磁通量最大C.線框通過圖中位置瞬間,通過電流表的電流瞬時值最大D.若使線框轉(zhuǎn)動的角速度增大一倍,那么通過電流表電流的峰值也增大一倍【解析】選C、D。線框在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動時,在中性面即線框與磁感線垂直時,磁通量最大,感應(yīng)電動勢最小,而在題中圖示位置線框與磁感線平行時,磁通量最小,感應(yīng)電動勢最大,A、B錯,C對;由交變電流的峰值表達(dá)式Im=nBSR+r可知,角速度增大一倍后,電流的峰值增大一倍,D正確。3.(多選)一個矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的交流電動勢e=2202sin100t 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(dá)到峰值【解析】選A、B。因按正弦規(guī)律變化,故t=0時線圈位于中性面,A正確;t=0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?！狙a償訓(xùn)練】已知交變電流的瞬時表達(dá)式為i=311sin100t(A),從t=0到第一次電流出現(xiàn)最大值時間是()A.0.005 sB.0.001 sC.0.02 sD.0.01 s【解析】選A。交變電流瞬時表達(dá)式i=311sin100t(A),是從線圈經(jīng)過中性面開始計時的,故在100t=2時刻第一次出現(xiàn)電流峰值,即0.005 s。4.如圖所示,一閉合單匝線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動,除了轉(zhuǎn)軸分別為OO和ab邊外,其他條件均相同。則在這兩種情況下,線圈中產(chǎn)生的正弦交變電流()A.最大值不同B.瞬時值不同C.變化規(guī)律不同D.一切都相同【解析】選D。根據(jù)e=nBScost知,感應(yīng)電動勢與轉(zhuǎn)軸位置無關(guān)。5.(多選) (2018棗莊高二檢測)矩形線圈的匝數(shù)為50匝,在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動時,穿過線圈的磁通量隨時間的變化規(guī)律如圖所示。下列結(jié)論正確的是()A.在t=0.1 s和t=0.3 s時,電動勢最大B.在t=0.2 s和t=0.4 s時,電動勢改變方向C.電動勢的最大值是157 VD.在t=0.4 s時,磁通量變化率最大,其值為3.14 Wb/s【解析】選C、D。從圖中可知,在0.1 s和0.3 s時刻,穿過線圈的磁通量最大,此時磁通量的變化率等于零;0.2 s和0.4 s時刻,穿過線圈的磁通量為零,但此時磁通量的變化率最大,此時電動勢方向不會改變,由此得A、B錯誤。根據(jù)電動勢的最大值公式:Em=nBS,m=BS,=2T,可得:Em=500.223.140.4 V=157 V;磁通量變化率的最大值應(yīng)為Emn=3.14 Wb/s,故C、D正確。6.(多選)(2018泰安高二檢測)關(guān)于中性面,下列說法正確的是()A.線圈在轉(zhuǎn)動中經(jīng)中性面位置時,穿過線圈的磁通量最大,磁通量的變化率為零B.線圈在轉(zhuǎn)動中經(jīng)中性面位置時,穿過線圈的磁通量為零,磁通量的變化率最大C.線圈每經(jīng)過一次中性面,感應(yīng)電流的方向就改變一次D.線圈每轉(zhuǎn)動一周經(jīng)過中性面一次,所以線圈每轉(zhuǎn)動一周,感應(yīng)電流的方向就改變一次【解析】選A、C。中性面是線圈平面與磁感線平面垂直的位置,線圈經(jīng)過該位置時,穿過線圈的磁通量最大,各邊都不切割磁感線,不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,所以磁通量的變化率為零,A選項正確,B選項錯誤;線圈每經(jīng)過一次中性面,感應(yīng)電流的方向就改變一次,線圈每轉(zhuǎn)動一周經(jīng)過中性面兩次,所以每轉(zhuǎn)動一周,感應(yīng)電流的方向就改變兩次,C選項正確,D選項錯誤。7.矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動,從中性面開始轉(zhuǎn)動180的過程中,平均感應(yīng)電動勢和最大感應(yīng)電動勢之比為()A.2B.2C.21D.12【解析】選A。轉(zhuǎn)動180過程中,平均感應(yīng)電動勢由E=t計算,得E=2BS122=2BS,最大值Em=BS,二者之比為2。8.如圖所示,矩形線圈abcd在勻強(qiáng)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abcdD.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【解析】選A。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,線圈逆時針旋轉(zhuǎn),電流的方向應(yīng)為adcb,選項C錯誤;電流相等,cd受到的安培力也相等,選項D錯誤。