重庆市人教版物理高二选修2-1 4.3三相交变电流同步练习

高中物理学习资料金戈铁骑整理制作交变电流同步练习我夯基我达标1.如图随时间5-1-9所示，一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感觉电动势t的变化如图5-1-9所示，以下说法中正确的选项是（）e图5-1-91时辰经过线圈的磁通量为零2时辰经过线圈的磁通量的绝对值最大3时辰经过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D.每当e变换方向时，经过线圈的磁通量的绝对值都为最大思路分析：t1、t3时辰线圈中的感觉电动势e=0，故此时线圈经过中性面，线圈的磁通量为最大，磁通量的变化率为零，故A、C选项不正确.t2时辰e=-E m，线圈平面与磁感线平行，故B选项不正确.每当e变化方向时（中性面时辰）,经过线圈的磁通量的绝对值最大，故D选项正确.答案:D2.将硬导线中间一段折成不关闭的正方形，每边长为l，它在磁感觉强度为B、方向如图5-1-10的匀强磁场中匀速转动，转速为n，导线在a、b两处上经过电刷与外电路连结，外电路接有额定功率为P的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，灯泡的电阻应为（）图5-1-10A.(2l2nB)P 2 B.2(l2nB)2PC.(l2nB)22PD.(l2nB)2P(max )2(Bl 2)2(2Bl 2 n )222222 2(l 2nB)2思路分析：P=，所以R=P PP，所以B 选项正确.R PP答案:B3.沟通发电机在工作时电动势为 e=E m sin2ωtV ，若将发电机的速度提升一倍，同时将电枢所围面积减小一半，其余条件不变，则其电动势变成（ ）t′=2E m sint ′=E m sin22′=E m sin2ωt′=E m 2sin2ωt思路分析：交变电压刹时价表达式为e=E m sin2ωt ，而E m =NBS ω，ω=2πn ，当ω加倍而S 减半时，E m 不变，应选C 项.答案:C4.矩形线圈的匝数为50匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图5-1-11所示.以下结论正确的选项是()图5-1-11A.在s 和s 时，电动势最大B.在s 和s 时，电动势改变方向C.电动势的最大值是157VD.在s 时，磁通量变化率最大，其值为 Wb/s思路分析：从图中可知，在s 和s 时辰，穿过线圈的磁通量最大，此时辰磁通量的变化率等于零；s 和s 时辰，穿过线圈的磁通量为零，但此时辰磁通量的变化率最大，由此得选项 AB 错误.依据电动势的最大值公式：E m =nBS ω，Φm =BS ，ω=2π/T ，可得：E m =50××2×V=157V ；磁通量变化率的最大值应为E mWb/s ，故CD 正确.n答案:CD5.闭合线圈在匀强磁场中匀速转动时， 产生的正弦交变电流 i=I m sin ωt.若保持其余条件不变，使线圈的匝数及转速各增添1倍，则电流的变化规律为i ′=_____________.思路分析：由电动势的最大值知，最大电动势与角速度成正比， 与匝数成正比，所以电动势最大值为4E m ，匝数加倍后，其电阻也应当加倍，此时线圈的电阻为 2R ，依据欧姆定律可得电流的最大值为I m ′=4E m 2R=2I m .答案:2I m sin2ωt6.矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴转动，线圈共100匝，转速为10r/s ，在转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为 Wb.则线圈平面转到与磁感线平行时，感觉电动势为 ____________V ，当线圈平面与中性面夹角为时，感觉电动势为____________V.4思路分析：线圈转动的角速度为ω=2πf=20rad/s ，电动势的最大值 E m =nBS ω=100××20V=120V ；依据刹时价方程 e=E m sin ωt=120×sin V=60 2 V.4答案:1206027.发电机的转子是匝数为 100匝、边长为 20cm 的正方形线圈，将它置于磁感觉强度 T 的匀强磁场中，绕着垂直于磁感线方向的轴以 ω=100πrad/s 的角速度转动，当线圈平面跟磁场方向垂直时开始计时，线圈和外电路的总电阻 R=10Ω.写出沟通电流刹时价表达式；(2)线圈从计时开始，转过过程中经过线圈某一截面的电荷量为多少？3思路分析：(1)感觉电动势的最大值为E m =nBS ω=20πV ，I m =E m=2π，因为从与磁场方向垂直地点开始R计时，也就是从中性面计时，所以刹时价用正弦表达： i=2πsin100πtA.(2)线圈从计时开始，转过的过程中，经过某一截面的电荷量应当用均匀值来计算q=It=nn .t=3tRRΦ=BS-BScos1 BS ，代入电荷量方程得q=nBS=1×10-2C.32 （2）1×10-2 2R答案:（1）i=2πsin100πtAC8.如图5-1-12所示,匀强磁场T ，所用矩形线圈的匝数 N=100，边长m ，m ，以角速度ω=100πrad/s 绕OO ′轴匀速转动.当线圈平面经过中性面时开始计时，试求：(1) 图5-1-12(2) 线圈中感觉电动势的大小；(3) 由t=0至t=T过程的均匀电动势.4思路分析：(1)线圈经过时间t 转过的角度θ=ωt ，因为是从中性面开始计时，故电动势的刹时价方程是：e=E m sin ωt ，此中E m =NBS ω，S=ab ·bc ，将数据代入可得E m =100××××100πV=314 V ，得到电动势为e=314sin100πtV.(2)用法拉第电磁感觉定律能够计算从0时辰经T时间内的均匀电动势值4T,E =N4NBS 2Φ=BS,t==NBS ω=200V.4 t2答案:（1）e=314sin100πtV（2）E =200V9.圆形线圈共100匝，半径为m ，在匀强磁场中绕过直径的轴匀速转动，角速度为ω=300rad/s ，电阻为R=10Ω.求：图5-1-13转过90°时，线圈中的感觉电流为多大？(2)写出线圈中电流的表达式（磁场方向如图5-1-13所示，T，以图示地点为t=0时辰）.思路分析：(1)当线圈从图示地点转过90°时，线圈中有最大感觉电流，E m=nBSω=100××π×2×300E m30V=30V.依据欧姆定律得：I m=A=3A.R10(2)由题意知，从中性面开始计时交变电流是正弦规律，所以300tA. i=I m sinωt=3sin答案:（1）3A（2）i=3sin 300tA10.一线圈中产生的正弦沟通电按i=10sin314tA变化，求出当线圈从中性面起转过30°、60°、90°、120°所需时间及对应的电流值.思路分析：线圈从中性面开始转动产生的正弦式电流的标准是i=I max sinωt，式中ωt表示线圈平面对中性面的夹角（单位是rad），当线圈平面转过的角度θ1=30°时，由θ=π/6=314t1，得经历的时间和对应的电流值分别为t1=s1314s,i1=10sin30°A=5A6600同理，当θ2=60°时，得t2=s 1s,i2=10sin60°A=53A3314300当θ3=90°时，得t3=s 1s,i3=10sin90°A=10A2200314当θ4=120°时，得t4=2s1s,i4=10sin120°A=53A.3141502答案:t1i1=5A 1=s6001s i2=53At2=3001s i3=10At3=2001s i4=53At4=150我综合我发展11.一矩形线圈，面积是m2，共100匝，线圈电阻r=1Ω，外接电阻R=4Ω，线圈在磁感觉强度B=1/πT的匀强磁场中以n=300r/min的转速绕垂直于磁感线的轴匀速转动，如图5-1-14所示.若从中性面开始计时，求：图5-1-14（1）线圈中感觉电动势的刹时价的表达式;（2）线圈中开始计时经1/30s时线圈中感觉电流的刹时价;（3）外电路R两头电压的刹时价表达式.思路分析：（1）圈在匀磁中垂直于磁感的匀速，从中性面开始生的感的瞬e=E m sin ωt ，此中ω=2n π，E m =NBS ω，代入数据可得 2n π=2×5πrad/s=10πrad/s ，E m =NBS ω=100×1××10πV=50V所以e=50sin10πtV.（2）由合路欧姆定律有i=e =10sin10πt,当t= 1 s,i=10sin （10π×1）=10sin π3=53R r 3030A.（3）由u=iR 得，u=40sin10πtV.答案:(1)e=50sin10πtV A(3)u=40sin10πtV12.沟通机某一固定阻供的流i=I m sin ωt ，若将其枢的速提升1倍，其余条件不，流多大？思路分析：本的关是理解感流、感的最大与哪些要素相关，机生的感的最大E m =nBS ω，当固定阻供流的最大E m nBS ，当速提升1倍，ωI m =RrRr本来的2倍，其余条件不的流最大本来的2倍，其瞬 i ′=2I m sin2ωt.13.如5-1-15甲所示，L 的相距d 的平行金属板与源相，一量 m 、荷量q 的粒子以速度v 0沿平行于金属板的中射入两板之，从粒子射入刻起，两板加交，随化律如5-1-15乙所示，求：使粒子射出的能最小，所加U 0和周期各足什么条件？5-1-15思路分析：要使粒子能最小，力做功零，在中行周期整数，即 L/v 0=nT ，故周期足条件T= 1 (n=1,2,3,⋯)，要求 U 0足的条件是nT 内使向位移y ≤d ,即d≥nv 022U 0q T2U 0qT 2 2nmd 2v 0 2ns 1=n×( )×2=n,所以U 0=qL 2(n=1，2，3，⋯)粒子在匀中做平抛运2md24md，在力方向上先加快后减速，一个周期在方向上速度恰巧零，若粒子在中运恰周期的整数倍，粒子走开能最小 .2 2答案:U 0=2nmd 2v 0(n=1，2，3，⋯)qL1 T=(n=1,2,3,⋯)nv 0我新我超越14.磁在器中有宽泛的用，如机，如5-1-16所示，已知一台相机子框共有框l 1，l 2，子的角速度ω，磁极的磁感度B ，出机瞬达式.N 匝，e 的表图5-1-16此刻知道有一种永磁资料钕铁硼，用它制成发电机的磁极时，磁感觉强度可增大到本来的 k 倍，假如保持 发电机构造和尺寸、转子转动角速度、需产生的电动势都不变，那么这时转子上的导线框需要多少匝？思路分析：线框在转动过程中，两条长边在切割磁感线，若从中性面开始计时，则经 ts 线框转过的角度为θ=ωt ，两条长边相当于两个电源串连在一同，单匝中产生的电动权力：e 1=2Bl 1vsin θ=2Bl 1ω·l 2sin2θ=Bl 12ωsin ω匝时相当于N 个电源串连，电动势为 e=NBl 12·ωsin ωt ，当B ′=kB 且ω不变时，e ′ll=N ′kBl 1l 2·ωsin ωt ，又e ′=e ，所以N ′=N.kN答案:NBl 1l 2ωsin ωtk15.以前流行过一种向自行车车头供电的小型沟通发电机，图 5-1-17甲为其构造表示图，图中 N 、S 是一对固定的磁极，abcd 为固定在转轴上的矩形线框，转轴过bc 边中点、与ab 边平行，它的一端有一半径r 0cm 的摩擦小轮，小轮与自行车车轮的边沿相接触，如图 5-1-17乙所示，当车轮转动时，因摩擦而带动小轮转动，进而使线框在磁极间转动，设线框由 N=800匝线圈构成，每匝线圈的面积S=20cm 2，磁极间的磁场可视作匀强磁场，磁感觉强度 T ，自行车车轮的半径R 1=35cm ，小齿轮的半径R 2cm ，大齿轮的半径R 3cm(见图5-1-17乙)，现从静止开始使大齿轮加快转动，问大齿轮的角速度为多大才能使发电机输出电压的有效值V ？（假设摩擦小轮与自行车轮之间无相对滑动）图5-1-17思路分析：设摩擦小轮、车轮、小齿轮、大齿轮的角速度分别为 ω1、ω2、ω3、ω4，此中ω2=ω3，当车轮转动线框中产生正弦沟通电，其电动势最大值为 E m =NBS ω，又E m =2U ，所以NBS ω1=2U①因为摩擦小轮和车轮边沿线速度同样，大齿轮和小齿轮边沿线速度同样，所以 r 0ω2=ω2R 1，R 3ω4=R 2ω3，ω2=ω3，解得ω1=R 1R 3ω4/（R 2r 0） ②由①②联立，得ω4=2R 2r 0Urad/s.小轮与车轮相摩擦，两者线速度同样；车轮与小齿轮绕同一轴转R 1R 3BSN动，两者角速度同样；小齿轮与大齿轮由同一链条连结，两者线速度同样 .答案:rad/s。

