高中物理 第五章 交變電流 5.1 交變電流課時提升作業(yè)（六）新人教版選修3-2

1、課時提升作業(yè) 六 交變電流一、不定項選擇題1.關(guān)于交變電流和直流電的說法中,正確的是()A.如果電流大小隨時間做周期性變化,則一定是交變電流B.直流電的大小和方向一定不變C.交變電流一定是按正弦規(guī)律變化的D.交變電流的最大特征就是電流的方向隨時間做周期性的變化【解析】選D。直流電的特征是電流的方向不變,電流的大小可以做周期性變化,A、B錯誤。交變電流的特征是電流的方向隨時間改變。交變電流有多種形式,正弦式交流電只是交變電流中最基本、最簡單的一種。故C錯誤,D正確。2.(2017麗水高二檢測)一線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動,在如圖所示位置時()A.穿過線圈的磁通量最大,磁通量的變化率最小B.穿過線圈

2、的磁通量最大,磁通量的變化率最大C.穿過線圈的磁通量最小,磁通量的變化率最大D.穿過線圈的磁通量最小,磁通量的變化率最小【解析】選C。當(dāng)線圈平面平行于磁感線時,磁通量最小,但Em最大,即最大,故正確答案為C。3.一個矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的交流電動勢e=220sin100tV,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

3、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(bǔ)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=時刻第一次出現(xiàn)電流峰值,即0.005s。4.處在勻強(qiáng)磁場中的矩形線圈abcd以恒定的角速度繞ab邊轉(zhuǎn)動,磁場方向平行于紙面并與ab垂直。在t=0時刻,線圈平面與紙面重合(如圖),線圈的cd邊離開紙面向外運(yùn)動。若規(guī)定由abcda方向的感應(yīng)電流為正,則能反映線圈中感

4、應(yīng)電流I隨時間t變化的圖線是()【解析】選C。從圖示位置計時,應(yīng)為余弦曲線,故A、B錯;根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知開始時電流為正方向,D錯誤,C正確。5.如圖所示,觀察電流表的指針,下列說法正確的是()A.指針隨著線圈轉(zhuǎn)動而擺動,并且線圈轉(zhuǎn)動一周,指針左右擺動一次B.當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到跟磁感線垂直的平面位置時,電流表的指針的偏轉(zhuǎn)最大C.當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到跟磁感線平行的位置時,電流表的指針的偏轉(zhuǎn)最大D.以圖示位置為計時起點,線圈里產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流是按正弦規(guī)律變化的【解題指南】(1)線圈平面與磁感線平行時,切割磁感線最快,產(chǎn)生的電動勢最大。(2)在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動的線圈產(chǎn)生的電

5、動勢是按正弦規(guī)律(或余弦規(guī)律)變化的。【解析】選A、C。由右手定則可以判斷線圈轉(zhuǎn)一周電流方向改變兩次,A選項正確;當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到跟磁感線垂直的平面位置時,磁通量最大,但磁通量的變化率為零,感應(yīng)電動勢為零,則感應(yīng)電流為零,故B錯;當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到跟磁感線平行的位置時,磁通量的變化率最大,感應(yīng)電動勢最大,則感應(yīng)電流最大,C選項正確;以圖示位置為計時起點,線圈里產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流是按余弦規(guī)律變化的,所以D錯。6.(2017寧波高二檢測)如圖所示,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磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,以相同的角速度勻速轉(zhuǎn)動,從圖示的位置開始計時,則下列說法正確的是()A

6、.感應(yīng)電動勢最大值相同B.感應(yīng)電動勢瞬時值不同C.感應(yīng)電動勢最大值、瞬時值都不同D.感應(yīng)電動勢最大值、瞬時值都相同【解析】選A、D。感應(yīng)電動勢的最大值為Em=BS,A正確;感應(yīng)電動勢的瞬時值e=Emsint與轉(zhuǎn)軸位置無關(guān),圖中都以中性面位置計時,故瞬時值相同,D正確,B、C錯誤。7.(2017溫州高二檢測)如圖所示是某正弦式交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢e與時間t的關(guān)系圖象。如果其他條件不變,僅使線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼亩?則感應(yīng)電動勢的最大值和周期分別變?yōu)?)A.220 V,0.02 sB.311 V,0.01 sC.440 V,0.01 sD.440 V,0.02 s【解析】選C。由正弦式交變電

