高中物理 第5章 交變電流 1 交變電流課時(shí)作業(yè) 新人教版選修3-2
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1 交變電流 1.如圖所示圖象中不屬于交流電的有( ) 解析: 圖A、B、C中e的方向均發(fā)生了變化,故它們屬于交流電,但不是按正弦函數(shù)規(guī)律變化的交流電. 答案: D 2.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(如圖所示),線圈的cd邊離開紙面向外運(yùn)動(dòng).若規(guī)定由a→b→c→d→a方向的感應(yīng)電流為正,則能在下列圖中反映線圈中感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化的圖線是(如圖)( ) 解析: 圖示時(shí)刻,ab邊和cd邊同時(shí)垂直切割磁感線,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,此時(shí)感應(yīng)電流最大,由右手定則,可判定電流方向由a→b→c→d→a,為正方向,綜上所述,正確答案為C. 答案: C 3.交流發(fā)電機(jī)在工作時(shí)的電動(dòng)勢(shì)e=Emsin ωt.若將線圈匝數(shù)、線圈面積都提高到原來的兩倍,其他條件不變,則電動(dòng)勢(shì)變?yōu)? ) A.e=2Emsin ωt B.e=4Emsin ωt C.e=Emsin ωt D.e=Emsin ωt 解析: 由電動(dòng)勢(shì)最大值表達(dá)式Em=NBSω,N、S變?yōu)樵瓉淼膬杀?,則最大值變?yōu)?Em,故B正確. 答案: B 4.如圖所示是一多匝線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的圖象,根據(jù)圖象可知( ) A.此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式為e=200 sin 0.02t B.此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式為e=200 sin 100πt C.t=0.01 s時(shí),穿過線圈的磁通量為零 D.t=0.02 s時(shí),穿過線圈的磁通量的變化率最大 答案: B 5.如圖甲所示為一個(gè)矩形線圈abcd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).線圈內(nèi)磁通量隨時(shí)間t變化如圖乙所示,則下列說法中正確的是( ) A.t1時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 B.t2時(shí)刻ab的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向垂直 C.t3時(shí)刻線圈平面與中性面重合 D.t4、t5時(shí)刻線圈中感應(yīng)電流的方向相同 解析: t1時(shí)刻通過線圈的Φ最大,磁通量變化率最小,此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零,A錯(cuò).在t2、t4時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為Em,此時(shí)ab、cd的運(yùn)動(dòng)方向均垂直于磁場(chǎng)方向,B正確.t1、t3、t5時(shí)刻Φ最大,=0,此時(shí)線圈平面垂直于磁場(chǎng)方向,稱為中性面,C正確.t5時(shí)刻感應(yīng)電流為零,D錯(cuò).故正確答案為B、C. 答案: BC 6.某線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生交變電流的圖象如圖所示,由圖中信息可以判斷( ) A.在A和C時(shí)刻線圈處于中性面位置 B.在B和D時(shí)刻穿過線圈的磁通量為零 C.從A→D時(shí)刻線圈轉(zhuǎn)過的角度為π D.若從O→D時(shí)刻歷時(shí)0.02 s,則在1 s內(nèi)交變電流的方向改變100次 解析: 根據(jù)圖象,首先判斷出感應(yīng)電流的數(shù)學(xué)表達(dá)式為i=Imsin ωt,其中Im是感應(yīng)電流的最大值,ω是線圈旋轉(zhuǎn)的角速度.而且線圈是從中性面開始旋轉(zhuǎn).由O到D完成一次周期性變化,相應(yīng)的線圈旋轉(zhuǎn)一周.線圈每旋轉(zhuǎn)一周有兩次經(jīng)過中性面,經(jīng)過中性面的位置時(shí)電流改變方向.從圖可知,在O、B、D時(shí)刻感應(yīng)電流為零,所以此時(shí)線圈恰好在中性面的位置,且穿過線圈的磁通量最大;在A、C時(shí)刻感應(yīng)電流最大,線圈處于和中性面垂直的位置,此時(shí)穿過線圈的磁通量為零;從A到D時(shí)刻,線圈旋轉(zhuǎn)3/4周,轉(zhuǎn)過的角度為π;如果從O到D時(shí)刻歷時(shí)0.02 s,恰好為一個(gè)周期,所以1 s內(nèi)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)50個(gè)周期,100次經(jīng)過中性面,交變電流的方向改變100次. 答案: CD 7.長(zhǎng)為a、寬為b的矩形線圈,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,繞垂直于磁場(chǎng)的OO′軸以恒定的角速度ω旋轉(zhuǎn).設(shè)t=0時(shí),線圈平面與磁場(chǎng)方向平行,則此時(shí)的磁通量和磁通量的變化率分別是( ) A.0,0 B.0,Babω C.,0 D.Bab,Babω 解析: 實(shí)際上,線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),產(chǎn)生交變電動(dòng)勢(shì): e=Emcos ωt=Babωcos ωt. 當(dāng)t=0時(shí),cos ωt=1, 雖然磁通量Φ=0,但是電動(dòng)勢(shì)有最大值 Em=Babω 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律 E=n, 可知當(dāng)電動(dòng)勢(shì)為最大值時(shí),對(duì)應(yīng)的磁通量的變化率也最大,即Em=max=Babω. 綜上所述,正確選項(xiàng)為B. 答案: B 8.一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)開始計(jì)時(shí),線圈中產(chǎn)生的交變電流按照如圖所示的余弦規(guī)律變化,則在t=時(shí)刻( ) A.線圈平面與磁場(chǎng)方向平行 B.