高中物理学习材料桑水制作交变电流练习题一、选择题1．单匝矩形线圈abcd 边长分别为1l 和2l ，在匀强磁场中可绕与磁场方向垂直的轴O O '匀角速转动，转动轴分别过ad 边和bc 边的中点，转动的角速度为ω．磁场的磁感应强度为B ．图为沿转动轴O O '观察的情况，在该时刻线圈转动到ab 边的速度方向与磁场方向夹角为θ，此时线圈中产生的感应电动势的瞬时值为（ ） A ．θωcos 221l Bl B ．θωsin 321l Bl C ．θωcos 21l BlD ．θωsin 21l Bl2．某线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过它的磁通量φ随时间的变化规律可用右图表示，那么在图中 （ ）A ．t 1和t 2时刻，穿过线圈磁通量的变化率最大B ．t 3时刻，线圈中的感应电动势为零C ．t 2时刻，穿过线圈的磁通量变化率为零D ．t 4时刻，线圈中的感应电动势达最大值3．一交流电压的图像如图所示，将该交流电压加在一阻值为22Ω的电阻两端，下列说法中正确的是（ ） A ．该电阻消耗的功率为1100WB ．该交流电压的瞬时值表达式为)V (π100sin 2110t u =C ．并联在该电阻两端的交流电压表的示数为V 2110D ．流过电阻的电流方向每秒改变50次4．远距离输电线路的示意图（如下）若发电机的输出电压不变，则下列叙述中正确的（ ）A ．升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率无关B ．输电线中的电流只由升压变压器原副线圈的匝数比决定C ．当用户用电器的总电阻减少时，输电线上损失的功率增大D ．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压5．一理想变压器的原线圈连接一只交流电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过触头Q 调节，如右图所示。

在副线圈两输出端连接了定值电阻R 0和滑动变阻器R ，在原线圈上加一电压为U 的交流电，则 （ ） A ．保持Q 位置不动，将P 向上滑动时，电流表的读数变大 B ．保持Q 位置不动，将P 向上滑动时，电流表的读数变小 C ．保持P 位置不动，将Q 向上滑动时，电流表的读数变大 D ．保持P 位置不动，将Q 向上滑动时，电流表的读数变小6．照明电路中，为了安全，一般在电能表后面电路上安接一漏电保护器，如图所示，当漏电保护器的ef 两端未接有电压时，脱扣开头K 能始终保持接通，当ef 两端有一电压时， 脱扣开关K 立即断开，下列说法错误的是A ．站在地面上的人触及b 线时（单线接触电），脱扣开关会自动断开，即有触电保护作用B ．当用户家的电流超过一定值时，脱扣开关会自动断开，即有过流保护作用C ．当相线和零线间电压太高时，脱扣开关会自动断开，即有过压保护作用D ．当站在绝缘物上的带电工作的人两手分别触到b 线和d 线时（双线触电）脱扣开关会自动断开，即有触电保护作用二、填空题7．交流发电机产生的感应电动势为e =E m sin ωt ，若发电机的转速增加到原来的两倍，则这时交流发电机线圈转动的角速度为________，感应电动势的最大值为________。

