2024高中物理第二章交變電流第二節(jié)交變電流的描述達(dá)標(biāo)作業(yè)含解析粵教版選修3-2

PAGE6-其次節(jié)交變電流的描述A級抓基礎(chǔ)1.(多選)欲增大溝通發(fā)電機(jī)的感應(yīng)電動勢而不變更頻率，下面措施中能采納的是()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v(轉(zhuǎn)/秒)，由Em＝nBSω＝nBS·2πv，頻率f＝eq\f(ω,2π)＝eq\f(2πv,2π)＝v，可知B、C、D項只變更Em的大小，沒有變更頻率，但B選項使感應(yīng)電動勢減小，而A項變更了頻率．故選C、D.答案：CD2．一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動，穿過線圈的磁通量隨時間變更的圖象如圖甲所示，則以下說法正確的是()A．t＝0時刻，線圈平面與中性面垂直B．t＝0.01s時，Φ的變更率最大C．t＝0.02s時，感應(yīng)電動勢達(dá)到最大值D．該線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的圖象如圖乙所示解析：由題圖甲知t＝0時刻磁通量最大，線圈平面應(yīng)在中性面位置，A錯誤；t＝0.01s時刻，磁通量等于零，但Φ的變更率最大，B正確；t＝0.02s時刻，磁通量最大，但磁通量的變更率為零，感應(yīng)電動勢為零，C錯誤；由題圖甲知溝通電動勢的圖象應(yīng)為正弦圖象，D錯誤．答案：B3.(多選)矩形線圈的匝數(shù)為50匝，在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動時，穿過線圈的磁通量隨時間的變更規(guī)律如圖所示．則下列結(jié)論正確的是()A．在t＝0.1s和t＝0.3s時，電動勢最大B．在t＝0.2s和t＝0.4s時，電動勢變更方向C．電動勢的最大值是157VD．在t＝0.4s時，磁通量變更率最大，其值為3.14Wb/s解析：在t＝0.1s和t＝0.3s時，磁通量最大，但磁通量的變更率最小為零，所以電動勢為零，方向發(fā)生變更；在t＝0.2s和t＝0.4s時，磁通量最小為零，但磁通量的變更率最大，方向不變，電動勢的最大值Em＝nBSω＝50×0.2×eq\f(2π,0.4)V＝157V；又Em＝neq\f(ΔΦ,Δt)，所以eq\f(ΔΦ,Δt)＝3.14Wb/s.故C、D正確．答案：CD4．一交變電流的瞬時值表達(dá)式為e＝380sin4πt(V)，將一耐壓值為360V的電容器接在該電源兩端，則電容器()A．會被擊穿B．不會被擊穿C．時而擊穿時而不會擊穿D．是否會被擊穿，還需看電容解析：電容器能否被擊穿確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＝380V>360V，故會被擊穿，故A正確．答案：A5．(多選)如圖所示，形態(tài)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ω勻速轉(zhuǎn)動，從圖示的位置起先計時，則下列說法正確的是()A．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：依據(jù)感應(yīng)電動勢的產(chǎn)生可知，只要導(dǎo)線框是繞垂直于磁場的軸轉(zhuǎn)動，感應(yīng)電動勢的最大值都相同；由于導(dǎo)體框都是從中性面起先計時，則感應(yīng)電動勢的表達(dá)式均為：e＝Emsinωt，故說明四個線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大值及瞬時值均相同，故A、D正確，B、C錯誤．答案：ADB級提實力6.如圖所示，虛線OO′的左邊存在著方向垂直于紙面對里的勻強(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a→b→c→d→a方向為感應(yīng)電流的正方向．若從圖示位置起先計時，下圖中四個圖象能正確表示線圈內(nèi)感應(yīng)電流i隨時間t的變更規(guī)律的是()解析：在0～eq\f(T,4)內(nèi)，ab一側(cè)的線框在磁場中繞OO′轉(zhuǎn)動產(chǎn)生正弦式交變電流，電流方向由楞次定律推斷為dcbad且越來越大；eq\f(T,4)～eq\f(T,2)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，電流方向為dcbad且越來越小，以此類推，可知i-t圖象正確的為B.答案：B7．如圖所示，矩形線圈abcd，已知ab為L1，ad為L2，在磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中繞OO′軸以角速度ω(從圖中位置起先)勻速轉(zhuǎn)動，則線圈中感應(yīng)電動勢的大小為()A.eq\f(1,2)BL1L2ωsinωtB.eq\f(1,2)BL1L2ωcosωtC．BL1L2ωsinωtD．BL1L2ωcosωt解析：線圈經(jīng)過時間t時，轉(zhuǎn)過角度θ，這時ab、cd邊切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢eab＝BL1vsinθ，ecd＝BL1vsinθ，bc、ad邊不切割磁感線不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，故線圈中的感應(yīng)電動勢為e＝eab＋ecd＝2BL1vsinθ＝2BL1·eq\f(1,2)L2ωsinωt＝BL1L2ωsinωt，故選項C正確．答案：C8．如圖所示，矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場中可以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)動時的電流等于繞P2轉(zhuǎn)動時的電流B．