高中物理 第2章 交變電流 第2節(jié) 交變電流的描述學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng) 粵教版
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表征交變電流的物理量 (建議用時(shí):45分鐘) [學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)] 1.已知交變電流瞬時(shí)值的表達(dá)式為i=311sin 314t(A),從t=0到第一次電流出現(xiàn)峰值的時(shí)間為( ) A.0.005 s B.0.001 s C.0.02 s D.0.01 s 【解析】 由表達(dá)式可知Im=311 A,所以當(dāng)電流出現(xiàn)峰值時(shí),sin 314t=1,即從t=0到第一次電流出現(xiàn)峰值時(shí),314t=,t=0.005 s,A正確. 【答案】 A 2.(多選)(2016江門高二檢測(cè))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,下面措施中能采用的是( ) 【導(dǎo)學(xué)號(hào):90270063】 A.增大轉(zhuǎn)速 B.減小磁感應(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,頻率f===n,可知B、C、D項(xiàng)只改變Em的大小,沒(méi)有改變頻率,但B選項(xiàng)使感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)減小,而A項(xiàng)改變了頻率,故選C、D. 【答案】 CD 3.(多選)(2016河源高二檢測(cè))矩形線圈的匝數(shù)為50匝,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),穿過(guò)線圈的磁通量隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖2213所示.則下列結(jié)論正確的是( ) 圖2213 A.在t=0.1 s和t=0.3 s時(shí),電動(dòng)勢(shì)最大 B.在t=0.2 s和t=0.4 s時(shí),電動(dòng)勢(shì)改變方向 C.電動(dòng)勢(shì)的最大值是157 V D.在t=0.4 s時(shí),磁通量變化率最大,其值為3.14 Wb/s 【解析】 在t=0.1 s和t=0.3 s時(shí),磁通量最大,但磁通量的變化率最小為零,所以電動(dòng)勢(shì)為零,方向發(fā)生改變;在t=0.2 s和t=0.4 s時(shí),磁通量最小為零,但磁通量的變化率最大,方向不變;電動(dòng)勢(shì)的最大值Em=nBSω=500.2(2π/0.4) V=157 V,Em=n,所以=3.14 Wb/s,C、D兩項(xiàng)正確. 【答案】 CD 4.一交變電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為e=380sin 4πt(V),將一耐壓值為360 V的電容器接在該電源兩端,則電容器( ) A.會(huì)被擊穿 B.不會(huì)被擊穿 C.時(shí)而擊穿時(shí)而不會(huì)擊穿 D.是否會(huì)被擊穿,還需看電容 【解析】 電容器能否被擊穿決定于其耐壓值與交變電流的峰值之間的大小關(guān)系,由于Em=380 V>360 V,故會(huì)被擊穿,故A正確. 【答案】 A 5.(2016北師大附中高二檢測(cè))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的變化情況如圖2214所示.下面說(shuō)法中正確的是( ) 【導(dǎo)學(xué)號(hào):90270064】 圖2214 A.t=0時(shí)刻線圈處于中性面位置 B.t2時(shí)刻到t4時(shí)刻線圈轉(zhuǎn)過(guò)了1圈 C.t3時(shí)刻通過(guò)線圈的電流最大 D.每當(dāng)e變換方向時(shí),通過(guò)線圈的磁通量絕對(duì)值都最大 【解析】 可通過(guò)以下表格對(duì)選項(xiàng)逐一分析: 選項(xiàng) 過(guò)程分析 結(jié)論 A t=0時(shí)刻,產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)最大,線圈處于與中性面垂直的位置 B 從t2時(shí)刻到t4時(shí)刻,時(shí)間為半個(gè)周期,線圈轉(zhuǎn)過(guò)0.5圈 C t3時(shí)刻,產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為零,線圈中的電流為零 D 線圈在中性面時(shí),e變換方向,此時(shí)通過(guò)線圈的磁通量絕對(duì)值最大 √ 【答案】 D 6.(多選)如圖2215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勻速運(yùn)動(dòng),從圖示的位置開(kāi)始計(jì)時(shí),則下列說(shuō)法正確的是( ) 圖2215 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】 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em=BSω,A正確;感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值e=Emsin ωt與轉(zhuǎn)軸位置無(wú)關(guān),圖中都以中性面位置計(jì)時(shí),故瞬時(shí)值相同,D正確,B、C錯(cuò)誤. 【答案】 AD 7.如圖2216所示,虛線OO′的左邊存在著方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),右邊沒(méi)有磁場(chǎng).單匝矩形線圈abcd的對(duì)稱軸恰與磁場(chǎng)右邊界重合,線圈平面與磁場(chǎng)垂直.線圈沿圖示方向繞OO′軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(即ab邊先向紙外、cd邊先向紙里轉(zhuǎn)動(dòng)),規(guī)定沿a→b→c→d→a方向?yàn)楦袘?yīng)電流的正方向.若從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí),下圖中四個(gè)圖象能正確表示線圈內(nèi)感應(yīng)電流i隨時(shí)間t的變化規(guī)律的是( ) 圖2216 【解析】 在0~內(nèi),ab一側(cè)的線框在磁場(chǎng)中繞OO′轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生正弦式交流電,電流方向由楞次定律判斷為dcba且越來(lái)越大.~內(nèi),ab一側(cè)線框在磁場(chǎng)外,而dc一側(cè)線框又進(jìn)入磁場(chǎng)產(chǎn)生交流電,電流方向?yàn)閐cba且越來(lái)越小,以此類推,可知it圖象正確的為B. 【答案】 B 8.