高中物理 第2章 交變電流與發(fā)電機 2_1怎樣產(chǎn)生交變電流學業(yè)分層測評 滬科版選修3-2
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2.1怎樣產(chǎn)生交變電流 (建議用時:45分鐘)學業(yè)達標1.矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生交流電.穿過線圈的磁通量與感應(yīng)電動勢e的大小關(guān)系正確的是 ()最大,e最大;最小,e最?。蛔畲?,e最??;最小,e最大.A.B.C.D.【解析】當磁通量最大時,線圈平面垂直于磁感線,線圈不切割磁感線,e最小為零;當磁通量最小時,線圈平面平行于磁感線,線圈垂直切割磁感線,e最大,故B正確.【答案】B2.(多選)下列各圖中,哪些情況線圈中能產(chǎn)生交流電()【解析】線圈轉(zhuǎn)動過程中磁通量發(fā)生改變時,才能產(chǎn)生交流電,A項中磁通量不變,故A項不符合題意.【答案】BCD3.(多選)矩形線圈的匝數(shù)為50匝,在勻強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化規(guī)律如圖所示.下列結(jié)論正確的是 ()【導學號:72000064】圖219A.在t0.1 s和t0.3 s時,電動勢最大B.在t0.2 s和t0.4 s時,電動勢改變方向C.電動勢的最大值是157 VD.在t0.4 s時,磁通量變化率最大,其值為3.14 Wb/s【解析】在t0.1 s和t0.3 s時,矩形線圈的磁通量最大,但磁通量的變化率為0,電動勢為0,此時電動勢改變方向.故A、B錯誤.由圖像可知,周期為0.4 s,故角速度5,而最大電動勢為EmnBS157 V,C正確.在t0.4 s時,磁通量為0,磁通量變化率最大,其值為3.14 Wb/s.故D正確.【答案】CD4.(2016西北工大附中高二檢測)如圖2110甲所示,一矩形線圈,繞垂直于勻強磁場并位于線圈平面的固定軸轉(zhuǎn)動,線圈中的感應(yīng)電動勢e隨時間t的變化如圖2110乙所示,下列說法中正確的是()甲乙圖2110A.t1時刻通過線圈的磁通量為零B.t2時刻線圈位于中性面C.t3時刻通過線圈的磁通量變化率的絕對值最大D.每當e變化方向時,通過線圈的磁通量最大【解析】t1、t3時刻感應(yīng)電動勢為零,線圈位于中性面位置,所以穿過線圈的磁通量最大,磁通量的變化率為零,A、C錯誤;t2時刻感應(yīng)電動勢最大,線圈位于垂直于中性面的位置,穿過線圈的磁通量為零,B錯誤;由于線圈每經(jīng)過一次中性面時,穿過線圈的磁通量的絕對值最大,e變換方向,所以D正確.【答案】D5.(多選)如圖2111所示,一正方形線圈abcd在勻強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.已知勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B.線圈匝數(shù)為n,邊長為l,電阻為R,轉(zhuǎn)動的角速度為.則當線圈轉(zhuǎn)至圖示位置時() 【導學號:72000065】圖2111A.線圈中感應(yīng)電流的方向為abcdaB.穿過線圈的磁通量為0C.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】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為adcba,A錯誤;由峰值表達式EmnBS可知Im,圖示位置感應(yīng)電流等于峰值,C正確.【答案】BC6.(多選)一個矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的交變電動勢e220sin(100t)V,則下列判斷正確的是()A.t0時,線圈位于中性面位置B.t0時,穿過線圈平面的磁通量最大C.t0時,線圈的有效切割速度方向垂直磁感線D.t0時,線圈中感應(yīng)電動勢達到峰值【解析】因按正弦規(guī)律變化,故t0時線圈位于中性面,A正確;t0時,穿過線圈的磁通量最大,B正確;t0時,線圈的有效切割速度方向與磁感線平行,不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,故C、D錯誤.【答案】AB7.如圖所示,單匝矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動,其轉(zhuǎn)動軸線OO與磁感線垂直.已知勻強磁場的磁感應(yīng)強度B1T,線圈所圍面積S0.1 m2,轉(zhuǎn)速12r/min.若從中性面開始計時,則線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式應(yīng)為()圖2112A.e120sin(120t)VB.e24sin(120t)VC.e0.04sin(0.4t)VD.e0.4cos(2t)V【解析】角速度2n2rad/s0.4 rad/s.矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的最大值 EmBS10.10.4V0.04V.則感應(yīng)電動勢瞬時值表達式 eEmsin t0.04sin(0.4t)V.故正確答案為C.【答案】C8.(多選)(2016邯鄲高二檢測)如圖2113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)強度為B的勻強磁場中,以相同的角速度勻速轉(zhuǎn)動,從圖示的位置開始計時,則下列正確的說法是 () 【導學號:72000066】圖2113A.感應(yīng)電動勢峰值相同B.感應(yīng)電動勢瞬時值不同C.感應(yīng)電動勢峰值、瞬時值都不同D.感應(yīng)電動勢峰值、瞬時值都相同【解析】當轉(zhuǎn)動軸不是線圈對稱軸時,只要轉(zhuǎn)軸與磁場垂直,不論線圈形狀如何,轉(zhuǎn)軸位置如何,最大值均為EmNBS,S、B、N相同,所以Em相同,從中性面開始計時,瞬時值為正弦形式eEmsin t,可見瞬時值也相同,A、D對.【答案】AD能力提升9.如圖2114所示,虛線上方空間有勻強磁場,磁場方向垂直紙面向里,直角扇形導線框繞垂直于紙面的軸O以角速度勻速逆時針轉(zhuǎn)動.設(shè)線框中感應(yīng)電流的方向以逆時針為正,線框處于圖示位置時為時間零點.那么,在選項中能正確表明線框轉(zhuǎn)動一周感應(yīng)電流變化情況的是()圖2114【解析】由圖示位置計時,前周期無電流,第2個周期電流保持不變,第3個周期無電流,第4個周期電流反向且保持不變,故A正確.【答案】A10.如圖2115甲所示,A,B為兩個相同的環(huán)形線圈,共軸并靠近放置,A線圈中通有如圖2115乙所示的電流i,則()【導學號:72000067】甲乙圖2115在t1到t2時間內(nèi)A,B兩線圈相吸在t2到t3時間內(nèi)A,B兩線圈相斥t1時刻兩線圈間作用力為零t2時刻兩線圈的相互作用力最大 ()A. B.C. D.【解析】本題考查交變電流的變化規(guī)律和圖像.由t1到t2時間內(nèi),穿過B線圈的磁通量在減小,所以B中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向與A中相同,即相吸;由t2到t3時間內(nèi),穿過B線圈的磁通量在增大,B中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向與A中相反,即相斥;t1時刻A中電流最大,B中感應(yīng)電流為零,t2時刻A中電流為零,而B中感應(yīng)電流最大,在t1,t2時刻兩線圈的相互作用力都為零.故正確答案為A.【答案】A11.某一交變電流如圖2116所示.圖2116(1)該圖像表示線圈在何處開始計時?(2)線圈在哪些時刻處于與磁場方向垂直的位置?(3)t1、t2時刻線圈分別處于與磁場方向垂直的面夾角多大處?【解析】(1)e t圖線為正弦函數(shù)圖線,說明是從線圈位于中性面位置開始計時的,此時,穿過線圈的磁通量最大,而線圈內(nèi)的感應(yīng)電動勢卻為0.(2)當線圈處于與磁場方向垂直的位置(中性面)時,e0,所以有0、t3、t6、t8各時刻.(3)由圖像知,eEmsin t式中Em10 V.當tt1時,e5 V,有1t145 ;當tt2時,e10 VEm,有2t290 .【答案】(1)中性面處開始計時(2)0,t3,t6,t8(3)459012.一臺交流發(fā)電機,其線圈從中性面開始轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生的交流感應(yīng)電動勢的最大值為311 V,線圈在磁場中轉(zhuǎn)動的角速度是100 rad/s.(1)寫出感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式.(2)若該發(fā)電機只與含電阻的負載組成閉合電路,電路中的總電阻為100 ,試寫出通過負載的電流的瞬時值表達式.并求在t s時電流的瞬時值為多少?【解析】(1)因交流發(fā)電機的線圈從中性面開始轉(zhuǎn)動,所以該交變電流為正弦交流電.感應(yīng)電動勢的最大值Em311 V,角速度100 rad/s,所以感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式是e311sin (100t) V.(2)根據(jù)歐姆定律,電路中電流的最大值為Im A3.11 A所以通過負載的電流的瞬時值表達式是i3.11sin (100t) A當t s時,電流的瞬時值為i3.11sin(100) A1.56 A【答案】(1)e311sin(100t) A(2)i3.11sin(100t) A1.56 A- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預覽、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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