2018-2019學(xué)年高中物理 課時(shí)分層作業(yè)7 交變電流 教科版選修3-2.doc
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課時(shí)分層作業(yè)(七) 交變電流 [基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練] (時(shí)間:15分鐘 分值:50分) 一、選擇題(本題共6小題,每小題6分,共36分) 1.如圖所示,屬于交流電的是( ) A B C D C [方向隨時(shí)間做周期性變化是交變電流最重要的特征.A、B、D三項(xiàng)所示的電流大小隨時(shí)間做周期性變化,但其方向不變,不是交變電流,它們是直流電.C選項(xiàng)中電流的大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化,故選C項(xiàng).] 2. (多選)如圖2114所示,一矩形閉合線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)軸OO′以恒定的角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng),從線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),則在0~這段時(shí)間內(nèi)( ) 圖2114 A.線圈中的感應(yīng)電流一直在減小 B.線圈中的感應(yīng)電流先增大后減小 C.穿過(guò)線圈的磁通量一直在減小 D.穿過(guò)線圈的磁通量的變化率一直在減小 AD [0~的時(shí)間內(nèi),t=0時(shí)刻,磁通量為0,感應(yīng)電流最大,之后到t=的時(shí)間內(nèi),穿過(guò)線圈的磁通量一直在增大,而線圈中的感應(yīng)電流一直在減小,即穿過(guò)線圈的磁通量的變化率一直在減?。甝 3.如圖2115所示,匝數(shù)為100的圓形線圈繞與勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直的軸OO′以50 r/s的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng),穿過(guò)線圈的最大磁通量為0.01 Wb.從圖示的位置開(kāi)始計(jì)時(shí),則線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的表達(dá)式為( ) 【導(dǎo)學(xué)號(hào):24622058】 圖2115 A.e=50sin ωt V B.e=314cos 314t V C.e=50cos ωt V D.e=314sin 314t V B [線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生正弦交變電流,產(chǎn)生的交流與線圈形狀無(wú)關(guān),由Em=NBSω可知,Em與線圈面積S、角速度ω有關(guān),角速度ω=23.1450 rad/s=314 rad/s.最大值Em=NBSω=NΦmω=314 V.線圈從圖示位置即與中性面垂直時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大值,據(jù)三角函數(shù)關(guān)系可得出e=314cos 314t V.B對(duì).] 4.(多選)如圖2116所示,一單匝閉合線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e=0.5sin 20t V,由該表達(dá)式可推知以下哪些物理量 ( ) 圖2116 A.勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B.線框的面積 C.穿過(guò)線框的磁通量的最大值 D.線框轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度 CD [根據(jù)正弦式交變電流的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式:e=BSωsin ωt,可得ω=20 rad/s,而磁通量的最大值為Φm=BS,所以可以根據(jù)BSω=0.5 V求出磁通量的最大值.] 5.如圖2117甲為風(fēng)速儀的結(jié)構(gòu)示意圖,在恒定風(fēng)力作用下風(fēng)杯帶動(dòng)與其固定在一起的永磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng),線圈產(chǎn)生的電流隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖2117乙.若風(fēng)速減小到原來(lái)的一半,則電流隨時(shí)間變化的關(guān)系圖可能是 ( ) 【導(dǎo)學(xué)號(hào):24622059】 甲 乙 圖2117 A B C D C [根據(jù)Em=NBSω,若風(fēng)速減小到原來(lái)的一半時(shí),則最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也變小,所以感應(yīng)電流也變??;根據(jù)轉(zhuǎn)速與周期成反比,可知,若風(fēng)速減小到原來(lái)的一半時(shí),則周期變大為原來(lái)兩倍,故C項(xiàng)正確,A、B、D項(xiàng)錯(cuò)誤.] 6.如圖2118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(chǎng)中,線圈軸線OO′與磁場(chǎng)邊界重合,線圈按圖示方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(ab向紙外,cd向紙內(nèi)).若從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí),并規(guī)定電流方向沿a→b→c→d→a為正方向,則線圈內(nèi)感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的圖像是下圖中的( ) 圖2118 A B C D A [由題意知線圈總有一半在磁場(chǎng)中做切割磁感線的勻速圓周運(yùn)動(dòng),所以產(chǎn)生的仍然是正弦交變電流,只是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值為全部線圈在磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)情況下產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值的一半,所以B、C項(xiàng)錯(cuò)誤;再由右手定則可以判斷出A項(xiàng)符合題意.] 二、非選擇題(14分) 7.如圖2119甲所示,矩形線圈匝數(shù)N=100匝,ab=30 cm,ad=20 cm,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.8 T,繞軸OO′從圖示位置開(kāi)始勻速轉(zhuǎn)動(dòng),角速度ω=100π rad/s,試求: 甲 乙 圖2119 (1)穿過(guò)線圈的磁通量最大值Φm為多大?線圈轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)取得此值? (2)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值Em為多大?線圈轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)取得此值? (3)寫(xiě)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間變化的表達(dá)式,并在圖2119乙中作出圖像. 