高中物理 暑假作业 交变电流的产生与描述 新人教版选修32

交变电流的产生与描述一、单选题1.如图甲所示为一台小型发电机构造的示意图,线圈逆时针转动,产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图乙所示。

发电机线圈内电阻为1.0Ω,外接灯泡的电阻为9.0Ω。

则( )A.在t=0. 0ls 的时刻,穿过线圈磁通量为零B.瞬时电动势的表达式为e=62sin50πt (v)C.电压表的示数为6VD.通过灯泡的电流为0. 6A2.交流发电机在工作时电动势为sin m e E t ω=,若将发电机的转速提高一倍,同时将电枢所围面积减小一半,其他条件不变,则其电动势为( ) A. sin2m te E ω=' B. 2sin2m te E ω='C. sin 2m e E t ω='D. sin 22mE e t ω'=3.对于如图所示的电流i 随时间t 作周期性变化的图象,下列说法中正确的是( )A.电流大小变化,方向不变,是直流电B.电流大小、方向都变化,是交流电C.电流最大值为0.2A,周期为0.02sD.电流大小变化,方向不变,不是直流电,是交流电 4.好多同学家里都有调光电灯、调速电风扇,过去是用变压器来实现的,缺点是成本高、体积大、效率低,且不能任意调节灯的亮度或电风扇的转速.现在的调光灯、调速电风扇是用可控硅电子元件来实现的,如图所示为经一双向可控硅调节后加在电灯上的电压,即在正弦交流电的每个二分之一周期内,前14周期被截去,调节台灯上旋钮可以控制截去的多少,从而改变电灯上的电压,那么现在电灯上的电压为( )A. /2m UB. m U /2C. m U /22D. 2m U5.在如图(a)的电路中,电阻R 2=6R 1,D 1、D 2为理想二极管,当输入图(b)的正弦交流电时,电压表的示数为( )A.07U B.047U C.057U D.0U6.如图甲、乙分别表示两种电压的波形,其中图甲所示电压按正弦规律变化,下列说法正确的是( )A.图甲表示交流电,图乙表示直流电B.两种电压的有效值都是311VC.图甲所示电压的瞬时值表达式为u=220sin100πt VD.图甲电压经原、副线圈匝数比为10:1的理想变压器变压后,功率比为1:17.如图甲所示,在匀强磁场中有一个n =10匝的闭合矩形线圈绕轴匀速转动,转轴O 1O 2垂直于磁场方向,线圈电阻为5Ω,从图甲所示位置开始计时,通过线圈平面的磁通量随时间变化的图像如图乙所示,则( )A.线圈转动过程中消耗的电功率为10π2WB.在t=0.2s时,线圈中的感应电动势为零,且电流改变一次方向C.所产生的交变电流感应电动势的瞬时值表达式为e=10πsin5πtVD.线圈从图示位置转过90°时穿过线圈的磁通量变化最快8.两矩形线圈分别在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动,线圈中产生的感应电动势e随时间t的变化关系分别如图中甲、乙所示,则下列说法正确的是( )A.两交变电流的频率之比f甲:f乙=1:2B.两交变电流的电动势有效值之比E甲:E乙=3:1C.t=1s时,两线圈中的磁通量的变化率均为零D.t=1s时,两线圈均处在与中性面垂直的位置上9.实验室某单匝矩形金属线圈,在匀强磁场中绕垂直磁场方向的转轴OO'匀速转动,线圈中磁通量φ随时间t变化的情况如图所示。