高中物理学习材料交变电流同步练习 21．以下各图线中表示交变电流的是（图5-10） [ ]2．矩形线圈在匀强磁场中绕轴匀速转动产生交流电．穿过线圈平面的磁通量Φ与产生的感应电动势e的大小关系正确的是 [ ]A．Φ最大，e最大． B．Φ最小，e最小． C．Φ最大，e最小． D．Φ最小，e最大．3．图5-1所示的矩形线圈在匀强磁场中，匀速转动时产生交流电在线圈平面经过____时电流方向发生改变，线圈每转一周______次经过______，所以线圈每转一周电流方向改变_____次，出现______次峰值．4．图5-11中ad表示线圈的正视图，它在匀强磁场中匀速转动时产生的感应电动势按正弦规律变化，峰值为250V，则图中位置时线圈中感应电动势的大小为________．B卷1．一交变电流的变化规律为i=50sin50πtA，则从t=0起到第一次出现峰值的时间是 [ ]2．一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的交变电动势为[ ]A．t=0时，线圈位于中性面位置．B．t=0时，穿过线圈平面的磁通量最大．C．t=0时，线圈的有效边切割速度方向垂直磁感线．D．t=0.1s时，线圈中感应电动势达到峰值．3．旋转电枢式交流发电机产生的感应电动势e=εmsinωt，如将电枢的匝数增加一倍，电枢的转速也增加一倍，其他条件不变，感应电动势的表达式将变为[ ] A．e=2εmsin2ωt． B．e=2εmsin4ωt．C．e=4εmsin2ωt． D．e=4εmsin4ωt．4．一个矩形线圈在匀强磁场中转动时产生的交变电动势表达式为e=311sin314tV．已知线圈匝数是100，面积为0.02m2，则匀强磁场的磁_____．参考答案A卷 1．B、C、D． 2．C、D． 3．中性面，2；中性面，2；2．4．125V．B卷 1．A． 2．A、B． 3．C 4．0.5T，220V．。

高中物理学习材料交变电流同步练习1A卷1．关于正弦交流电的有效值，正确的说法是 [ ]A．有效值就是交流电在一周期内的平均值．B．交流电的有效值是根据电流的热效应来定义的．C．在交流电路中，交流电流表和交流电压表的示数表示的都是有效值．D．对于正弦交流电，最大值的平方等于有效值平方的2倍．2．把220V的交流加在440Ω的电阻上，则电阻上 [ ] A．电压的有效值为220V，电流有效值为0.5A．B．电压的峰值为220V，电流的有效值为0.5A．C．电压的有效值为220V，电流的峰值为0.5A．D．电压的峰值为220V，电流的最大值为0.5A．3．如图5-14所示的交流电压的峰值Um=_____，有效值U=____，周期T=______，频率f=_____．电压瞬时值表达式为_______．把这个电压加在阻值R=10Ω的电阻上，电流强度为______．4．照明的交流电压为220V，这是指电压的_____值．当接入一个阻值为1100Ω的电热丝时，通过电热丝的电流最大值是_____．5．如图5-15所示电路中，已知交流电源电压u=200sin100πtV，电阻R=100Ω，则电流表的示数为_____，电压表的示数为_____．6．某个用电器规定最大电压不得超过100V，用电压表测得一交流电路的电压为80V，能否把这个用电器接入该交流电路？为什么？B卷1．在两个电阻R1、R2两端分别加上直流电压U0=100V和一交变电压，则 [ ] A．当R1=R2，且两电阻产生的热量相等，则此交流电压的有效值等于100V．B．当R1=R2，且两电阻在相等时间内产生的热量相等，则此交流电压的有效值等于100V．C．当R1=R2，且两电阻的发热功率相等，则此交流电压的有效值等于100V．D．不论R1与R2是否相等，只要两电阻的发热功率相等，则此交流电压的有效值等于100V．2．一电热器接在10V的直流电源上产生一定的热功率，把它改接在交流电源上要使产生的热功率是原来的一半，则交流电压的最大值应是[ ] A．5V． B．7.1V． C．10V． D．14V．3．两个电流随时间的变化关系如图5-16所示，把它们通入相同的电阻中，则在1s内两电阻消耗的电功之比Wa/Wb等于[ ]4．一交流电压的表达式为u=15sin100πtV，将这个交流电压加在一电阻上时，产生的电功率为25W，那么，这个电阻的阻值是______．参考答案B卷 1．B、C． 2．C． 3．B． 4．4.5Ω 5．平行磁感线；垂直磁感线．。

一、选择题1．(0分)[ID ：128875]如图所示，电路中的变压器为理想变压器，U 为正弦式交变电压，R 为变阻器，R 1、R 2是两个定值电阻，A 、V 分别是理想电流表和理想电压表，则下列说法正确的是（ ）A ．闭合开关S ，电流表示数变大、电压表示数变大B ．闭合开关S ，电流表示数变小、电压表示数变大C ．开关S 保持闭合，变阻器滑片向左移动的过程中，电流表、电压表示数均变小D ．开关S 保持闭合，变阻器滑片向左移动的过程中，电流表、电压表示数均变大 2．(0分)[ID ：128866]如图所示，电阻均匀的正方形导线框ad 边的中点和bc 边的中点连线'OO 恰好位于某磁场右边界上，磁场方向与线框平面垂直，已知该磁场的磁感应强度的变化2002sin100π(T/s)B t t∆=∆ ，线框的边长L =20cm 。

则线框c 、d 两点间的电压有效值为（ ）A ．1VB 2C ．2VD ．2 3．(0分)[ID ：128864]小明分别按图1和图2电路探究远距离输电的输电损耗，将长导线卷成相同的两卷A 、B 来模拟输电线路，忽略导线的自感作用。

其中T 1为理想升压变压器，T 2为理想降压变压器，两次实验中使用的灯泡相同，灯泡的电压相等两次实验中（ ）A ．都接直流电源B ．A 两端的电压相等C ．A 损耗的功率相等D ．图1中A 的电流较大4．(0分)[ID ：128861]如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比n 1:n 2=4:1，当导线在平行导轨上匀速切割磁感线时，电流表1A 的示数是12mA ，则副线圈中电流表2A 的示数是( )A ．3mAB ．48mAC ．零D ．与R 阻值有关5．(0分)[ID ：128854]每年冬季，我国北方总会迎来冰冻雨雪天气，图为电力公司工作人员监测高压电线覆冰厚度，为清除高压输电线上的凌冰，有人设计了这样的融冰思路，利用电流的热效应除冰，若在正常供电时，高压线上输电电压为U ，电流为I ，热损耗功率为ΔP ；除冰时，输电功率，输电线电阻不变，输电线上的热损耗功率为4ΔP ，则除冰时（ ）A ．输电电压为2UB ．输电电流为4IC ．输电电压为4UD ．输电电流为4I 6．(0分)[ID ：128840]如图所示，单匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中，线圈轴线OO 与磁场边界重合，线圈按图示方向匀速转动，若从图示位置开始计时，并规定电流方向沿a b c d a →→→→为正方向，则线圈内感应电流随时间变化的图象是（ ）A ．B ．C ．D ． 7．(0分)[ID ：128836]如图所示为远距离交流输电的简化电路图。

三订交变电流练习1．对于三订交变电流，以下说法正确的选项是（）A．三相沟通发电机的三个线圈产生的交变电动势有同样的周期和最大值B．三相沟通发电机的三个线圈的每一个线圈都能够独自向外供电C．三相沟通发电机的三个线圈产生的电动势不一样时达到最大值D．三相沟通发电机线圈采纳星形连结时，负载也一定采纳星形连结2．对于三相电源与负载的连结，以下说法正确的选项是（）A．三相电源和负载都是既能够接成星形接法，又能够接成三角形接法B．在电源的星形接法中，若相电压是220V ，则线电压是380VC．在电源的三角形接法中，若相电压是220V ，则线电压是380VD．在电源的三角形接法中，若相电压是220V ，则线电压也是220V3．对于三订交变电源与负载的连结，以下说法正确的选项是（）A．两条相线间的电压叫相电压B．三相电源接成星形接法时相电压是220V ，改接成三角形接法时，相电压将变成380V C．相电压是线圈两头电压，由发电机状况决定，与电源的接法没关D．电源接成星形接法时，中性线有时能够没有4．如图18-56 所示， A 、 B、 C 是发电机的三个线圈，它们是___________________ 接法，三个灯泡的接法属于___________________ 接法。