一臺(tái)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的按正弦規(guī)律變化的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為311 V,線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度是100π rad/s. (1)寫出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式; (2)若該發(fā)電機(jī)只與含電阻的負(fù)載組成閉合電路,電路中的總電阻為100 Ω,試寫出通過(guò)負(fù)載的電流的瞬時(shí)值表達(dá)式.在t= s時(shí)電流的瞬時(shí)值為多少? 【導(dǎo)學(xué)號(hào):90270065】 【解析】 (1)因?yàn)殡妱?dòng)勢(shì)的最大值Em=311 V,角速度ω=100π rad/s,所以電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式是e=311sin 100πt(V). (2)根據(jù)歐姆定律,電路中電流的最大值為: Im== A=3.11 A 所以通過(guò)負(fù)載的電流的瞬時(shí)值表達(dá)式是 i=3.11sin 100πt(A). 當(dāng)t= s時(shí),電流的瞬時(shí)值為: i=3.11sin(100π) A= 3.11 A=1.555 A. 【答案】 (1)e=311sin 100πt(V) (2)i=3.11sin 100πt(A) 1.555 A [能力提升] 9.(多選)(2016徐州高二檢測(cè))一單匝矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸線勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生正弦式交變電流,其電動(dòng)勢(shì)的變化規(guī)律如圖2217線a所示,當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后,電動(dòng)勢(shì)的變化規(guī)律如圖線b所示,以下關(guān)于這兩個(gè)正弦式交變電流的說(shuō)法正確的是( ) 圖2217 A.從圖線可算出穿過(guò)線圈磁通量的最大值 B.線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為2∶3 C.在圖線a和b中,t=0時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量均為零 D.圖線b電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e=100sin t(V) 【解析】 根據(jù)圖線a:感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值Em=BSω=Φmω,因此磁通量最大值Φm=== Wb,A正確;線圈先后兩次周期之比==,===,B錯(cuò)誤;t=0時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零,線圈與中性面平行,磁通量最大,C錯(cuò)誤;感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值Em=BSω,因此===,即Emb=Ema=100 V,圖線b的電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式為e=Embsin ωbt=100sin t(V),D正確. 【答案】 AD 10.如圖2218甲所示,一矩形線圈abcd放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,并繞過(guò)ab、cd中點(diǎn)的軸OO′以角速度ω逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng).若以線圈平面與磁場(chǎng)夾角θ=45時(shí)(如圖乙所示)為計(jì)時(shí)起點(diǎn),并規(guī)定當(dāng)電流自a流向b時(shí)電流方向?yàn)檎畡t下列選項(xiàng)中正確的是( ) 甲 乙 圖2218 【解析】 由楞次定律可知,t=0時(shí)電流方向?yàn)樨?fù),線圈平面與中性面的夾角為,線圈再轉(zhuǎn)過(guò)到達(dá)中性面;所以線圈中的感應(yīng)電流為i=Imsin,D正確. 【答案】 D 11.(2016九江高二檢測(cè))一根長(zhǎng)直的通電導(dǎo)線中的電流按正弦規(guī)律變化,如圖2219(a)、(b)所示,規(guī)定電流從左向右為正.在直導(dǎo)線下方有一不閉合的金屬框,則相對(duì)于b點(diǎn)來(lái)說(shuō),a點(diǎn)電勢(shì)最高的時(shí)刻在( ) 【導(dǎo)學(xué)號(hào):90270066】 圖2219 A.t1時(shí)刻 B.t2時(shí)刻 C.t3時(shí)刻 D.t4時(shí)刻 【解析】 線框中的磁場(chǎng)是直線電流i產(chǎn)生的,在t1、t3時(shí)刻,電流i最大,但電流的變化率為零,穿過(guò)線框的磁通量變化率為零,線框中沒(méi)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為零.在t2、t4時(shí)刻,電流i=0,但電流變化率最大,穿過(guò)線框的磁通量變化率最大,a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差最大,再根據(jù)楞次定律可得出a點(diǎn)相對(duì)b點(diǎn)電勢(shì)最高的時(shí)刻在t4. 【答案】 D 12.一個(gè)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的線框,當(dāng)線框轉(zhuǎn)至中性面時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí).t1= s,線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為50 V,當(dāng)t2= s時(shí),線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為50 V,求: (1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值; (2)線框轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度的大??; (3)線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式. 【解析】 計(jì)時(shí)起點(diǎn)為中性面,因此交變電流的瞬時(shí)值表達(dá)式e=Emsin ωt. 將已知條件代入得到 50=Emsin① 50=Emsin② 將②式化成50=Emsin =Em2sincos③ 得cos=,所以ω=10π rad/s④ 將④代入①得Em=100 V. 瞬時(shí)值表達(dá)式為e=100sin(10πt) V. 【答案】 (1)Em=100 V (2)ω=10π rad/s (3)e=100sin(10πt) V- 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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