【解析】 (1)當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至與磁感線垂直時(shí),磁通量有最大值 Φm=BS=0.80.30.2 Wb=0.048 Wb (2)線圈與磁感線平行時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有最大值Em=NBSω=480π V (3)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式e=Emcos ωt=480πcos 100πt V 圖像如圖所示 【答案】 見(jiàn)解析 [能力提升練] (時(shí)間:25分鐘 分值:50分) 一、選擇題(本題共4小題,每小題6分,共24分) 1.矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng),從中性面開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)180過(guò)程中,平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比為( ) 【導(dǎo)學(xué)號(hào):24622060】 A. B. C.2π D.π B [線圈轉(zhuǎn)動(dòng)180過(guò)程中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì):===;最大值:Em=BSω,平均值和最大值之比:=,故B選項(xiàng)正確.] 2.如圖2120所示為一臺(tái)發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖,其中N、S是永久磁鐵的兩個(gè)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(chǎng).若從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí),當(dāng)線框繞固定軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),下列圖像中能正確反映線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t變化規(guī)律的是( ) 圖2120 D [切割磁感線的邊以恒定的速率垂直于磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng),所處位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不變,所以產(chǎn)生大小不變的電動(dòng)勢(shì),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.] 3.一臺(tái)旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī),在正常工作時(shí)的正弦電動(dòng)勢(shì)e=220sin 100πt V,由于超負(fù)荷使電樞轉(zhuǎn)速降低了,這時(shí)的電動(dòng)勢(shì)是( ) 【導(dǎo)學(xué)號(hào):24622061】 A.e=220sin 100πt V B.e=220sin 90πt V C.e=198sin 100πt V D.e=198sin 90πt V D [由于超負(fù)荷,使電樞轉(zhuǎn)速降低了,即轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉?lái)的,n′=0.9n,所以電動(dòng)勢(shì)的最大值Em′=NBSω′=0.9Em=0.9220 V=198 V,角速度ω′=2πn′=2π0.9n=0.9ω=0.9100π rad/s=90π rad/s,故正確答案為D.] 4.(多選)如圖2121所示,甲、乙兩個(gè)并排放置的共軸線圈,甲中通有如圖所示的電流,則( ) 圖2121 A.在t1到t2時(shí)間內(nèi),甲、乙相吸 B.在t2到t3時(shí)間內(nèi),甲、乙相斥 C.t1時(shí)刻兩線圈間作用力最大 D.t2時(shí)刻兩線圈間吸引力最大 AB [甲回路電流的磁場(chǎng)減弱時(shí),由楞次定律知,乙回路將產(chǎn)生與甲同向環(huán)繞的感應(yīng)電流,甲、乙電流之間通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生相互作用,甲、乙相吸.同理,當(dāng)甲中電流增強(qiáng)時(shí),甲、乙互相排斥,故A,B兩項(xiàng)都正確;t1時(shí)刻,甲中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)變化率為零,則乙線圈感應(yīng)電流瞬時(shí)值為零,而t2時(shí)刻,甲中的電流變化最快,乙中感應(yīng)電流最強(qiáng),但此時(shí)甲中電流瞬時(shí)值為零,所以t1、t2時(shí)刻,甲、乙電流間相互作用力為零,C、D兩項(xiàng)都錯(cuò)誤.] 二、非選擇題(本題共2小題,共26分) 5. (10分)一個(gè)100匝的矩形線圈,其面積為200 cm2、電阻為10 Ω,與外電阻R=90 Ω相接后,它在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生的感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的圖像如圖2122所示,求線圈所在勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大?。? 圖2122 【解析】 設(shè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值Em=NBSω=NBS,由閉合電路歐姆定律得: Im=,由此可得:B=由圖知:Im=π10-2A,t=0.10 s,由題可知:S=200 cm2=0.02 m2, R+r=90 Ω+10 Ω=100 Ω,N=100,把上述條件代入B=得:B=0.025 T. 【答案】 0.025 T 6.(16分)一個(gè)面積為S的單匝矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以其一條邊ab為轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),磁場(chǎng)方向與轉(zhuǎn)軸垂直.t=0時(shí)線圈位置如圖2123甲所示,線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e與時(shí)間t的關(guān)系圖像如圖2123乙所示,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值和周期可以從圖中讀出.則: 甲 乙 圖2123 (1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B多大? (2)畫(huà)出t=0時(shí)線圈與磁場(chǎng)間相對(duì)位置關(guān)系. (3)在t=時(shí),線圈平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的夾角多大? 【解析】 (1)由et圖像可直接讀得Em和T, 由Em=BSω和ω=得:B=. (2)t=0時(shí)線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為最大值,故該時(shí)刻線圈與磁場(chǎng)的位置關(guān)系如圖a或b所示. a b (3)由圖乙可知e=Emcos ωt=Emcos t, 當(dāng)t=時(shí),有e=Emcos()=Emcos , 即線圈平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的夾角θ==30. 【答案】 (1) (2)見(jiàn)解析圖 (3)30- 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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