2019年高中物理 第3章 第2節(jié) 交變電流是怎么產(chǎn)生的課后知能檢測 魯科版選修3-21把一段長度一定的導(dǎo)線做成線圈，在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸以恒定的角速度轉(zhuǎn)動，下列哪個線圈產(chǎn)生的電動勢最大值最大()A做成矩形線圈B做成正方形線圈C做成圓形線圈 D做成正三角形線圈【解析】電動勢最大值的表達(dá)式EmnBS，當(dāng)線圈做成圓形時，面積最大，故Em最大，選項C正確【答案】C2如圖3210所示為演示交變電流產(chǎn)生的裝置圖，關(guān)于這個實驗，正確的說法是()圖3210A線圈每轉(zhuǎn)動一周，指針左右擺動兩次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)電流方向為abD線圈平面與磁場方向平行時，磁通量變化率為零【解析】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，指針左右擺動一次線圈處于圖示位置時，ab邊向右運動，由右手定則，ab邊的感應(yīng)電流方向為ab；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【答案】C3欲增大交流發(fā)電機的感應(yīng)電動勢而不改變頻率，下面措施中不能采用的是()A增大轉(zhuǎn)速B增大磁感應(yīng)強度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)強度為B，線圈圍成的面積為S，角速度為，轉(zhuǎn)速為n(轉(zhuǎn)/秒)，由EmNBSNBS2n，又由頻率f/2n，可知B、C、D項只改變Em大小，沒改變頻率，而A項改變了頻率，故選A.【答案】A4(xx福建高考)如圖3211，實驗室一臺手搖交流發(fā)電機，內(nèi)阻r1.0 ，外接R9.0 的電阻閉合開關(guān)S，當(dāng)發(fā)電機轉(zhuǎn)子以某一轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生的電動勢e10sin 10t(V)，則()圖3211A該交變電流的頻率為10 HzB該電動勢的有效值為10 VC外接電阻R所消耗的電功率為10 WD電路中理想交流電流表的示數(shù)為1.0 A【解析】根據(jù)感應(yīng)電動勢的表達(dá)式求解交變電流的四值因e10sin 10t(V)，故10 rad/s，f5 Hz，選項A錯誤；Em10 V，故其有效值E10 V，選項B錯誤；交流電表的示數(shù)及功率的計算均要用有效值，因此電路中表的示數(shù)I1.0 A，選項D正確；外接電阻R所消耗功率為PI2R1.029 W9 W，選項C錯誤【答案】D5一矩形線圈繞垂直于勻強磁場并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動，線圈中的感應(yīng)電動勢e隨時間t的變化如圖3212所示，則下列說法中正確的是()圖3212At1時刻通過線圈的磁通量為零Bt2時刻通過線圈的磁通量的絕對值最大Ct3時刻通過線圈的磁通量變化率的絕對值最大D每當(dāng)e變換方向時，通過線圈的磁通量的絕對值都為最大【解析】t1、t3時刻線圈中的感應(yīng)電動勢e0，故為線圈平面處于中性面的時刻，線圈的磁通量最大，磁通量的變化率為零，故A、C不對；t2時刻eEm，為線圈平面轉(zhuǎn)至與磁感線平行的時刻，磁通量為零，磁通量的變化率的絕對值最大，故B也不對；每當(dāng)e變換方向時，線圈通過中性面，此時磁通量的絕對值最大，故D正確【答案】D6一閉合矩形線圈abcd繞垂直于磁感線的固定軸OO勻速轉(zhuǎn)動，線圈平面位于如圖3213甲所示的勻強磁場中，通過線圈的磁通量隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示，下列說法正確的是()圖3213At1、t3時刻通過線圈的磁通量變化率最大Bt1、t3時刻線圈中感應(yīng)電流方向改變Ct2、t4時刻線圈中磁通量最大Dt2、t4時刻線圈中感應(yīng)電動勢最小【解析】t1、t3時刻通過線圈的磁通量最大，磁通量變化率0，此時感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流為零，線圈中感應(yīng)電流方向改變，A錯誤，B正確；t2、t4時刻線圈中磁通量為零，磁通量的變化率最大，即感應(yīng)電動勢最大，C、D錯誤【答案】B7一個矩形線框的面積為S，在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，從線圈平面與磁場垂直的位置開始計時，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nBSB線框產(chǎn)生交變電動勢的有效值為nBSC從開始轉(zhuǎn)動經(jīng)過周期，線框中的平均感應(yīng)電動勢為2nBSD感應(yīng)電動勢瞬時值表達(dá)式為e2nBSsin 2nt【解析】轉(zhuǎn)速為n轉(zhuǎn)/秒，則角速度為2n，根據(jù)感應(yīng)電動勢的最大值公式EmNBS可以知道，電動勢的最大值為2nBS.