高中物理 第五章第一節(jié) 《交變電流》知能演練輕松闖關(guān) 新人教版選修3-2
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1112013-2014學(xué)年高中物理 第五章第一節(jié) 交變電流知能演練輕松闖關(guān) 新人教版選修3-21關(guān)于交變電流和直流電的說(shuō)法中,正確的是()A如果電流大小隨時(shí)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(shí)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,電流的大小可以改變交變電流的特征是電流的方向隨時(shí)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(jiǎn)單的一種,故選D.2(2013莆田高二檢測(cè))如圖所示,屬于交流電的是()解析:選C.方向隨時(shí)間做周期性變化是交變電流最重要的特征A、B、D三項(xiàng)所示的電流大小隨時(shí)間做周期性變化,但其方向不變,不是交變電流,它們所表示的是直流電C選項(xiàng)中電流的方向隨時(shí)間做周期性變化,故選C.3線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生交變電流的圖象如圖所示,由圖可知()A在A、C時(shí)刻線圈處于中性面位置B在B、D時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量為零C從A時(shí)刻到D時(shí)刻線圈轉(zhuǎn)過(guò)的角度為D若從O時(shí)刻到D時(shí)刻經(jīng)過(guò)0.02 s,則在1 s內(nèi)交變電流的方向改變100次解析:選D.A、C時(shí)刻感應(yīng)電流最大,線圈位置與中性面垂直,B、D時(shí)刻感應(yīng)電流為零,線圈在中性面,此時(shí)磁通量最大從A時(shí)刻到D時(shí)刻線圈轉(zhuǎn)過(guò)角度為.若從O時(shí)刻到D時(shí)刻經(jīng)過(guò)0.02 s,即線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周用時(shí)0.02 s,且在這個(gè)時(shí)間內(nèi)電流方向改變2次,則在1 s內(nèi)交變電流的方向改變2100次,故選D.4.(2013沈陽(yáng)二中高二檢測(cè))如圖所示,一矩形線圈abcd,已知ab邊長(zhǎng)為l1,bc邊長(zhǎng)為l2,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞OO軸以角速度從圖示位置開始勻速轉(zhuǎn)動(dòng),則t時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為()A0.5Bl1l2sin tB0.5Bl1l2cos tCBl1l2sin t DBl1l2cos t解析:選D.因?yàn)殚_始時(shí)刻線圈平面與磁感線平行,即從垂直于中性面開始運(yùn)動(dòng),所以開始時(shí)刻線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大為EmBl1l2,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)形式應(yīng)為余弦形式,因此在t時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為Bl1l2cos t, 故選D.5.(2013東城區(qū)高二檢測(cè))如圖所示,一小型發(fā)電機(jī)內(nèi)有n100匝矩形線圈,線圈面積S0.10 m2,線圈電阻可忽略不計(jì)在外力作用下矩形線圈在B0.10 T勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,以恒定的角速度100 rad/s繞垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng),發(fā)電機(jī)線圈兩端與R100 的電阻構(gòu)成閉合回路求:(1)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值;(2)從線圈平面通過(guò)中性面時(shí)開始,線圈轉(zhuǎn)過(guò)90角的過(guò)程中,通過(guò)電阻R橫截面的電荷量解析:(1)線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值EmnBS3.1102 V.(2)設(shè)從線圈平面通過(guò)中性面時(shí)開始,線圈通過(guò)90角所用時(shí)間為t,線圈中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)通過(guò)電阻R的平均電流在t時(shí)間內(nèi)通過(guò)電阻橫截面的電荷量Qt1.0102 C.答案:(1)3.1102 V(2)1.0102 C一、選擇題1(單選)下列線圈中不能產(chǎn)生交變電流的是()解析:選A.由正弦式交流電的產(chǎn)生條件可知,軸必須垂直于磁感線,但對(duì)線圈的形狀沒(méi)有特別要求故選A.2(多選)對(duì)于如圖所示的電流i隨時(shí)間t做周期性變化的圖象,下列說(shuō)法中正確的是()A電流大小變化,方向不變,是直流電B電流大小、方向都變化,是交流電C電流最大值為0.2 AD電流做周期性變化,是交流電答案:AC3.