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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111 2013-2014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3-2 1.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)刻穿過線圈的磁通量為零 C.從A時(shí)刻到D時(shí)刻線圈轉(zhuǎn)過的角度為π D.若從O時(shí)刻到D時(shí)刻經(jīng)過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)過角度為.若從O時(shí)刻到D時(shí)刻經(jīng)過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2=100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ω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( ) A.0.5Bl1l2ωsin ωt B.0.5Bl1l2ωcos ωt C.Bl1l2ωsin ωt D.Bl1l2ωcos ωt 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Em=Bl1l2ω,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Bl1l2ωcos ωt, 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n=100匝矩形線圈,線圈面積S=0.10 m2,線圈電阻可忽略不計(jì).在外力作用下矩形線圈在B=0.10 T勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,以恒定的角速度ω=100π 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R=100 Ω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)從線圈平面通過中性面時(shí)開始,線圈轉(zhuǎn)過90角的過程中,通過電阻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 Em=nBSω=3.1102 V. (2)設(shè)從線圈平面通過中性面時(shí)開始,線圈通過90角所用時(shí)間為Δt,線圈中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)= 通過電阻R的平均電流== 在Δt時(shí)間內(nèi)通過電阻橫截面的電荷量 Q=Δt==1.010-2 C. 答案:(1)3.1102 V (2)1.010-2 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 A D.電流做周期性變化,是交流電 答案:AC 3. (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)針方向轉(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又通過固定的電刷P和Q與電阻R相連.在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中,通過電阻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P→R→Q D.大小不斷變化,方向總是Q→R→P 解析:選C.由于MN換向器的作用,由右手定則可知通過R的電流方向不變,總是由P→R→Q.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)e=220 sin 100πt 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( ) A.e=220sin 100πt V B.e=220sin 90πt V C.e=198sin 100πt V D.e=198sin 90πt 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,n′=0.9n,所以電動(dòng)勢(shì)的最大值Em′=NBSω′=0.9Em=0.9220 V=198 V,角速度ω′=2πn′=2π0.9n=0.9ω=0.9100π rad/s=90π 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( ) A.t1時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 B.t2時(shí)刻ad的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向垂直 C.t3時(shí)刻線圈平面與中性面重合 D.t4,t5時(shí)刻線圈中感應(yīng)電流的方向相同 解析:選BC.t1時(shí)刻通過線圈的Φ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Φ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)e=10sin 20πt V,則下列說(shuō)法正確的是( ) A.t=0時(shí),線圈平面位于中性面 B.t=0時(shí),穿過線圈的磁通量最大 C.t=0時(shí),導(dǎo)線切割磁感線的有效速率最大 D.t=0.4 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t=0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)t=0.4 s時(shí),e=10sin 20πt V=10sin(20π0.4) V=0,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ω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)針方向)勻速轉(zhuǎn)動(dòng),t=0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 C.t1時(shí)刻兩線圈間作用力為零 D.t2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ab、cd中點(diǎn)的軸OO′以角速度ω逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng).若以線圈平面與磁場(chǎng)夾角θ=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)檎畡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)(t=0)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t=0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φ0=,瞬時(shí)表達(dá)式i=Imsin(ωt-φ0),所以 0=Imsin,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,Em=BSω=BS,故B=. (2)在t=時(shí)刻線圈轉(zhuǎn)過的角度θ=ωt===30,也就是線圈平面與磁感線夾角為30. 答案:(1) (2)30 12.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B=0.05 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,繞著垂直于磁場(chǎng)方向的軸以ω=100π 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R=10 Ω. (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)過過程中通過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Em=nBSω Em=1000.050.20.2100π V=20π V Im==2π A,所以i=Imsin ωt=2πsin 100πt A. (2)線圈從計(jì)時(shí)開始,轉(zhuǎn)過過程中通過線圈某一截面的電荷量q=t=Δt=.從中性面計(jì)時(shí),轉(zhuǎn)過,如圖所示. ΔΦ=BΔS=BS(1-sin 30)=BS q== C= C=110-2 C. 答案:(1)i=2πsin 100πt A (2)110-2 C 111- 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)的問題本站不予受理。
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