高中物理第二節(jié)交變電流是怎樣產(chǎn)生的知能優(yōu)化訓(xùn)練魯科版選修3-2

1．以下說法不．正確的選項是．交流發(fā)電機是把其他形式的能轉(zhuǎn)變成電能的裝置B．交流發(fā)電機是把電能轉(zhuǎn)變成其他形式能的裝置C．交流發(fā)電機中電樞和磁極無論誰轉(zhuǎn)動，只要轉(zhuǎn)動，就稱為轉(zhuǎn)子，只要不動，就稱為定子D．交流發(fā)電機利用的是電磁感覺原理剖析：選B交流發(fā)電機是利用線圈在磁場中轉(zhuǎn)動，引起電磁感覺現(xiàn)象形成電流，將其他形式的能轉(zhuǎn)變成電能．交流發(fā)電機的內(nèi)部是由轉(zhuǎn)子和定子組成的，轉(zhuǎn)動的為轉(zhuǎn)子，不動的為定子．應(yīng)選項A、C、D正確，B錯誤．2一線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，在圖3－2－12所示的地址時圖3－2－12．穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率最小B．穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率最大C．穿過線圈的磁通量最小，磁通量的變化率最大D．穿過線圈的磁通量最小，磁通量的變化率最小剖析：選C當線框平面平行于磁感線時，磁通量最小，但E最大，即錯誤!最大．3．某交流發(fā)電機正常工作時產(chǎn)生的感覺電動勢為e＝Eminωt，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)生的電動勢的表達式是A．e＝EminωtB．e＝2EminωtC．e＝2Emin2ωtD．e＝Emin2ωt剖析：選D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，從中性面開始計時時，產(chǎn)生的感覺電動勢是按正弦規(guī)律變化的，其最大值Em＝、轉(zhuǎn)速n發(fā)生變化時，感覺電動勢的最大值也可能發(fā)生變化，由Em＝NBSω，角速度與轉(zhuǎn)速的關(guān)系為ω＝2πn得，當N′＝錯誤!、n′＝2n時，ω′＝2ω，Em′＝N′BSω′＝錯誤!·BS2π·2n＝NBSω，即Emmmωt，故D選項正確．′＝E，故e＝Ein24．2022年江蘇南通調(diào)研某交流發(fā)電機給燈泡供電，產(chǎn)生正弦式交變電流的圖象如圖3－2－13所示，以下說法中正確的選項是圖3－2－13A．交變電流的頻率為HB．交變電流的瞬市價表達式為i＝5co50πtAC．在t＝時，穿過交流發(fā)電機線圈的磁通量最大D．若發(fā)電機線圈電阻為Ω，則其產(chǎn)生的熱功率為剖析：選D由圖象可知交變電流的周期為，頻率為

5W50H，A

錯誤；因ω＝錯誤!＝100π，則瞬市價表達式

i＝5co100tAπ，B

錯；當

t＝時，感覺電流最大，則穿過線圈的磁通量為零，C錯；電流的有效值

I＝錯誤!＝錯誤!錯誤!A，，bc＝

m，以角速度ω＝100π

rad/繞

OO′軸勻速轉(zhuǎn)動．當線圈平面經(jīng)過中性面時開始計時，求：線圈中感覺電動勢的瞬市價表達式．由t＝0至t＝錯誤!過程中的平均電動勢值．圖3－2－14剖析：1感覺電動勢的瞬市價e＝NBSωinωt，由題可知S＝\toab·\tobc＝×m2＝m2，Em＝NBSω＝100×××100πV＝314V，所以e＝314in100tVπ2用E＝N錯誤!計算t＝0至t＝錯誤!過程中的平均電動勢為：E＝N錯誤!＝N錯誤!＝錯誤!，即E＝錯誤!NBSω，代入數(shù)值得E＝200V答案：1e＝314in100πtV2200V一、單項選擇題1．圖3－2－15中，哪些情況線圈中不能夠產(chǎn)生交流電圖3－2－15剖析：選A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項不能夠產(chǎn)生．2．一個矩形線框的面積為S，在磁感覺強度為B的勻強磁場中，從線圈平面與磁場垂直的地址開始計時，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nπBSB．線框產(chǎn)生交變電動勢的有效值為錯誤!nπBS/2C．從開始轉(zhuǎn)動經(jīng)過失誤!周期，線框中的平均感覺電動勢為2nBSD．感覺電動勢瞬市價表達式為e＝2nπBSin2nπt剖析：轉(zhuǎn)/秒，則角速度為2πn，依照感覺電動勢的最大值公式Em＝NBSω能夠知道，電動勢的最大值為2nπBS，有效值為最大值的錯誤!，即為錯誤!nπBS，所以A、B錯．從線圈平面與磁場垂直的地址開始計時，感覺電動勢瞬市價表達式為e＝BSωinωt＝2nπBSin2nπt，D對．由E＝N錯誤!得平均電動勢為4nBS，C錯．3．如圖3－2－16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覺強度為圈匝數(shù)為n，邊長為，電阻為R，轉(zhuǎn)動的角速度為ω則當線圈轉(zhuǎn)至圖示地址時