(單選)如圖所示,一矩形線圈繞與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直的中心軸OO沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng),引出線的兩端分別與相互絕緣的兩個(gè)半圓形銅環(huán)M和N相連M和N又通過(guò)固定的電刷P和Q與電阻R相連在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中,通過(guò)電阻R的電流()A大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化B大小和方向都不隨時(shí)間做周期性變化C大小不斷變化,方向總是PRQD大小不斷變化,方向總是QRP解析:選C.由于MN換向器的作用,由右手定則可知通過(guò)R的電流方向不變,總是由PRQ.故C選項(xiàng)正確4(單選)一臺(tái)旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī),在正常工作時(shí)的正弦電動(dòng)勢(shì)e220 sin 100t V,由于超負(fù)荷使電樞轉(zhuǎn)速降低了,這時(shí)的電動(dòng)勢(shì)是()Ae220sin 100t V Be220sin 90t VCe198sin 100t V De198sin 90t V解析:選D.由于超負(fù)荷,使電樞轉(zhuǎn)速降低了,即轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉?lái)的,n0.9n,所以電動(dòng)勢(shì)的最大值EmNBS0.9Em0.9220 V198 V,角速度2n20.9n0.90.9100 rad/s90 rad/s,故選D.5(多選)如圖所示為一個(gè)矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)線圈內(nèi)磁通量隨時(shí)間t變化如圖乙所示,則下列說(shuō)法中正確的是()At1時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大Bt2時(shí)刻ad的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向垂直Ct3時(shí)刻線圈平面與中性面重合Dt4,t5時(shí)刻線圈中感應(yīng)電流的方向相同解析:選BC.t1時(shí)刻通過(guò)線圈的最大,磁通量變化率最小,此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零,A錯(cuò)誤;在t2,t4時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為Em,此時(shí)ad、cb的運(yùn)動(dòng)方向均垂直于磁場(chǎng)方向,B正確;t1、t3、t5時(shí)刻最大,0,此時(shí)線圈平面垂直于磁場(chǎng)方向,稱為中性面,C正確;t5時(shí)刻感應(yīng)電流為零,D錯(cuò)誤故選BC.6(多選)(2013華南師大附中高二月考)線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)e10sin 20t V,則下列說(shuō)法正確的是()At0時(shí),線圈平面位于中性面Bt0時(shí),穿過(guò)線圈的磁通量最大Ct0時(shí),導(dǎo)線切割磁感線的有效速率最大Dt0.4 s時(shí),e有最大值10 V解析:選AB.由電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式知,計(jì)時(shí)從線圈位于中性面時(shí)開始,所以t0時(shí),線圈平面位于中性面,磁通量為最大,但此時(shí)導(dǎo)線線速度方向與磁感線平行,切割磁感線的有效速率為零,A、B正確,C錯(cuò)誤當(dāng)t0.4 s時(shí),e10sin 20t V10sin(200.4) V0,D錯(cuò)誤故選AB.7(多選)如圖甲所示,一矩形閉合線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)軸OO以恒定的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)當(dāng)從線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)開始計(jì)時(shí),線圈中產(chǎn)生的交變電流按照?qǐng)D乙所示的余弦規(guī)律變化,則在t時(shí)刻()A線圈中的電流最大B穿過(guò)線圈的磁通量為零C線圈所受的安培力為零D線圈中的電流為零解析:選CD.t,此時(shí)線圈位于中性面位置,所以穿過(guò)線圈的磁通量最大,B錯(cuò)誤,由于此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零,所以線圈中電流為零線圈所受的安培力為零,A錯(cuò)誤,C、D正確故選CD.8.(單選)如圖所示,單匝矩形線圈的一半放在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,中心軸線OO與磁場(chǎng)邊界重合,線圈繞中心軸線按圖示方向(從上向下看逆時(shí)針?lè)较?勻速轉(zhuǎn)動(dòng),t0時(shí)刻線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直,規(guī)定電流方向沿abcd為正方向,則下圖中能表示線圈內(nèi)感應(yīng)電流隨時(shí)間變化規(guī)律的是()解析:選B.