2019-2020年高中物理 第3章第2節(jié)交流電是怎樣產(chǎn)生的檢測試題 魯科版選修3-2.doc
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2019-2020年高中物理 第3章第2節(jié)交流電是怎樣產(chǎn)生的檢測試題 魯科版選修3-2 1.下列說法不正確的是( ) A.交流發(fā)電機(jī)是把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置 B.交流發(fā)電機(jī)是把電能轉(zhuǎn)變成其他形式能的裝置 C.交流發(fā)電機(jī)中電樞和磁極不管誰轉(zhuǎn)動,只要轉(zhuǎn)動,就稱為轉(zhuǎn)子,只要不動,就稱為定子 D.交流發(fā)電機(jī)利用的是電磁感應(yīng)原理 解析:選B.交流發(fā)電機(jī)是利用線圈在磁場中轉(zhuǎn)動,引起電磁感應(yīng)現(xiàn)象形成電流,將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能.交流發(fā)電機(jī)的內(nèi)部是由轉(zhuǎn)子和定子組成的,轉(zhuǎn)動的為轉(zhuǎn)子,不動的為定子.故選項(xiàng)A、C、D正確,B錯誤. 2.(xx福鼎中學(xué)高二期末)一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生交流電的圖象如圖所示,由圖可以知道( ) A.0.01 s時刻線圈處于中性面位置 B.該交流電流頻率為50 Hz C.該交流電流有效值為2 A D.0.01 s時刻穿過線圈的磁通量為零 解析:選D.0.01 s時感應(yīng)電流最大,線圈與中性面垂直,穿過線圈的磁通量為零,A錯誤,D正確.頻率f== Hz=25 Hz,B錯誤.有效值I== A=4.54 A,C錯誤. 3.實(shí)驗(yàn)室里的交流發(fā)電機(jī)可簡化為如圖所示的模型,正方形線圈在水平勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁感線的OO′軸勻速轉(zhuǎn)動.今在發(fā)電機(jī)的輸出端接一個電阻R和理想電壓表,并讓線圈每秒轉(zhuǎn)25圈,讀出電壓表的示數(shù)為10 V.已知R=10 Ω,線圈電阻忽略不計(jì),下列說法正確的是( ) A.線圈位于圖中位置時,線圈中的瞬時電流為零 B.從中性面開始計(jì)時,線圈中電流瞬時值表達(dá)式為i=sin25t(A) C.流過電阻R的電流每秒鐘方向改變50次 D.電阻R上的熱功率等于20 W 解析:選C.通過以下表格對各項(xiàng)進(jìn)行逐一分析. 選項(xiàng) 分析過程 結(jié)論 A 如題圖所示位置,磁通量變化最快,感應(yīng)電動勢最大,感應(yīng)電流最大 B 電壓有效值為10 V,最大值為10 V,電流的最大值Im== A,從中性面開始計(jì)時應(yīng)該為:i=sin50πt(A) C 頻率為25 Hz,每秒鐘電流方向改變50次 √ D 電壓有效值為10 V,R的功率為P==10 W 4.(2011高考天津卷)在勻強(qiáng)磁場中,一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動,如圖甲所示,產(chǎn)生的交變電動勢的圖象如圖乙所示,則( ) A.t=0.005 s時線框的磁通量變化率為零 B.t=0.01 s時線框平面與中性面重合 C.線框產(chǎn)生的交變電動勢有效值為311 V D.線框產(chǎn)生的交變電動勢頻率為100 Hz 解析:選B.由題圖乙可知該正弦交變電動勢的電壓最大值為311 V,周期等于0.02 s,因此,根據(jù)正弦交變電動勢的最大值與有效值之間的關(guān)系式U=得知選項(xiàng)C錯誤;又f=,則頻率f=50 Hz,選項(xiàng)D錯誤;當(dāng)t=0.005 s時,e=n=311 V,取得最大值,穿過線圈的磁通量變化率最大,選項(xiàng)A錯誤;當(dāng)t=0.01 s時,交變電壓及電流方向發(fā)生改變,電壓值最小等于零,線框平面與中性面重合,選項(xiàng)B正確. 5.如圖所示,勻強(qiáng)磁場B=0.1 T,所用矩形線圈的匝數(shù)N=100,邊長ab=0.2 m,bc=0.5 m,以角速度ω=100π rad/s繞OO′軸勻速轉(zhuǎn)動.當(dāng)線圈平面通過中性面時開始計(jì)時,求: (1)線圈中感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式. (2)由t=0至t=過程中的平均電動勢值. 解析:(1)感應(yīng)電動勢的瞬時值e=NBSωsin ωt, 由題可知S=abbc=0.20.5 m2=0.1 m2, Em=NBSω=1000.10.1100π V=314 V, 所以e=314 sin100πt V. (2)用E=N計(jì)算t=0至t=過程中的平均電動勢為: E=N=N=, 即E=NBSω,代入數(shù)值得E=200 V. 答案:(1)e=314sin100πt V (2)200 V 一、選擇題 1.(xx大慶高二期末)如圖是某交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電流的圖象,根據(jù)圖象可以判定( ) A.