線圈繞P1轉(zhuǎn)動時的電動勢小于繞P2轉(zhuǎn)動時的電動勢C．線圈繞P1和P2轉(zhuǎn)動時電流的方向相同，都是a→b→c→dD．線圈繞P1轉(zhuǎn)動時cd邊受到的安培力大于繞P2轉(zhuǎn)動時cd邊受到的安培力解析：無論是繞P1轉(zhuǎn)動還是繞P2轉(zhuǎn)動，線圈轉(zhuǎn)到圖示位置時產(chǎn)生的電動勢都為最大值Em＝nBSω，由歐姆定律可知此時I相等，A正確，B錯誤；由右手定則可知線圈中電流方向為a→d→c→b→a，故C錯誤；cd邊所受的安培力F＝BLcdI，故F一樣大，D錯誤．答案：A9.10匝線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生交變電流淌勢e＝10eq\r(2)sin20πt(V)，求：(1)t＝0時線圈的磁通量和磁通量的變更率．(2)線圈從中性面起先轉(zhuǎn)過180°過程中，感應(yīng)電動勢的平均值和最大值的比值．解析：(1)因為Em＝nBSω＝nΦmω，Φm＝eq\f(Em,nω)＝eq\f(10\r(2),10×20π)Wb＝eq\f(\r(2),20π)Wb.t＝0時，電動勢e＝0，磁通量最大．依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，磁通量的變更率就是單匝線圈電動勢的肯定值，所以t＝0時磁通量的變更率為0.(2)線圈從中性面起先轉(zhuǎn)過180°過程的時間t＝eq\f(π,ω)＝eq\f(π,20π)s＝0.05s，感應(yīng)電動勢平均值和最大值及二者的比值分別為：＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝n×eq\f(Φm－（－Φm）,t)＝10×eq\f(2Φm,t)＝eq\f(20\r(2),π)V，Em＝10eq\r(2)V，eq\f(\o(E,\s\up6(－)),Rm)＝eq\f(\f(20\r(2),π),\f(π,10\r(2)))＝eq\f(2,π).答案：eq\f(\r(2),20π)Wb0(2)eq\f(2,π)10.如圖所示，一個矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞OO′軸勻速轉(zhuǎn)動，磁場方向與轉(zhuǎn)軸垂直．線圈匝數(shù)n＝50，電阻r＝1Ω，長L1＝5cm，寬L2＝4cm，角速度ω＝100rad/s，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.2T．線圈兩端外接電阻R＝9Ω的用電器和一個溝通電流表．求：(1)線圈中產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動勢；(2)瞬時感應(yīng)電動勢的表達(dá)式．解析：(1)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值表達(dá)式為Em＝nBSω＝50×0.2×5×4×10－4×100V＝2.0V.(2)瞬時感應(yīng)電動勢的表達(dá)式e＝Emsinωt＝2sin100t(V)．答案：(1)2.0V(2)e＝2sin100t(V)11．在磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T的勻強(qiáng)磁場中有一匝數(shù)為10匝的矩形線圈ABCD，如圖所示，其繞OO′軸以線圈的角速度ω＝100rad/s勻速轉(zhuǎn)動．AB＝20cm，BC＝25cm，線框總電阻為r＝1Ω，定值電阻阻值為R＝9Ω，從圖示位置起先計時．(1)寫出t時刻線圈中的感應(yīng)電動勢e；(2)線框轉(zhuǎn)過30°，R上流過的電荷量為多少？(3)當(dāng)轉(zhuǎn)過30°時，磁通量變更率為多少？解析：(1)最大感應(yīng)電動勢Em＝nBSω＝10×1×0.2×0.25×100V＝50V，故t時刻感應(yīng)電動勢e＝50cos100t(V)．(2)轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢＝eq\f(nΔΦ,Δt)，形成的感應(yīng)電流I＝eq\f(\o(E,\s\up6(－)),R＋r)，故流過的電荷量q＝It＝neq\f(ΔΦ,R＋r)＝0.025C.(3)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的瞬時表達(dá)式e＝50cos100t(V)，當(dāng)轉(zhuǎn)過30°時瞬時感應(yīng)電動勢e＝25eq\r(3)V，依據(jù)neq\f(ΔΦ,Δt)＝e可得eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(e,n)＝eq\f(25\r(3),10)Wb/s＝eq\f(5\r(3),2)Wb/s.答案：(1)e＝50cos100t(V)(2)0.025C(3)eq\f(5\r(3),2)Wb/s12．如圖甲所示，在勻強(qiáng)磁場中有一個“Ω”形導(dǎo)線框可繞AB軸轉(zhuǎn)動，已知勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝eq\f(5\r(2),π)T，線框的CD邊長為l1＝20cm，CE、DF邊長均為l2＝10cm，角速度為100πrad/s.若從圖示位置起先計時：(1)寫出線框中感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式；(2)在圖乙的e-t坐標(biāo)系中作出線框中感應(yīng)電動勢隨時間變更關(guān)系的圖象．解析：(1)線框轉(zhuǎn)動，起先計時的位置為線圈平面與磁感線平行的位置，產(chǎn)生的交變電流按余弦規(guī)律變更，在t時刻線框轉(zhuǎn)過的角度為ωt，即e＝BSωc