若电源的相电压是220V ，则加在每个灯泡两头的电压是______________________V 。

两根火线间电压是____________________V 。

5．如图 18-57 所示， A 、B 、C 为三相沟通电源的三根相线，电源的相电压是220V 。

P、Q 为两台感觉电动机，则电动机P 的线圈接法为__________________ 接法。

每个线圈两头电压是 _________________V 。

电动机Q 的线圈为 ____________________ 接法，每个线圈两头的电压是 ______________________V 。

一、选择题1．(0分)[ID：128889]如图所示，三只完全相同的灯泡L1、L2、L3分别与电感线圈、电容器和电阻串联后接在同一交流电源上，供电电压瞬时值为u1=U m sinω1t，此时三只灯泡亮度相同。

现换另一个电源供电，供电电压瞬时值为u2=U m sinω2t，ω2=12ω1，U m保持不变，则改换电源后（）A．L1灯比原来暗B．L2灯比原来暗C．L3灯比原来暗D．L1、L2、L3三灯亮度仍然相同2．(0分)[ID：128887]图甲所示是一台小型发电机，该发电机线圈的内阻为10 Ω，外接灯泡的电阻为90 Ω，图乙所示为该发电机产生的交变电流的电动势随时间变化的正弦规律图像。

下列说法正确的是（）A．在t=0.01s时，电压表的示数为零B．在t=0.005s时，通过线圈的磁通量最大C．在1 s内，灯泡产生的焦耳热为108.9J D．电路中电流的有效值约为1.6 A3．(0分)[ID：128874]如图所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R。

开始时，开关S断开。

当开关S接通时，以下说法中不正确的是（）A．副线圈两端M、N的输出电压减小B．副线圈输电线等效电阻R上的电压增大C．通过灯泡L1的电流减小D．原线圈中的电流增大4．(0分)[ID：128842]如图所示，一理想变压器的原线圈接有电压为U的交流电，副线圈接有电阻R1、光敏电阻R2（阻值随光照增强而减小），开关K开始时处于闭合状态，下列说法正确的是A．当光照变弱时，变压器的输入功率增加B．当滑动触头P向下滑动时，电阻R1消耗的功率增加C．当开关K由闭合到断开，原线圈中电流变大D．当U增大时，副线圈中电流变小5．(0分)[ID：128839]如图所示，图(a)中的变压器是一理想变压器，其输出端输出电压信号如图(b)所示(图线为正弦曲线)，电路中电阻R＝55 Ω，图中交流电流表、交流电压表为理想电表，其中电流表A1与电流表A2的读数之比为1∶4，下列说法中正确的是()A．电压表V1的示数为880 VB．电压表V2的示数为2202VC．原线圈输入功率为220 WD．原线圈中交变电压的频率为100 Hz6．(0分)[ID：128835]如图所示，接线柱a、b接在电压u=311sin314t（V）的正弦交流电源上，变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器，电阻随着温度的升高而减小，电流表A2为值班室的显示器，显示通过R1的电流，电压表V2显示加在报警器上的电压（报警器未画出），R3为一定值电阻，若原副线圈匝数比为n1：n2。

一、选择题1．远距离输电的原理图如图所示，T 1、T 2为理想变压器，其原、副线圈匝数比分别为1：10和10：1，输电线路的总电阻R =10Ω，A 、B 均是额定电压为220V 额定功率为1100W 的电热器。

开关S 断开时，用电器A 正常工作，则下列说法正确的是（ ）A ．开关S 断开时，输电线的热功率为2.5WB ．变压器T 1的输入电压为225VC ．闭合开关S ，输电线损失的电压不变D ．闭合开关S ，用电器A 、B 均正常工作2．如图所示，一小水电站，输出的电功率为20kW P =，输出电压0400V U =，经理想升压变压器1T 变为2000V 电压远距离输送，输电线总电阻为10Ωr =，最后经理想降压变压器2T 降为220V 向用户供电。

下列说法正确的是（ ）A ．变压器1T 的匝数比1∶10B ．变压器2T 的匝数比34:95:11n n =C ．输电线上损失的电功率为25kWD ．输电线上的电流为50A3．如图所示，一理想变压器的原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡L 1和L 2，当原线圈a 、b 端输入电压U 为灯泡额定电压的7倍时，两灯泡均正常发光，则（ ）A ．原、副线面的匝数之比为7：1B ．原、副线圈的匝数之比为6：1C ．此时灯泡L 1和L 2的功率之比为7：1D ．此时灯泡L 1和L 2的功率之比为6：1 4．每年冬季，我国北方总会迎来冰冻雨雪天气，图为电力公司工作人员监测高压电线覆冰厚度，为清除高压输电线上的凌冰，有人设计了这样的融冰思路，利用电流的热效应除冰，若在正常供电时，高压线上输电电压为U ，电流为I ，热损耗功率为ΔP ；除冰时，输电功率，输电线电阻不变，输电线上的热损耗功率为4ΔP ，则除冰时（ ）A ．输电电压为2UB ．输电电流为4IC ．输电电压为4UD ．输电电流为4I 5．如图所示，理想变压器匝数比21:2:1n n =，输入电压为202sin 20π(V)u t =。