此交變電流的頻率為5 Hz B.該交流電的電壓瞬時值的表達(dá)式為e=12sin10πt(V) C.將標(biāo)有“12 V,3 W”的燈泡接在此交變電流上,燈泡可以正常發(fā)光 D.圖象上對應(yīng)的0.1 s時刻,發(fā)電機(jī)中的線圈剛好與中性面垂直 解析:選A.由圖象知,交變電壓的最大值為Um=12 V,周期T=0.2 s,所以頻率f== Hz=5 Hz,角速度ω==10π rad/s,瞬時值表達(dá)式e=12sin10πt V,A正確,B錯誤.電壓有效值U==6 V<12 V,所以燈泡不能正常發(fā)光,C錯誤.t=0.1 s時,e=0,線圈與中性面重合,D錯誤. 2.一個矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的交流電動勢為e=220sin(100πt) V.關(guān)于這個交變電流,下列說法中正確的是( ) A.交變電流的頻率為100 Hz B.電動勢的有效值為220 V C.電動勢的峰值為311 V D.t=0時,線圈平面與中性面垂直 解析:選C.因?yàn)棣兀?00π,所以f=50 Hz,A錯誤,電動勢的峰值為220 V約311 V,C正確.電動勢的有效值U= V=220 V,B錯誤.t=0時,e=0,線圈平面處于中性面,D錯誤. 3.如圖所示,有一矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場中分別繞軸O1O1′和中軸O2O2′以同樣的角速度勻速轉(zhuǎn)動,那么此線圈在以O(shè)1O1′和O2O2′分別為軸旋轉(zhuǎn)到線圈平面與磁感線平行時,可產(chǎn)生的感應(yīng)電流之比為( ) A.1∶2 B.2∶1 C.1∶4 D.1∶1 解析:選D.感應(yīng)電流I=,而E=BSω,這與轉(zhuǎn)軸在何處無關(guān).因此,感應(yīng)電流之比為1∶1. 4.一個矩形線框的面積為S,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,從線圈平面與磁場垂直的位置開始計(jì)時,轉(zhuǎn)速為n轉(zhuǎn)/秒,則( ) A.線框產(chǎn)生交變電動勢的最大值為nπBS B.線框產(chǎn)生交變電動勢的有效值為nπBS/2 C.從開始轉(zhuǎn)動經(jīng)過周期,線框中的平均感應(yīng)電動勢為2nBS D.感應(yīng)電動勢瞬時值表達(dá)式為e=2nπBSsin2nπt 解析:選D.轉(zhuǎn)速為n轉(zhuǎn)/秒,則角速度為2πn,根據(jù)感應(yīng)電動勢的最大值公式Em=NBSω可以知道,電動勢的最大值為2nπBS,有效值為最大值的,即為nπBS,所以A、B錯.從線圈平面與磁場垂直的位置開始計(jì)時,感應(yīng)電動勢瞬時值表達(dá)式為e=BSωsinωt=2nπBSsin2nπt,D對.由E=N得平均電動勢為4nBS,C錯. 5.(xx徐州高二質(zhì)檢)電阻為1 Ω的某矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動時,產(chǎn)生的正弦交流電的圖象,如圖中線a所示,當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后該線圈中所產(chǎn)生的正弦交流電的圖象,如圖線b所示,以下關(guān)于這兩個正弦交變電流的說法正確的是( ) A.在圖中t=0時刻穿過線圈的磁通量均為零 B.線圈先后兩次轉(zhuǎn)速比為2∶3 C.交流電a的電動勢的有效值為5 V D.交流電b的電動勢的最大值為5 V 解析:選C.t=0時,磁通量都為最大,A錯誤.兩次周期之比Ta∶Tb=0.4∶0.6=2∶3,所以轉(zhuǎn)速之比na∶nb=3∶2,B錯誤.由Ia=及Ua=IaR得,Ua=5 V,C正確.由Em=NBSω可知,Uam∶Ubm=3∶2,所以Ubm= V,D錯誤. 6.如圖所示,一正方形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁感線的對稱軸OO′勻速轉(zhuǎn)動,沿著OO′觀察,線圈沿逆時針方向轉(zhuǎn)動.已知勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,線圈匝數(shù)為n,邊長為l,電阻為R,轉(zhuǎn)動的角速度為ω.則當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至圖示位置時,下列說法正確的是( ) A.線圈中感應(yīng)電流的方向?yàn)閍bcda B.穿過線圈的磁通量為0 C.線圈中的感應(yīng)電流為 D.穿過線圈磁通量的變化率為0 解析:選BC.圖示位置,線圈平面與磁場平行,所以穿過線圈的磁通量為零,磁通量的變化率最大,B正確、D錯誤;此時由右手定則可知電流方向?yàn)閍dcba,A錯誤;由峰值表達(dá)式Em=nBSω=nBl2ω,所以Im=,圖示位置感應(yīng)電流等于峰值,C正確. 7.一個匝數(shù)為10的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動,周期為T.若把多用電表的選擇開關(guān)撥至交流電壓擋,測得a、b兩點(diǎn)間的電壓為20 V,則可知從中性面開始計(jì)時,當(dāng)t=T時,穿過線圈的磁通量的變化率約為( ) A.1.41 Wb/s B.2.0 Wb/s C.14.1 Wb/s D.20.0 Wb/s 解析:選B.