線圈中的電流最大 C.線圈所受的安培力為零 D.穿過線圈的磁通量最大 解析: 由i-t圖象可以看出,t=0的時(shí)刻,感應(yīng)電流達(dá)到最大值,線圈平面與中性面垂直.經(jīng)t=的時(shí)間后,線圈轉(zhuǎn)過的角度為θ==,此時(shí)線圈平面與中性面平行,即與磁感線垂直,穿過線圈的磁通量最大,產(chǎn)生的感應(yīng)電流最小為零,線圈所受安培力為零.故正確選項(xiàng)為C、D. 答案: CD 9.如圖所示為演示用的手搖發(fā)電機(jī)模型,勻強(qiáng)磁場(chǎng)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,線圈在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過程中,從圖示位置開始計(jì)時(shí). 寫出交變感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的表達(dá)式. 解析: 當(dāng)線圈平面經(jīng)過中性面時(shí)開始計(jì)時(shí),則線圈在時(shí)間t內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度為ωt,于是瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e=Emsinωt. 其中Em=nBSω. 由題意知n=50,B=0.5 T, ω= rad/s=5π rad/s,S=0.48 m2, Em=nBSω=500.50.485π V≈188 V, 所以e=188 sin(5πt) V. 答案: e=188 sin(5πt) V 10.如圖所示,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)“”形導(dǎo)線框可繞AB軸轉(zhuǎn)動(dòng),已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=T,線框CD邊長(zhǎng)為20 cm,CE、DF邊長(zhǎng)均為10 cm,轉(zhuǎn)速為50 r/s.若從圖示位置開始計(jì)時(shí): (1)寫出線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式; (2)作出線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t變化關(guān)系的圖象. 解析: (1)線框轉(zhuǎn)動(dòng)開始計(jì)時(shí)的位置為線圈平面與磁感線平行的位置,所以瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e=Emcos ωt, 其中Em=BSω,B= T, S=0.10.2 m2=0.02 m2,ω=2πn=100π rad/s, 所以e=10cos 100πt V (2)由感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式可知峰值Em=10 V,周期T==0.02 s,畫出圖線如圖所示. 答案: (1)e=10cos(100πt) V (2) 11.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),t=0時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零,在t=0.3 s時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)達(dá)峰值6 V.已知線圈轉(zhuǎn)動(dòng)周期大于0.3 s,則t=0.4 s時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的可能值為 ( ) A.0 B.6 V C.3 V D.3 V 解析: 由t=0時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零可知,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e=Emsinωt,t=0.3 s時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)達(dá)到峰值6 V,即Em=6 V,0.3ω=2kπ+或0.3ω=2kπ+π,其中k=0,1,2,…又T>0.3 s.所以ω可能為 π rad/s或5 π rad/s,故在t=0.4 s時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的值可能為e=6 sin 0.4 V=3 V或e=6 sin 5π0.4 V=0,應(yīng)選A、C. 答案: AC 12.如圖所示,矩形導(dǎo)線框abcd的一半處在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.1 T的足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,線框ab邊長(zhǎng)10 cm,bc邊長(zhǎng)為20 cm,當(dāng)線框以ab邊為軸,以角速度ω=20 π/rad/s 勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),從圖示時(shí)刻(線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直)開始計(jì)時(shí),它的磁通量Φ和線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E隨時(shí)間變化的圖象可能正確的是( ) 解析: 從圖示時(shí)刻到線圈轉(zhuǎn)過60的過程中,磁通量Φ=Babbc=110-3 Wb不變化,之后,磁通量按照余弦規(guī)律變化,t=時(shí)刻,磁通量為零,故A錯(cuò)誤、B正確;在0~時(shí)間內(nèi),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)始終為零,之后,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)按照正弦規(guī)律變化,t=時(shí)刻,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)達(dá)最大值Em=Babbcω=4π10-2 V,故C錯(cuò)誤、D正確. 答案: BD- 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)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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