在0內(nèi),ab一側(cè)的線圈在磁場(chǎng)中繞OO軸轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生正弦式交變電流,電流方向由楞次定律判斷為dcba且越來(lái)越大.內(nèi),ab一側(cè)線圈在磁場(chǎng)外,而dc一側(cè)線圈又進(jìn)入磁場(chǎng)產(chǎn)生交變電流,電流方向?yàn)閐cba且越來(lái)越小,以此類推,可知it圖象正確的為B.009.(多選)(2013武漢三中高二月考)如圖所示,甲、乙兩個(gè)并排放置的共軸線圈,甲中通有如圖所示的電流,則()A在t1到t2時(shí)間內(nèi),甲乙相吸B在t2到t3時(shí)間內(nèi),甲乙相斥Ct1時(shí)刻兩線圈間作用力為零Dt2時(shí)刻兩線圈間吸引力最大解析:選ABC.甲回路電流的磁場(chǎng)減弱時(shí),由楞次定律知,乙回路將產(chǎn)生與甲同向環(huán)繞的感應(yīng)電流甲、乙電流之間通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生相互作用,甲、乙相吸同理,當(dāng)甲中電流增強(qiáng)時(shí),甲、乙互相排斥,故A、B選項(xiàng)都正確t1時(shí)刻,甲中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)變化率為零,則乙線圈感生電流瞬時(shí)值為零,而t2時(shí)刻,甲中的電流變化最快,乙中感生電流最強(qiáng),但此時(shí)甲中電流瞬時(shí)值為零,所以t1、t2時(shí)刻,甲、乙電流間相互作用力為零,C正確,D錯(cuò)誤故選ABC.10(單選)如圖甲所示,一矩形線圈abcd放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,并繞過(guò)ab、cd中點(diǎn)的軸OO以角速度逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)若以線圈平面與磁場(chǎng)夾角45時(shí)(如圖乙)為計(jì)時(shí)起點(diǎn),并規(guī)定當(dāng)電流自a流向b時(shí)電流方向?yàn)檎齽t圖丙中正確的是()解析:選D.矩形線圈繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生正弦式交變電流,在開始計(jì)時(shí)(t0)時(shí)線圈達(dá)到圖乙所示的位置,據(jù)右手定則判斷電流為負(fù)方向,首先排除A、B選項(xiàng)若到達(dá)圖甲所示的位置,感應(yīng)電流為負(fù)向的峰值,可見t0的時(shí)刻交變電流處于負(fù)半周且再經(jīng)到達(dá)中性面位置,即0,瞬時(shí)表達(dá)式iImsin(t0),所以0Imsin,t.故選D.二、非選擇題11一個(gè)面積為S的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以某一邊為軸做勻速轉(zhuǎn)動(dòng),磁場(chǎng)方向與軸垂直線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e與時(shí)間t的關(guān)系如圖所示求:(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B;(2)在t時(shí)刻,線圈平面與磁感線的夾角為多少?解析:(1)線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生余弦式交變電流,EmBSBS,故B.(2)在t時(shí)刻線圈轉(zhuǎn)過(guò)的角度t30,也就是線圈平面與磁感線夾角為30.答案:(1)(2)3012發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是匝數(shù)為100匝、邊長(zhǎng)為20 cm的正方形線圈,將它置于磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.05 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,繞著垂直于磁場(chǎng)方向的軸以100 rad/s的角速度轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)線圈平面跟磁場(chǎng)方向垂直時(shí)開始計(jì)時(shí)線圈和外電路的總電阻R10 .(1)寫出交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式;(2)線圈從計(jì)時(shí)開始,轉(zhuǎn)過(guò)過(guò)程中通過(guò)線圈某一截面的電荷量為多少?解析:(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值為EmnBSEm1000.050.20.2100 V20 VIm2 A,所以iImsin t2sin 100t A.(2)線圈從計(jì)時(shí)開始,轉(zhuǎn)過(guò)過(guò)程中通過(guò)線圈某一截面的電荷量qtt.從中性面計(jì)時(shí),轉(zhuǎn)過(guò),如圖所示BSBS(1sin 30)BSq C C1102 C.答案:(1)i2sin 100t A(2)1102 C111- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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