B，線圖3－2－16A．線圈中的感覺電流的方向為abcdaB．線圈中的感覺電流為錯誤!C．穿過線圈的磁通量為B2D．穿過線圈的磁通量的變化率為0剖析：選B圖示地址為垂直于中性面的地址，此時經(jīng)過線圈的磁通量為零，但磁通量的變化率最大，感覺電流也最大，則I＝錯誤!＝錯誤!，由右手定則可判斷出線圈中感覺電流的方向為adcba4．2022年濟南高二檢測小型交流發(fā)電機中，矩形金屬線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感覺電動勢與時間呈正弦函數(shù)關(guān)系，如圖3－2－17所示．此線圈與一個

R＝10

Ω的電阻組成閉合電路，不計電路的其他電阻，以下說法正確的選項是圖3－2－17．交變電流的周期為B．交變電流的頻率為8HC．交變電流的有效值為錯誤!AD．交變電流的最大值為4A剖析：選C由題圖可直接獲取的信息是：交變電流的周期是

，A

錯；感覺電動勢的最大值為

20V，線圈中產(chǎn)生的交變電流為正弦式交變電流．從而可推出：交變電流的頻率

f＝錯誤!＝錯誤!

H＝4H，B

錯；交變電流的最大值

Im＝錯誤!＝錯誤!A＝2A

，D

錯；交變電流的有效值I＝錯誤!＝錯誤!A＝錯誤!A．所以正確選項為C5．2022年如皋高二檢測某線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生交變電流的圖象如圖3－2－18所示，由圖中信息能夠判斷圖3－2－18A．在A和C時刻線圈處于中性面地址B．在B和D時刻穿過線圈的磁通量為零C．從O時刻到D時刻線圈轉(zhuǎn)過的角度為2πD．若從O時刻到B時刻歷時，則交變電流的頻率為50H剖析：選、C時刻電流最大，位于與中性面垂直的地址，A錯．B、D時刻，電流最小，處于中性面地址，磁通量最大，B錯．從O到D是一個周期，線圈轉(zhuǎn)過的角度為2π，C對．若從O時刻到B時刻歷時，則交變電流的頻率為25H，D錯．6．一只標有“220V100W的”燈泡，接在U＝311in314tV的電源上，則以下說法中正確的是．燈泡不能夠正常發(fā)光B．經(jīng)過燈泡的電流為i＝AC．與燈泡并聯(lián)的交流電壓表的示數(shù)為220VD．與燈泡串通的交流電流表的示數(shù)為A剖析：＝311in314tV，可知電壓峰值Um＝311V，有效值U＝220V，燈泡能正常發(fā)光，A錯；電流的瞬市價表達式為i＝A，B錯誤；交流電壓表的示數(shù)為電壓有效值220V，C正確；交流電流表的示數(shù)為電流有效值A(chǔ)，D錯．7．2022年重慶高二檢測一矩形線圈，繞垂直于勻強磁場并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動．線圈中的感覺電動勢e隨時間t的變化如圖3－2－19所示．下面說法中正確的選項是圖3－2－19．t1時刻經(jīng)過線圈的磁通量為零B．t2時刻經(jīng)過線圈的磁通量的絕對值最大C．t3時刻經(jīng)過線圈的磁通量變化率的絕對值最大D．每當e變換方向時，經(jīng)過線圈的磁通量絕對值都為最大剖析：選、t3時刻感覺電動勢為零，線圈位于中性面地址，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時刻感覺電動勢最大，線圈位于中性面的垂面地址，穿過線圈的磁通量為零，B錯誤；由于線圈每過一次中性面時，穿過線圈的磁通量的絕對值最大，e變換方向，所以D正確．