人教版物理高二选修2-1 4. 3三相交变电流同步练习C卷姓名: 班级: 成绩:一、选择题〔共10题；共20分〕1.〔2分〕在匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动,如图甲所示,产生的交变电动势的图象如图乙所示,那么〔〕A.t = 0. 005 s时线框的磁通量变化率为零B . t = 0. 01 s时线框平面与中性而重合C .线框产生的交变电动势有效值为311VD .线框产生的交变电动势频率为100 Hz2.〔2分〕〔2021高二下•松原期中〕一个按正弦规律变化的交变电流的图象如下图,由图可知〔〕①该交变电流的频率为0. 2Hz；②该交变电流的有效值为14. 1A；③该交变电流的瞬时值表达式为i=20sin0. 02tA：T④t二豆时刻,该交变电流大小与其有效值相等.B .②④C .③④D . ®®3.〔2分〕我国家用照明电路电压瞬时值可表示为〔〕A M = 380sin3.14f〔r〕B w = 3115in314/〔^〕C . “ = 2205111314〃〕D , 〃= 36sm0»02f〔P,4.〔2分〕〔2021高二下•城关期末〕一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示.电路组成如图乙所示,发电机线圈内阻为5. 0Q,外接灯泡阻值为95.0 C,灯泡正常发光,那么〔〕甲乙A .电压表©的示数为220VB .电路中的电流方向每秒钟改变50次C .灯泡消耗的功率为509WD .发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24. 2J5.〔2分〕关于交变电流和直流电的说法中,正确的选项是〔〕A .如果电流大小随时间做周期性变化,那么一定是交变电流B .直流电的大小和方向一定不变C .交变电流一定是按正弦规律变化的D .交变电流的最大特征就是电流的方向随时间做周期性的变化6.〔2分〕〔2021高二上•青山期末〕如下图,矩形线框置于磁场中,该磁场可视为匀强磁场.线框通过导线与电阻构成闭合电路,线框在磁场中绕垂直于磁场方向的转轴逆时针匀速转动,以下说法正确的选项是〔〕A .线框通过图中位置瞬间,线框中的电流方向由A到BB .线框通过图中位置瞬间,穿过线框的磁通量最大C .线框通过图中位置瞬间,通过电阻的电流瞬时值最大亚D .假设使线框转动的角速度增大一倍•,那么通过电阻电流的有效值变为原来的2倍7.〔2分〕交流发电机在工作时的电动势为.二玛丹1】臼,假设将其电枢的转速提升1倍,其他条件不变,那么其电动势变为〔〕L - U A .L - OXB.卢3TC . 29rD . 2^w sin2wf8.〔2分〕〔2021高二下-黑龙江期中〕在匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动, 如图甲所示.产生的交变电动势的图象如图乙所示,那么〔〕A . t=0. 005 s时线框的磁通量变化率为零B . t=0. 01 s时线框平而与中性而重合C .线框产生的交变电动势有效值为311VD .线框产生的交变电动势频率为100 Hz9.〔2分〕一闭合矩形线圈abed绕垂直于磁感线的固定轴..'匀速转动,线圈平面位于如图〔甲〕所示的匀强磁场中.通过线圈内的磁通量中随时间的变化规律如图〔乙〕所示.以下说法正确的选项是〔〕A . tl、t3时刻通过线圈的磁通量变化率最大B . t2、t4时刻线圈中感应电流方向改变C . tl、t3时刻线圈中感应电流方向改变D . t2、t4时刻线圈中感应电动势最小10.〔2分〕〔2021高二下•吴忠期中〕如下图,一单匝矩形线圈abed,ab边长为11 , be边长为 12 ,在磁感应强度为B的匀强磁场中绕00'轴以角速度从图示位置开始匀速转动,那么t时刻线圈中的感应电动势为〔〕C . Bl 112 s sin3 tD - Bl 1123 cos 3 t二、填空题〔共6题；共11分〕11.〔1分〕在匀强磁场中有一线圈,磁感应强度与线圈平面的夹角为.,穿过这个线圈的磁通量为中,线圈的面积为S,这个磁场的磁感应强度为,12.〔2分〕如图为交流发电机的工作原理图,经过0.05s线框从图示位置匀速转过90..如下图位置线框中的感应电流〔选填“最大〞或“最小〞〕,该发电机产生的交流电的频率为.13.〔2分〕〔2021高二上•扬州期末〕有一令使用交流电的洗衣机上标有额定电压为“220V〞的字样,这“220V〞指交流电电压的〔填“瞬时值〞、“有效值〞、“最大值〞〕,洗衣机工作时消耗的电能洗衣机发热产生的内能.〔填“大于〞、“等于"、“小于〞〕14.〔2分〕如图是一电热水壶的铭牌,由铭牌可知,该电热水壶在额定电压下工作时,所使用的交流电压的最大值为 V,交流电的周期为 s.电器名称：电热水壶型号：WK - 9016B额定电压：220V工作频率：50Hz额定功率：2 200W.15.〔3分〕电磁波在真空中的传播速度是________ m/s .有一按正弦规律变化的交变电流"200sinl0〔Mt 〔V〕,其电压的最大值是__________ V ,电压的有效值是__________ V .16.〔1分〕交流发电机工作时,电动势瞬时值表达式为e=Emsinst,假设将电枢的转速提升1倍,同时将电枢所困而积减小一半,其他条件不变°那么其电动势瞬时值的表达式为.三、解做题〔共4题；共50分〕17.〔5分〕将硬导线中间一段折成半圆形,使其半径为R ,让它在磁感应强度为B、方向如下图的磁场中绕轴MN匀速转动,转速为n ,导线在a、b两处通过电刷与外电路连接,外电路接有额定功率为P的小灯泡并正常发光,电路中除灯泡外,其余局部电阻不计,那么灯泡的电阻为多少？18.〔15分〕〔2021高二下•深水期中〕如下图为交流发电机示意图,匝数n=100匝的矩形线圈,边长分别为10cm 和20cm,内阻为5Q,在磁感应强度B=0. 5T的匀强磁场中绕00'轴以50回rad/s的角速度匀速转动, 线圈和外部20.的电阻R相连接,线圈绕00,轴转动时产生的电动势最大值Em=NBSs,求：（1）电压表和电流表示数？（2）电阻R上所消耗的电功率是多少？（3）由图示位置转过90°的过程中,通过R的电量是多少？19.〔15分〕如下图,矩形线圈100匝,ab=30cm , ad=20cm ,匀强磁场磁感应强度B=0. 8T ,绕轴00'从图示位置开始匀速转动,角速度3=10011 rad/s ,试求：(1)穿过线圈的磁通量最大值①m二？线圈转到什么位置时取得此值？（2）线圈产生的感应电动势最大值E中？线圈转到什么位置时取得此值？（3）写出感应电动势e随时间变化的表达式.20.〔15分〕〔2021高二下•烟台期中〕如下图,一个面积为0.勿.、匝数"100匝的圆形线圈,在匀强磁场中绕通过圆心且垂直于磁场方向的轴0.匀速转动,转动角速度3= 505Ms ,匀强磁场的磁感应强度BR.01T,线圈的总电阻厂0. 1Q.线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F 〔集流环〕焊接在一起,并通过电刷与阻值RR.9C的定值电阻连接.厂0时刻线圈平而与磁场方向平行,电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计.〔1〕穿过线圈的磁通量最大值0m为多大？〔2〕写出感应电动势e随时间变化的表达式:〔3〕线圈转动过程中电阻R的电功率为多大?参考答案一、选择题〔共10题；共20分〕1-1, B2-1, B3-1, B4-1, 05-1, 06-1, C7-1, 08-1, B9-1..10-K D二、填空题〔共6题；共11分〕【第1空】B = - -11-K 5 sin a［第1空］叱12-1、［第2空15Hz【第1空】品值【第1空】220014-1.［第2空］0Q2【第1空】3x108【第2空】20015-1,【第3空】20016-1、【第1空】"马如海三、解做题〔共4题；共50分〕E Q =B x 2m = B^R%P E可知：T2P故答会为：〔L・"：「17-1. 2F解；感应电动势最大值Em=nBS3=100xO.5xO」x0.2x50日=5O#V有效值：E=华=5OF电犍S合上后.由闭合电路欧姆定律得:=2.0A ,Rtr 20518T、U^1R=2«20=40V 18.2、篇；电阻R上所消帏的电动率P=IU=2/40=80W解:由图示位置咕过90°的过程中,通过RJ4电量.二了4〞咨：=皂丝=041r ~ R^r 18-3.当爱㈱平面与慰场垂直时,穿过级展的磁通量最大值,为:=BS=0.8K 03Ko.2=0.048Wb 妾过会展的磁通量最大值当残超平面与碳杨平行时,感应电动势的最大值为；Em=NB$3=100xO£xa3x0.2xlOOn=480nV=1507NV 式的产生的感应 ,c o 电动势最大E/l5072V f 线圈转到磁场与线因平行时取得此值19一2、畿朝曷从垂直于中性面开始计时,所以瞬时值表达式为余弦•有：e=E m cosl00nt=1507.2cosl00nlV. 蝎:当线SB 咕至与蹒浅垂直时.磴通里:有最大值20—h = 0-01 x °-nvb =1 x 10 ^Vb解:浅幽与磁感线平行时,感应电动势有最大值Em = nBSco = lOOxOeOlxO.lx 5陋= >^2V20-2..电动势顺时间变的1表达式e=/co 如1二班0.S5m1(V ) 解：通过电阻用电流有微值『 6 Em »1=3 石=s20-3.线圈拾动过程中电阻刚发热功率：F R =/2及=225W 19-1.工0.048Wb 线图转到中性面时取得此值.19-3。