電壓表示數(shù)為線圈感應(yīng)電動勢的有效值,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律知20 V=10,所以t=T時,穿過線圈磁通量的變化率約為=2.0 Wb/s,B對. 8.某臺家用柴油發(fā)電機(jī)正常工作時能夠產(chǎn)生與我國照明電網(wǎng)相同的交變電流.現(xiàn)在該發(fā)電機(jī)出現(xiàn)了故障,轉(zhuǎn)子勻速轉(zhuǎn)動時的轉(zhuǎn)速只能達(dá)到正常工作時的一半,則它產(chǎn)生的交變電動勢隨時間變化的圖象是( ) 解析:選B.我國照明用電的周期為0.02 s,轉(zhuǎn)速減半,周期變?yōu)樵瓉淼?倍,角速度變?yōu)樵瓉淼囊话?,根?jù)最大值公式Em=nBSω可知,Em變?yōu)樵瓉淼囊话?,B對. 如圖所示為演示交變電流產(chǎn)生的裝置圖,關(guān)于這個實(shí)驗(yàn),正確的說法是( ) A.線圈每轉(zhuǎn)動一周,指針左右擺動一次 B.圖示位置為中性面,線圈中無感應(yīng)電流 C.圖示位置ab邊的感應(yīng)電流方向?yàn)閍→b D.線圈平面與磁場方向平行時,磁通量變化率為零 解析:選AC.線圈在磁場中勻速轉(zhuǎn)動時,在電路中產(chǎn)生呈周期性變化的交變電流,線圈經(jīng)過中性面時電流改變方向,線圈每轉(zhuǎn)動一周,有兩次通過中性面,電流方向改變兩次,指針左右擺動一次,故A正確.線圈處于圖示位置時,ab邊向右運(yùn)動,由右手定則,ab邊的感應(yīng)電流方向?yàn)閍→b,C正確.線圈平面與磁場方向平行時,ab、cd邊垂直切割磁感線,線圈產(chǎn)生的電動勢最大,也可以這樣認(rèn)為,線圈處于豎直位置時,磁通量為零,但磁通量的變化率最大,B、D錯. 如圖所示,虛線OO′的左邊存在著垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場,右邊沒有磁場.單匝矩形線圈abcd的對稱軸恰與磁場右邊界重合,線圈平面與磁場垂直,線圈沿圖示方向繞OO′軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(即ab邊先向紙外、cd邊先向紙里轉(zhuǎn)動),規(guī)定沿abcd方向?yàn)楦袘?yīng)電流的正方向,從圖示位置開始計(jì)時,下圖中能正確表示線圈內(nèi)感應(yīng)電流i隨時間t變化規(guī)律的是( ) 解析:選B.0~內(nèi),ab一側(cè)的線框在磁場中繞OO′轉(zhuǎn)動產(chǎn)生交變電流,由楞次定律得電流方向?yàn)閐cba且越來越大,~內(nèi),ab一側(cè)線框在磁場外,而dc一側(cè)線框又進(jìn)入磁場,產(chǎn)生交變電流,電流方向?yàn)閐cba且越來越小,以此類推,可知i-t圖象為B. 二、非選擇題 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0.48 m2,轉(zhuǎn)速150 r/min,在勻速轉(zhuǎn)動過程中,從圖示位置開始計(jì)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(jì)時,則線圈在時間t內(nèi)轉(zhuǎn)過角度ωt,于是感應(yīng)電動勢瞬時值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=188sin5πt(V). (2)根據(jù)交流電的方程畫圖線時,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),ω=,而周期由時間軸上的刻度值標(biāo)出,T=2π/ω=0.4 s,e-t圖線如圖所示. 答案:(1)e=188sin5πt(V) (2)見解析圖 (xx射陽中學(xué)高二期末)一個直流電動機(jī)的內(nèi)電阻r=2 Ω,與R=8 Ω的電阻串聯(lián)接在線圈上,如圖所示.已知線圈面積為 m2,共100匝,線圈的電阻為2歐,線圈在B= T的勻強(qiáng)磁場中繞OO′以轉(zhuǎn)速n=600 r/min勻速轉(zhuǎn)動時,在合上開關(guān)S后電動機(jī)正常工作時,電壓表的示數(shù)為100 V,求: (1)線圈轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的電動勢的最大值; (2)電路中的電流I的大??; (3)電動機(jī)正常工作時的輸出功率. 解析:(1)線圈轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的電動勢的最大值為 Em=NBSω=200 V. (2)有效值為:E==200 V 設(shè)線圈的電阻為r′,則電路中的電流為 I==10 A (3)電動機(jī)正常工作時的輸出功率為 P=UI-I2r=800 W. 答案:(1)200 V (2)10 A (3)800 W- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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