有效值為最大值的，B對，A錯從線圈平面與磁場垂直的位置開始計時，感應(yīng)電動勢瞬時值表達(dá)式為eBSsin t2nBSsin 2nt，D對由EN得平均電動勢為4nBS，C錯【答案】BD8(xx武漢高二檢測)某臺家用柴油發(fā)電機正常工作時能夠產(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】我國照明用電的周期為T0.02 s，峰值為Em220 V，轉(zhuǎn)速減半時，周期變?yōu)樵瓉淼?倍，據(jù)EmnBS知Em也變?yōu)樵瓉淼囊话?，?10 V，選項B正確【答案】B9某交流發(fā)電機正常工作時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為eEmsin t，若線圈匝數(shù)減為原來的一半，而轉(zhuǎn)速增為原來的2倍，其他條件不變，則產(chǎn)生的電動勢的表達(dá)式是()AeEmsin tBe2Emsin tCe2Emsin 2t DeEmsin 2t【解析】線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的固定軸(該軸與線圈在同一平面內(nèi))勻速轉(zhuǎn)動，從中性面開始計時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢是按正弦規(guī)律變化的，其最大值EmNBS.當(dāng)線圈匝數(shù)N、轉(zhuǎn)速n發(fā)生變化時，感應(yīng)電動勢的最大值也可能發(fā)生變化，由EmNBS，角速度與轉(zhuǎn)速的關(guān)系為2n得，當(dāng)N、n2n時，2，EmNBSBS(22n)NBS，即EmEm，故eEmsin 2t，故D選項正確【答案】D10(2011四川高考)如圖3214所示，在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動的矩形線圈的周期為T，轉(zhuǎn)軸O1O2垂直于磁場方向，線圈電阻為2 .從線圈平面與磁場方向平行時開始計時，線圈轉(zhuǎn)過60時的感應(yīng)電流為1 A那么()圖3214A線圈消耗的電功率為4 WB線圈中感應(yīng)電流的有效值為2 AC任意時刻線圈中的感應(yīng)電動勢為e4cos tD任意時刻穿過線圈的磁通量為sin t【解析】線圈轉(zhuǎn)動角速度，線圈平面從與磁場方向平行開始計時，當(dāng)轉(zhuǎn)過60時，電流的瞬時值表達(dá)式為iImcos 601 AIm2 A，正弦交變電流有效值I A，B項錯；線圈消耗的功率PI2R4 W，A項正確；由歐姆定律可知，感應(yīng)電動勢最大值EmImR4 V所以瞬時值表達(dá)式為e4cost，C項正確；通過線圈的磁通量msin tmsint，而EmBSm，故m，代入上式得sintsint，D錯【答案】AC11如圖3215所示，勻強磁場B0.1 T，矩形線圈的匝數(shù)N100，邊長ab0.2 m，bc0.5 m，以角速度100 rad/s繞OO軸勻速轉(zhuǎn)動當(dāng)線圈通過中性面時開始計時，試求：圖3215(1)線圈中感應(yīng)電動勢的表達(dá)式；(2)由t0至t過程中的平均電動勢【解析】(1)由題意可知感應(yīng)電動勢的瞬時值：eEmsin tNBSsin t1000.10.20.5100sin 100t(V)314sin 100t(V)(2)用EN計算，t0至t過程中的平均電動勢NNBS，代入數(shù)據(jù)得：200 V.【答案】(1)e314sin 100t(V)(2)200 V12如圖3216所示，邊長為a的單匝的正方形線圈在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，以O(shè)O邊為軸勻速轉(zhuǎn)動，角速度為，轉(zhuǎn)軸與磁場方向垂直，線圈電阻為R.求：圖3216(1)線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過的過程中產(chǎn)生的熱量Q；(2)線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過的過程中通過線圈某截面的電量q.【解析】(1)線圈轉(zhuǎn)動中感應(yīng)電動勢的峰值EmBa2，感應(yīng)電流的有效值為I.線圈轉(zhuǎn)過/2的時間t，所以在轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生的熱量為：QI2Rt()2R.(2)線圈轉(zhuǎn)過/2過程中的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的平均值分別為：，.所以在轉(zhuǎn)過的過程中流過線圈某截面的電量為：qt.【答案】(1)(2)