高中物理学习材料桑水制作交变电流 同步练习我夯基 我达标1.如图5-1-9所示，一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势e 随时间t 的变化如图5-1-9所示，下列说法中正确的是（ ）图5-1-9A.t 1时刻通过线圈的磁通量为零B.t 2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大C.t 3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D.每当e 变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大思路解析：t 1、t 3时刻线圈中的感应电动势e=0，故此时线圈通过中性面，线圈的磁通量为最大，磁通量的变化率为零，故A 、C 选项不正确.t 2时刻e=-E m ，线圈平面与磁感线平行，故B 选项不正确.每当e 变化方向时（中性面时刻）,通过线圈的磁通量的绝对值最大，故D 选项正确. 答案:D2.将硬导线中间一段折成不封闭的正方形，每边长为l ，它在磁感应强度为B 、方向如图5-1-10的匀强磁场中匀速转动，转速为n ，导线在a 、b 两处上通过电刷与外电路连接，外电路接有额定功率为P 的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，灯泡的电阻应为（ ）图5-1-10A.P nB l 22)2(πB.PnB l 22)(2πC.P nB l 2)(22D.PnB l 22)(思路解析：P=R2ε，所以R=PnB l Pn Bl PBl PP2222222max2)(2)22()2()2(ππωεε====，所以B 选项正确.答案:B3.交流发电机在工作时电动势为e=E m sin2ωt V ，若将发电机的速度提高一倍，同时将电枢所围面积减小一半，其他条件不变，则其电动势变为（ ） A.e ′=E m sin2tω B.e ′=2E m sin2tωC.e ′=E m sin2ωtD.e ′=E m 2sin2ωt思路解析：交变电压瞬时值表达式为e=E m sin2ωt ，而E m =NBS ω，ω=2πn ，当ω加倍而S 减半时，E m 不变，应选C 项. 答案:C4.矩形线圈的匝数为50匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图5-1-11所示.下列结论正确的是( )图5-1-11A.在t=0.1 s 和t=0.3 s 时，电动势最大B.在t=0.2 s 和t=0.4 s 时，电动势改变方向C.电动势的最大值是157 VD.在t=0.4 s 时，磁通量变化率最大，其值为3.14 Wb/s思路解析：从图中可知，在0.1 s 和0.3 s 时刻，穿过线圈的磁通量最大，此时刻磁通量的变化率等于零；0.2 s 和0.4 s 时刻，穿过线圈的磁通量为零，但此时刻磁通量的变化率最大，由此得选项AB 错误.根据电动势的最大值公式：E m =nBS ω，Φm =BS ，ω=2π/T ，可得： E m =50×0.2×2×3.14/0.4 V=157 V ；磁通量变化率的最大值应为nE m=3.14 Wb/s ，故CD 正确. 答案:CD5.闭合线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的正弦交变电流i=I m sin ωt.若保持其他条件不变，使线圈的匝数及转速各增加1倍，则电流的变化规律为i ′=_____________.思路解析：由电动势的最大值知，最大电动势与角速度成正比，与匝数成正比，所以电动势最大值为4E m ，匝数加倍后，其电阻也应该加倍，此时线圈的电阻为2R ，根据欧姆定律可得电流的最大值为I m ′=4E m 2R=2I m . 答案:2I m sin2ωt6.矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴转动，线圈共100匝，转速为π10r/s ，在转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为0.06 Wb.则线圈平面转到与磁感线平行时，感应电动势为____________ V ，当线圈平面与中性面夹角为4π时，感应电动势为____________ V.思路解析：线圈转动的角速度为ω=2πf=20 rad/s ，电动势的最大值E m =nBS ω=100×0.06×20 V=120 V ；根据瞬时值方程e=E m sin ωt=120×sin 4πV=602 V. 答案:120 6027.发电机的转子是匝数为100匝、边长为20 cm 的正方形线圈，将它置于磁感应强度B=0.05 T 的匀强磁场中，绕着垂直于磁感线方向的轴以ω=100π rad/s 的角速度转动，当线圈平面跟磁场方向垂直时开始计时，线圈和外电路的总电阻R=10 Ω. (1)写出交流电流瞬时值表达式； (2)线圈从计时开始，转过3π过程中通过线圈某一截面的电荷量为多少？ 思路解析：(1)感应电动势的最大值为E m =nBS ω=20π V ，I m =RE m=2π，由于从与磁场方向垂直位置开始计时，也就是从中性面计时，因此瞬时值用正弦表达：i=2πsin100πt A. (2)线圈从计时开始，转过3π的过程中，通过某一截面的电荷量应该用平均值来计算q=It=n tR ∆∆ΦΔt=Rn ∆Φ. ΔΦ=BS-BScos213=πBS ，代入电荷量方程得q=RnBS 2=1×10-2C. 答案:（1）i=2πsin100πt A （2）1×10-2C8.如图5-1-12所示,匀强磁场B=0.1 T ，所用矩形线圈的匝数N=100，边长ab=0.2 m ，bc=0.5 m ，以角速度ω=100π rad/s 绕OO ′轴匀速转动.当线圈平面通过中性面时开始计时，试求：图5-1-12(1)线圈中感应电动势的大小； (2)由t=0至t=4T过程的平均电动势. 思路解析：(1)线圈经过时间t 转过的角度θ=ωt ，由于是从中性面开始计时，故电动势的瞬时值方程是：e=E m sin ωt ，其中E m =NBS ω，S=ab ·bc ，将数据代入可得E m =100×0.1×0.2×0.5×100π V=314 V ，得到电动势为e=314sin100πt V.(2)用法拉第电磁感应定律可以计算从0时刻经4T时间内的平均电动势值 ΔΦ=BS,Δt=4T,E =N t ∆∆Φ=πωπ224=NBS NBS ω=200 V. 答案:（1）e=314sin100πt V （2）E =200 V9.圆形线圈共100匝，半径为r=0.1 m ，在匀强磁场中绕过直径的轴匀速转动，角速度为ω=π300rad/s ，电阻为R=10 Ω.求：图5-1-13(1)转过90°时，线圈中的感应电流为多大？(2)写出线圈中电流的表达式（磁场方向如图5-1-13所示，B=0.1 T ，以图示位置为t=0时刻）. 思路解析：(1)当线圈从图示位置转过90°时，线圈中有最大感应电流，E m =nBS ω=100×0.1×π×0.12×π300V=30 V.根据欧姆定律得：I m =1030=R E m A=3 A. (2)由题意知，从中性面开始计时交变电流是正弦规律，所以i=I m sin ωt=3sin π300t A.答案:（1）3 A （2）i=3sinπ300t A10.一线圈中产生的正弦交流电按i=10sin314t A 变化，求出当线圈从中性面起转过30°、60°、90°、120°所需时间及对应的电流值.思路解析：线圈从中性面开始转动产生的正弦式电流的标准是i=I max sin ωt ，式中ωt 表示线圈平面对中性面的夹角（单位是rad ），当线圈平面转过的角度θ1=30°时，由θ=π/6=314t 1，得经历的时间和对应的电流值分别为t 1=60013146=⨯s πs,i 1=10sin30° A=5 A同理，当θ2=60°时，得t 2=30013143=⨯s π s,i 2=10sin60° A=53A 当θ3=90°时，得t 3=20013142=⨯s π s,i 3=10sin90° A=10 A 当θ4=120°时，得t 4=150131422=⨯s π s,i 4=10sin120° A=53A. 答案:t 1=6001s i 1=5 At 2=3001 s i 2=53A t 3=2001 s i 3=10 At 4=1501 s i 4=53A 我综合 我发展11.一矩形线圈，面积是0.05 m 2，共100匝，线圈电阻r=1 Ω，外接电阻R=4 Ω，线圈在磁感应强度B=1/π T 的匀强磁场中以n=300 r/min 的转速绕垂直于磁感线的轴匀速转动，如图5-1-14所示.若从中性面开始计时，求：图5-1-14（1）线圈中感应电动势的瞬时值的表达式;（2）线圈中开始计时经1/30 s 时线圈中感应电流的瞬时值; （3）外电路R 两端电压的瞬时值表达式.思路解析：（1）线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，从中性面开始计时产生的感应电动势的瞬时值e=E m sin ωt ，其中ω=2n π，E m =NBS ω，代入数据可得2n π=2×5π rad/s=10π rad/s ，E m =NBS ω=100×π1×0.05×10π V=50 V 所以e=50sin10πt V.（2）由闭合电路欧姆定律有i=r R e +=10sin10πt,当t=301 s 时,i=10sin （10π×301）=10sin π3=53A=8.66 A.（3）由u=iR 得，u=40sin10πt V.答案:(1)e=50sin10πt V (2)i=8.66 A (3)u=40sin10πt V12.交流发电机给某一固定电阻供电时的电流i=I m sin ωt ，若将其电枢的转速提高1倍，其他条件不变，则电流变为多大？思路解析：本题的关键是理解感应电流、感应电动势的最大值与哪些因素有关，发电机产生的感应电动势的最大值E m =nBS ω，当给固定电阻供电时电流的最大值I m =rR nBS r R E m +=+ω，当转速提高1倍时，ω变为原来的2倍，其他条件不变时的电流最大值变为原来的2倍，其瞬时值变为i ′=2I m sin2ωt.13.如图5-1-15甲所示，长为L 的相距为d 的平行金属板与电源相连，一质量为m 、带电荷量为q 的粒子以速度v 0沿平行于金属板的中间射入两板之间，从粒子射入时刻起，两板间加交变电压，随时间变化规律如图5-1-15乙所示，求：为使粒子射出电场时的动能最小，所加电压U 0和周期各应满足什么条件？图5-1-15思路解析：要使粒子动能最小，电场力做功应为零，在电场中飞行时间为周期整数，即L/v 0=nT ，故周期满足条件为T=01nv (n=1,2,3,…)，要求电压U 0满足的条件是nT 时间内使纵向位移y ≤2d ,即2d ≥ns 1=n md q U 20×(2T )2×2=n md qT U 420,所以U 0=22022qLv nmd (n=1，2，3，…)带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，在电场力方向上先加速后减速，一个周期在电场方向上速度恰好为零，若粒子在场中运动时间恰为周期的整数倍，则粒子离开电场时动能最小.答案:U0=2222qLvnmd(n=1，2，3，…)T=1nv(n=1,2,3,…)我创新我超越14.磁铁在电器中有广泛的应用，如发电机，如图5-1-16所示，已知一台单相发电机转子导线框共有N匝，线框长为l1，宽为l2，转子的转动角速度为ω，磁极间的磁感应强度为B，导出发电机瞬时电动势e的表达式.图5-1-16现在知道有一种永磁材料钕铁硼，用它制成发电机的磁极时，磁感应强度可增大到原来的k倍，如果保持发电机结构和尺寸、转子转动角速度、需产生的电动势都不变，那么这时转子上的导线框需要多少匝？思路解析：线框在转动过程中，两条长边在切割磁感线，若从中性面开始计时，则经t s线框转过的角度为θ=ωt，两条长边相当于两个电源串联在一起，单匝中产生的电动势力：e1=2Bl1vsinθ=2Bl1ω·22lsinθ=Bl1l2ωsinωt.N匝时相当于N个电源串联，电动势为e=NBl1l2·ωsinωt，当B′=kB且ω不变时，e′=N′kBl1l2·ωsinωt，又e′=e，所以N′=kN.答案:NBl1l2ωsinωtkN15.曾经流行过一种向自行车车头供电的小型交流发电机，图5-1-17甲为其结构示意图，图中N、S是一对固定的磁极，abcd为固定在转轴上的矩形线框，转轴过bc边中点、与ab边平行，它的一端有一半径r0=1.0 cm的摩擦小轮，小轮与自行车车轮的边缘相接触，如图5-1-17乙所示，当车轮转动时，因摩擦而带动小轮转动，从而使线框在磁极间转动，设线框由N=800匝线圈组成，每匝线圈的面积S=20 cm2，磁极间的磁场可视作匀强磁场，磁感应强度B=0.010 T，自行车车轮的半径R1=35 cm，小齿轮的半径R2=4.0 cm，大齿轮的半径R3=10.0 cm(见图5-1-17乙)，现从静止开始使大齿轮加速转动，问大齿轮的角速度为多大才能使发电机输出电压的有效值U=3.2 V？（假定摩擦小轮与自行车轮之间无相对滑动）图5-1-17思路解析：设摩擦小轮、车轮、小齿轮、大齿轮的角速度分别为ω1、ω2、ω3、ω4，其中ω2=ω3，当车轮转动线框中产生正弦交流电，其电动势最大值为E m=NBSω，又E m=2U，所以NBSω1=2U①由于摩擦小轮和车轮边缘线速度相同，大齿轮和小齿轮边缘线速度相同，所以r 0ω2=ω2R 1，R 3ω4=R 2ω3，ω2=ω3，解得ω1=R 1R 3ω4/（R 2r 0） ②由①②联立，得ω4=BSNR R Ur R 31022=3.2 rad/s.小轮与车轮相摩擦，二者线速度相同；车轮与小齿轮绕同一轴转动，二者角速度相同；小齿轮与大齿轮由同一链条连接，二者线速度相同. 答案:3.2 rad/s。