7、流的圖象可得原來交變電流電動勢的最大值為220 V、周期為0.02s,線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼亩?由Em=NBS可知,感應(yīng)電動勢的最大值變?yōu)樵瓉淼膬杀?即440V,而周期變?yōu)樵瓉淼囊话?即0.01 s,C項正確。8.如圖所示,圖線a是線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動時所產(chǎn)生正弦交流電的圖象,當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后,所產(chǎn)生正弦交流電的圖象如圖線b所示,以下關(guān)于這兩個正弦交流電的說法正確的是()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)速之比為32C.交流電a的瞬時值表達(dá)式為u=10sin5tVD.交流電b的最大值為5V【解析】選B、C。t=0時刻穿過線圈的磁通量最大,磁通量的變化率為零,故電壓

8、為零,A錯。讀圖得兩次周期之比為23,由轉(zhuǎn)速n=得轉(zhuǎn)速與周期成反比,故B正確。讀圖得a的最大值為10V,=5rad/s,由交流電感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式e=EmsintV(從線圈在中性面位置開始計時)得,u=10sin5tV,故C正確。交流電的最大值Em=nBS,所以根據(jù)兩次轉(zhuǎn)速的比值可得,交流電b的最大值為10V=V,故D錯。9.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.

9、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10.如圖所示,勻強(qiáng)磁場B=0.1T,所用矩形線圈的匝數(shù)N=100,邊長ab=0.2m, bc=0.5m,以角速度=100rad/s繞OO軸勻速轉(zhuǎn)動。當(dāng)線圈平面通過中性面時開始計時,試求:(1)線圈中感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式

10、。(2)由t=0至t=過程中的平均電動勢值?！窘忸}指南】解答本題應(yīng)注意以下兩點:(1)根據(jù)Em=NBL2求出轉(zhuǎn)動過程中感應(yīng)電動勢的最大值。(2)通過法拉第電磁感應(yīng)定律,結(jié)合磁通量的變化量求出平均感應(yīng)電動勢?！窘馕觥?1)感應(yīng)電動勢的瞬時值e=NBSsint,由題可知S=0.20.5m2=0.1m2Em=NBS=1000.10.1100V=314V所以e=314sin100tV。(2)用E=N計算t=0至t=過程中的平均電動勢=N=N=即=NBS。代入數(shù)值得=200V。答案:(1)e=314sin100tV(2)200V【補(bǔ)償訓(xùn)練】1.如圖所示,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=T,邊長L=10cm的正方

11、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=2rad/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=1000.012V=2V(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,則=N,t=,=BL2sin30,代入數(shù)據(jù)解得E=V答案:(1)2V(2)V2.一個面積為S的矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場中以其一條邊ab為轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動,磁場方向與轉(zhuǎn)軸垂直。線圈中感應(yīng)電動勢e與時間t的

12、關(guān)系圖象如圖所示。感應(yīng)電動勢的最大值和周期可以從圖中讀出。則:(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B多大?(2)畫出t=0時刻線圈與磁場間相對位置關(guān)系?！窘馕觥?1)由e -t圖象可直接讀得Em和T,由Em=BS和=得B=。(2)t=0時線圈中感應(yīng)電動勢為最大值,故該時刻線圈與磁場的位置關(guān)系如圖所示。答案:(1)(2)見解析【總結(jié)提升】確定正弦式交變電流瞬時值表達(dá)式的方法(1)明確線圈在什么位置時開始計時,以確定瞬時值表達(dá)式正弦函數(shù)的初相位(零時刻的角度)。(2)確定線圈的匝數(shù)、線圈的面積、角速度等物理量。(3)由Em=nBS求出感應(yīng)電動勢的最大值。(4)根據(jù)e=Emsint寫出正弦式交變電流的表達(dá)式。11.一個

13、100匝的矩形線圈,其面積為200cm2、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:(1)寫出電流的瞬時值表達(dá)式。(2)線圈所在處勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。【解析】(1)由圖知Im=10-2AT=0.10s則=20故電流的瞬時值表達(dá)式為i=Imcost=10-2cos20tA(2)設(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=NBS,由閉合電路歐姆定律得:Im=,由此可得:B=由圖知:Im=10-2A,T=0.10s,由題可得:S=200cm2=0.02m2,R+r=90+10=100,N=100,把上述條件代入B=得:B=0.025T答案:(1)i=10-2cos20tA(2)0.025T【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