8．一個矩形線圈在勻強磁場中轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的交變電流e＝220錯誤!in100πtV，那么A．該交變電流的頻率是100HB．當t＝0時，線圈平面恰好與中性面垂直C．當t＝錯誤!時，e有最大值D．該交變電流電動勢的有效值為220錯誤!V剖析：選C交變電流的周期為，頻率為50H，A錯．t＝0時，e＝0，線圈處于中性面地址，B錯．t＝1/200＝T/4時，e有最大值，C對．有效值為220V，D錯．9．如圖3－2－20所示，單匝矩形線圈的一半放在擁有理想界線的勻強磁場中，線圈軸線OO′與磁場界線重合，線圈按圖示方向勻速轉(zhuǎn)動，t＝0時刻線圈平面與磁場方向垂直，規(guī)定電流方向沿abcda為正方向，則線圈內(nèi)感覺電流隨時間變化的圖象是圖3－2－20圖3－2－21剖析：方向，后半個周期沿abcda的方向，因線圈繞垂直磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，所以產(chǎn)生正弦式交變電流，A正確．10．2022年泉州高二檢測一臺小型發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖象如圖3－2－22甲所示．已知發(fā)電機線圈內(nèi)阻為Ω，現(xiàn)外接一只電阻為Ω的燈泡，如圖乙所示，則圖3－2－22A．電壓表V的示數(shù)為220VB．電路中的電流方向每秒鐘改變50次C．燈泡實質(zhì)耗資的功率為484WD．發(fā)電機線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為J剖析：＝錯誤!V＝220V，所以電流的有效值

I＝錯誤!＝錯誤!A＝

A，所以電壓表的示數(shù)為

U＝IR＝×V＝209V，選項

A錯；交流電的頻率為

f＝錯誤!＝50H，每個周期內(nèi)電流方向改變2次，故每秒鐘內(nèi)電流方向改變100次，選項轉(zhuǎn)速150r/min，在勻速轉(zhuǎn)動過程中，從圖示地址開始計時．

B錯；燈泡實質(zhì)耗資的功率為

2，圖3－2－23寫出交變感覺電動勢瞬市價的表達式；畫出e－t圖線．剖析：1當線圈平面經(jīng)過中性面開始計時，則線圈在時間t內(nèi)轉(zhuǎn)過角度ωt，于是感覺電動勢瞬市價e＝Eminωt，其中Em＝nBSω由題意知n＝50，B＝T，ω＝錯誤!rad/＝5πrad/，S＝m2，Em＝nBSω＝50×××5πV≈188V，所以e＝188in5πtV．依照交流電的方程畫圖線時，最大值是正弦圖線的峰值，由縱軸上的刻度值標出，交流電的頻率與正弦圖線的周期相對應(yīng)，ω＝錯誤!，而周期由時間軸上的刻度值標出，T＝2π/ω，e－t圖線以下列圖．答案：1e＝188in5πtV見解析圖3－2－2412．如圖3－2－24所示，邊長為a的單匝的正方形線圈處在磁感覺強度為B的勻強磁場中，以O(shè)O′邊為軸勻速轉(zhuǎn)動，角速度為ω，轉(zhuǎn)軸與磁場方向垂直，線圈電阻R求：1線圈從圖示地址轉(zhuǎn)過錯誤!的過程中產(chǎn)生的熱量Q；2線圈從圖示地址轉(zhuǎn)過錯誤!的過程中經(jīng)過線圈某截面的電荷量q剖析：線圈中產(chǎn)生的熱量需從轉(zhuǎn)動過程中交流電的有效值考慮；經(jīng)過線圈截面的電荷量需從