高中物理学习材料桑水制作交变电流 同步练习一．从中性面开始计时，交变电流的变化规律：（外电路电阻为R 且为纯电阻，线圈电阻为r ）数学表达式图 像磁通量φ电动势e电 流i电 压u二．问题讨论：1．如果转轴仍平行于ab 边，且垂直于磁感线，距ab 边ad /4，试求从中性面开始计时，交变电流的变化规律； 小结：2．若从垂直于中性面开始计时（即从平行于磁感线），试求交变电流的变化规律；tφO tu Oti Ote O3．试从φ－t 图像的切线变化的角度理解上述内容。

1．线圈在匀强磁场中匀速转动产生感应电动势如图所示，从图中可知（ ）A ．在t 1和t 3时刻，线圈处于中性面位置B ．在t 2和t 4时刻，穿过线圈的磁通量为零C ．从t 1到t 4线圈转过的角度为πradD ．若从0时刻到t 4时刻经过0.02s ，则在1s 内交变电流的方向改变100次2．一正弦交流发电机的最大电动势为E m ，线圈转动的角速度为ω，线圈电阻为r ，线圈从垂直于中性面位置计时：（1）t 时刻电动势的瞬时表达式为__________________；（2）若此发电机的转速和磁场均增加一倍，t 时刻电动势的瞬时表达式为______________；（3）若线圈匝数增加一倍，t 时刻电动势的瞬时表达式为__________________；t 时刻电流的瞬时表达式为___________________（设外电路为纯电阻，外电阻为R ）3．处于匀强磁场中的矩形线圈abcd ，以恒定的角速度绕ab 边转动，磁场方向平行于纸面并与纸面重合，线圈的cd 边离开纸面向外运动。

若规定a →b →c →d →a 方向的感应电流为正，试画出线圈中感应电流i 随时间t 变化的图线。

4．如图所示，一根通有交流电i =I m sin ωt 的长直导线与一个闭合的矩形线圈在同一水平面内，若线圈所受的磁场力的合力方向背离直导线，则交流电必处于每个周期内的（ ） A ．第一个1/4周期内 B ．第二个1/4周期内 C ．第三个1/4周期内 D ．第四个1/4周期内5．一矩形线圈与外电阻相接后，感应电流随时间变化的图像如图所示，若线圈的面积为200cm 2，回路总电阻为10Ω，求线圈所处匀强磁场的磁感应强度。

一、选择题1．(0分)[ID ：128870]如图所示，三只完全相同的灯泡a 、b 、c 分别与电阻R 、电感L 、电容C 串联，再将三者并联，接在220V ，50Hz 的交变电压两端，三只灯泡亮度相同。

若接在220V ，60Hz 的交变电压两端，则（ ）A ．三只灯泡亮度不变B ．三只灯泡都将变亮C ．a 亮度不变，b 变亮，c 变暗D ．a 亮度不变，b 变暗，c 变亮2．(0分)[ID ：128868]据美国气候预测中心发布的数据表明：2020年拉尼娜现象已经形成，2020年冬天或出现极寒天气。

假如出现低温雨雪冰冻天气，我国北方的高压输电线路也会因结冰而损毁。

为消除200k V 高压输电线上的冰凌，有人设计了利用电流热效应除冰的方法，当输送功率和输电线电阻一定时，线上损耗的热功率增大为原来的16倍，输电电压应变为（ ）A ．800kVB ．400kVC ．100kVD ．50kV3．(0分)[ID ：128866]如图所示，电阻均匀的正方形导线框ad 边的中点和bc 边的中点连线'OO 恰好位于某磁场右边界上，磁场方向与线框平面垂直，已知该磁场的磁感应强度的变化2002sin100π(T/s)B t t∆=∆ ，线框的边长L =20cm 。

则线框c 、d 两点间的电压有效值为（ ）A ．1VB ．2VC ．2VD ．22V4．(0分)[ID ：128862]如图所示，某旋转磁极式发电机的转子有两对磁极，将定子线圈的输出端接在一理想变压器的原线圈上，不计定子线圈的电阻。