二、非選擇題(本題共2小題,共44分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要注明單位)9. (18分)(2018南平高二檢測)如圖所示為某交變電動勢隨時間變化的圖象,從圖象中可知交變電動勢的最大值為_V。若此交流線圈共100匝,則穿過此線圈的最大磁通量是_Wb?！窘馕觥坑蓤D可知,電動勢最大值為310 V,由最大值公式可以求出最大磁通量,Em=nBS=nmm=Emn=310100100 Wb=311 000 Wb。答案:310311 00010. (26分)一個100匝的矩形線圈,其面積為200 cm2、電阻為10 ,與外電阻R=90 相接后,它在勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動所產(chǎn)生的感應(yīng)電流隨時間變化的圖象如圖所示,求線圈所在處勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小?！窘馕觥吭O(shè)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,感應(yīng)電動勢的峰值Em=NBS=NBS2T,由閉合電路歐姆定律得:Im=EmR+r,由此可得:B=(R+r)TIm2NS由圖知:Im=10-2 A,T=0.10 s,由題可得:S=200 cm2=0.02 m2,R+r=90 +10 =100 ,N=100,把上述條件代入B=(R+r)TIm2NS得:B=0.025 T答案:0.025 T【補償訓(xùn)練】如圖所示,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2 T,邊長L=10 cm的正方形線圈abcd共100匝,線圈電阻r=1 ,線圈繞垂直于磁感線的軸OO1勻速轉(zhuǎn)動,角速度=2 rad/s,外電路電阻R=4 。求:(1)轉(zhuǎn)動過程中線圈中感應(yīng)電動勢的最大值。(2)由圖示位置(線圈平面與磁感線平行)轉(zhuǎn)過30角的過程中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢?！窘馕觥?1)設(shè)轉(zhuǎn)動過程中感應(yīng)電動勢的最大值為Em,則Em=NBL2=10020.012 V=22 V(2)設(shè)由圖示位置轉(zhuǎn)過30角的過程中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢為E,則E=Nt,t=6,=BL2sin30,代入數(shù)據(jù)解得E=62 V答案:(1)22 V(2)62 V【能力挑戰(zhàn)區(qū)】1.如圖所示,線框在勻強(qiáng)磁場中繞OO軸勻速轉(zhuǎn)動(由上向下看是逆時針方向),當(dāng)轉(zhuǎn)到圖示位置時,磁通量和感應(yīng)電動勢大小的變化情況是()A.磁通量和感應(yīng)電動勢都在變大B.磁通量和感應(yīng)電動勢都在變小C.磁通量在變小,感應(yīng)電動勢在變大D.磁通量在變大,感應(yīng)電動勢在變小【解析】選D。由圖可以看出線圈逆時針轉(zhuǎn)動,線圈平面向垂直磁場方向轉(zhuǎn)動,磁通量在變大,選項B、C錯誤;線圈的兩水平邊不切割磁感線,兩豎直邊切割磁感線,但垂直磁場方向的分量減小,所以感應(yīng)電動勢減小,選項D正確,A錯誤。2.如圖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B=0.5 T,線圈匝數(shù)n=50,每匝線圈面積為0.48 m2,轉(zhuǎn)速為150 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(dá)式。(2)畫出e-t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e=Emsint,其中Em=nBS。由題意知n=50,B=0.5 T,=215060 rad/s=5 rad/s,S=0.48 m2,Em=nBS=500.50.485 V188 V,所以e=188sin5t(V)。(2)根據(jù)交流電的函數(shù)表達(dá)式畫圖線時,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),=2T,而周期由時間軸上的刻度值標(biāo)出,T=2=0.4 s,e-t圖線如圖所示。答案:(1)e=188sin5t(V)(2)見解析圖【總結(jié)提升】與交變電流圖象有關(guān)問題的解題方法(1)明確線圈在磁場中的位置及其轉(zhuǎn)動情況。(2)掌握線圈及其相關(guān)的物理量,利用Em=NBS算出感應(yīng)電動勢的最大值。(3)根據(jù)中性面的特點,結(jié)合線圈在不同時刻的位置及其位置變化情況,利用楞次定律或右手定則判斷出感應(yīng)電動勢或感應(yīng)電流的方向,再利用閉合電路的歐姆定律、電路知識等進(jìn)行分析和計算。(4)根據(jù)題意和要求,寫出某一物理量的瞬時值的表達(dá)式,求出某一時刻的瞬時值或畫出某物理量隨時間變化的規(guī)律(用圖象表示)。(5)對于給出圖象的題目,要分析好圖象各坐標(biāo)軸、斜率等含義,找出已知條件。