当转子以25r/s 的转速匀速转动时，在定子绕组中产生频率为50Hz 的正弦交流电。

若使转子以50r/s 的转速转动，则（ ）A ．电流表A 的示数变为原来两倍B ．电压表V 的示数不变C ．电阻R 上交流电的频率为25HzD ．变压器铁芯中磁通量变化率的最大值变为原来4倍5．(0分)[ID ：128861]如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比n 1:n 2=4:1，当导线在平行导轨上匀速切割磁感线时，电流表1A 的示数是12mA ，则副线圈中电流表2A 的示数是( )A ．3mAB ．48mAC ．零D ．与R 阻值有关 6．(0分)[ID ：128850]一个矩形线圈，在匀强磁场中绕一个固定轴做匀速转动，当线圈处于如图所示位置时，它的（ ）A ．磁通量最大，磁通量变化率最大，感应电动势最大B ．磁通量最小，磁通量变化率最大，感应电动势最大C ．磁通量最大，磁通量变化率最小，感应电动势最大D ．磁通量最小，磁通量变化率最小，感应电动势最大7．(0分)[ID ：128825]如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为21:2:1n n ，当在a、b两端之间加上正弦交流电时，R1、R2消耗的电功率相等，已知R2=1Ω，U ab=8V，图中电表均为理想电表，则（）A．R1的电阻值为2ΩB．电流表的示数为2AC．电压表的示数为2VD．电路消耗的总功率为4W8．(0分)[ID：128809]如图所示，理想变压器原线圈的匝数为n1，副线圈的匝数为n2，原线圈的两端a、b接正弦交流电源时，电压表V的示数为220 V，电流表A1的示数为0.20 A。

一、选择题1．远距离输电的原理图如图所示，T1、T2为理想变压器，其原、副线圈匝数比分别为1：10和10：1，输电线路的总电阻R=10Ω，A、B均是额定电压为220V额定功率为1100W的电热器。

开关S断开时，用电器A正常工作，则下列说法正确的是（）A．开关S断开时，输电线的热功率为2.5WB．变压器T1的输入电压为225VC．闭合开关S，输电线损失的电压不变D．闭合开关S，用电器A、B均正常工作A解析：AA．开关S断开时，电热器A正常工作，T2的输出电流45A PIU==对变压器T2，由41 10II=可知输电线电流0.5AI=输电线R的热功率2 2.5WP I R==热故A正确；B．变压器T2的输出电压U4=220V，由410 1UU=可知，变压器T2的输入电压为2200VU=变压器T1的输出电压240.510V2200V2205VU IR U=+=⨯+=1 21 10UU=可得变压器T1的输入电压为220.5V，故B错误；CD．仅闭合S，变压器T2的输出功率增大，输电线中电流增大，输电线上损失的电压增大，导致变压器T 2的输入电压减小，变压器T 2的输出电压减小，A 、B 均不能正常工作，故CD 错误。

故选A 。

2．家用电子调光灯的调光原理是利用电子线路将输入的正弦交流电压的波形截去一部分，由截去部分的多少来调节电压，从而实现灯光的调节，比过去用变压器调压方便且体积较小。

如图所示为一个经过双向可控硅电子元件调节后加在台灯上的电压，即在正弦式电压的每一个12周期中，前面的14波形被截去，从而改变了台灯上的电压。

那么现在台灯上电压的有效值为（ ）A ．U mB m 2C ．m 2UD ．m 4U C 解析：C 设交流电的有效值为U ，将交流电与直流电分别通过电阻R ，分析一个周期内的热量，交流电产生的热量为2m 1224T Q ⎪⎝⎭=⨯ 直流电产生的热量为22U Q T R= 由Q 1=Q 2可得m 2U U =故选C 。

一、选择题1．黄冈中学有许多选课走班教室，有些教室的特种设备需要用可变电压为设备供电，小米同学设计了如图所示的变压器为某设备供电，理想变压器的原线圈连接一个 r =9Ω的电阻，且原线圈匝数n 1可以通过滑动触头 P 来调节，在副线圈两端连接了R =16Ω 的电阻，副线圈匝数n 2=1000。

在 A 、B 间加上一输出电压恒定的正弦交流电，下列说法正确的是（ ）A ．若交流电的周期增大，则变压器的输出功率会增大B ．若触头 P 向上移动，则电阻 R 消耗的功率一定减小C ．若触头 P 向下移动，则流过电阻 r 的电流一定减小D ．当 n 1=750时，电阻 R 消耗的功率最大2．如图所示，电阻均匀的正方形导线框ad 边的中点和bc 边的中点连线'OO 恰好位于某磁场右边界上，磁场方向与线框平面垂直，已知该磁场的磁感应强度的变化2002sin100π(T/s)B t t∆=∆ ，线框的边长L =20cm 。

则线框c 、d 两点间的电压有效值为（ ）A ．1VB ．2VC ．2VD ．22V 3．一台发电机产生的交变电流的u t -图象如图所示，该交变电流（ ）A ．周期是0.01sB ．电动势有效值为155.5VC ．在0.01s t =时，线圈平面与中性面重合D ．在0.02s t =时，穿过线圈的磁通量变化率最大4．如图甲所示，手摇发电机在磁感应强度为B 的匀强磁场中匀速转动，外接一电阻R 和一个理想交流电流表。

已知线圈的匝数为n ，角速度为ω，面积为S ，总电阻为r 。

线圈转动产生的感应电动势e 随时间t 变化的图像如图乙所示，下列说法正确的是（ ）A ．在t 2~t 4时间内，穿过线圈平面的磁通量的变化量为2nBSB ．在t 3~t 4时间内，通过电阻R 的电荷量为2nBS R r+ C ．在t 3时刻穿过线圈平面的磁通量的变化率为BSωD ．在t 3时刻电流表的示数为2()BS R r ω+ 5．一电阻不计的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴作匀速转动，产生正弦式交变电流，其电动势的变化规律如图甲中的线a 所示，用此线圈给图乙电路供电，发现三个完全相同的灯泡亮度均相同。

一、选择题1．如图所示，三只完全相同的灯泡L1、L2、L3分别与电阻R、电感L、电容C串联，再并联到电压有效值不变、频率可调的交流电源上，当交变电流的频率为50Hz时，三只灯泡恰好正常发光。

现仅将交变电流的频率降低到40Hz，则下列说法正确的是（）A．三灯均变暗B．三灯亮度均不变C．L1亮度不变、L2变亮、L3变暗D．L1亮度不变、L2变暗、L3变亮C解析：C将交变电流的频率降低时，电阻R的阻值不随频率而变化因电源交变电压不变，灯泡L1的电压不变，L1亮度不变；电感L的感抗减小，流过L2的电流增大，L2变亮；电容C的容抗增大，流过L3的电流减小，L3变暗。

故选C。

2．远距离输电的原理图如图所示，T1、T2为理想变压器，其原、副线圈匝数比分别为1：10和10：1，输电线路的总电阻R=10Ω，A、B均是额定电压为220V额定功率为1100W的电热器。

开关S断开时，用电器A正常工作，则下列说法正确的是（）A．开关S断开时，输电线的热功率为2.5WB．变压器T1的输入电压为225VC．闭合开关S，输电线损失的电压不变D．闭合开关S，用电器A、B均正常工作A解析：AA．开关S断开时，电热器A正常工作，T2的输出电流45A PIU==对变压器T2，由4110I I = 可知输电线电流0.5A I =输电线R 的热功率2 2.5W P I R ==热故A 正确；B ．变压器T 2的输出电压U 4=220V ，由4101U U = 可知，变压器T 2的输入电压为2200V U =变压器T 1的输出电压240.510V 2200V 2205V U IR U =+=⨯+=12110U U = 可得变压器T 1的输入电压为220.5V ，故B 错误；CD ．仅闭合S ，变压器T 2的输出功率增大，输电线中电流增大，输电线上损失的电压增大，导致变压器T 2的输入电压减小，变压器T 2的输出电压减小，A 、B 均不能正常工作，故CD 错误。