已知线圈的电阻为10Ω,则下列描述中正确的是( )A.线圈产生的交流电的电动势有效值为31.4VB.此交流电1分钟内电流的方向改变600次C.在0.05~0.1s时间内,通过线圈某一横截面的电荷量为0.2CD.一个周期内电阻R产生的焦耳热为19.7J10.如图所示,当交流电源的电压为220V,频率为50Hz时,三只灯泡L1、L2、L3亮度相同.若保持交流电源的电压不变,只将其频率改变为100Hz,则( )A.L 1、L 2、L 3亮度都比原来亮B.只有L 1的亮度都比原来亮C.只有L 2的亮度都比原来亮D.只有L 3的亮度都比原来亮 二、多选题11.如图所示,有矩形线圈面积为S.匝数为n,整个线圈内阻为r,在匀强磁场B 中绕OO′轴以角速度ω匀速转动,外电路电阻为R.当线圈由图示位置转过90°的过程中,下列说法正确的是( )A.磁通量的变化量为nBS ∆Φ=B.平均感应电动势为2/e nBS ωπ=C.电阻R 所产生的焦耳热为2224n B S RωπD.通过电阻R 的电量值为()/Q nBS R r =+ 12.一交流电流的图象如图3所示,由图可知( )A.用电流表测该电流,其示数为102AB.该交流电流的频率为0.01HzC.该交流电流通过10Ω电阻时,电阻消耗的电功率为1000WD.该交流电流即时值表达式为102628i sin tA =13.一矩形线圈,在匀强磁场中绕垂直于磁场方向并位于线圈平面的固定轴转动,线圈中产生的感应电动势e 随时间t 的变化规律如图所示,则下列说法中正确的是( )A.t 1和t 3时刻穿过线圈的磁通量为零B.t 1和t 3时刻穿过线圈的磁通量的变化率为零C.线圈平面从与磁场方向平行的时刻开始计时D.每当感应电动势e 变换方向时,穿过线圈的磁通量的绝对值都最大 三、计算题14.如图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图,其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO '匀速转动,线圈的匝数100n =、电阻10?r =Ω,线圈的两端经集流环与电阻R 连接,电阻90?R =Ω,与R 并联的交流电压表为理想电表.在0t =时刻,线圈平面与磁场方向平行,穿过每匝线圈的磁通量φ随时间t 按图乙所示正弦规律变化.求:（1）.交流发电机产生的电动势最大值; （2）.电路中电压表的示数;（3）. R 上的热功率.15.如图所示,ab 长为L, ad 长为1,匝数为N 匝的矩形线圈.线圈总电阻r,外电路电阻R.磁感应强度B.线圈绕垂直于磁感线的OO'轴以角速度ω匀速转动.求:（1）.从此位置开始计时,它的感应电动势的瞬时值表达式. （2）.R 上消耗的电功率.（3）.当从该位置转过90°过程中,通过导体横截面的电荷量.16、某兴趣小组设计了一种发电装置，如图所示。

在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角α均为49π，磁场均沿半径方向。

匝数为N 的矩形线圈abcd 的边长ab ＝cd ＝l 、bc ＝ad ＝2l 。

线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动，bc 和ad 边同时进入磁场。

在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为B 、方向始终与两边的运动方向垂直。

线圈的总电阻为r ，外接电阻为R 。

求：(1)线圈切割磁感线时，感应电动势的大小E m ； (2)线圈切割磁感线时，bc 边所受安培力的大小F ； (3)外接电阻上电流的有效值I 。

参考答案 一、单选题 1.答案：D解析：试题分析:在t=0.0ls 的时刻,感应电动势为零,此时穿过线圈磁通量最大;因为T=0.02s,,瞬时电动势的表达式为;电动势有效值为6V,电路中的电流;电压表读数为。

选项D 正确。

2.答案：C解析：发电机电动势瞬时值表达式为sin m e E t ω'=,而m E nBS ω=,当角速度加倍而面积减半时, m E 不变,故正确答案是C.3.答案：A解析：由图象可知：电流的大小变化，方向始终为正，不发生变化变，所以是直流电，电流最大值为0.2A ，周期为0.01s ，所以A 正确，BCD 错误．故选A 考点：本题主要考查了交流电的定义以及读图的能力， 点评：电流的大小和方向都随时间成周期性变化的电流为交流电，由图象可以看出电流的最大值和周期． 4.答案：A解析：此图象所示电压与正弦半波电压等效,因此,灯上电压为m U /2. 5.答案：C 6.答案：D 7.答案：A 8.答案：C 9.答案：B 10.答案：C 二、多选题 11.答案：BD 12.答案：CD 13.答案：BCD 三、计算题14.答案：（1）.交流发电机产生电动势的最大值m E nBS ω=,而m BS φ=,2Tπω=,所以2m m n E Tπωφ=.由t φ-图线可知: 22.010m Wb φ-=⨯,26.2810T s -=⨯,200?m E V =. （2）.电动势的有效值E =,R U E R r ==+90100⨯=127.3V =.（3）. R 上的热功率为2R U P R==218090W W = 15.答案：（1）. cos nBsw t ω （2）.()222222N B s w R R r +（3）.nBwR r+ 16、【解析】(1)因为磁场的方向是辐向的，则线圈在磁场中转动时，bc 和ad 边总是垂直切割磁感线，其两边的运动速度：v ＝ω·l2①bc 和ad 边同时切割相当于两电源串联，E m ＝2NB ·2lv ＝4NBlv ②联立①②两式解得E m ＝2NBl 2ω③(2)线圈中的感应电流大小恒定，方向做周期性变化，电流I m ＝E mR ＋r④又由F ＝NB ·I m ·2l ＝2NBI m l ⑤ 联立③④⑤解得F ＝4N 2B 2l 3ωR ＋r。

(3)一个周期内，产生电流的时间t ＝49T ⑥根据交流电有效值的定义有Q ＝I 2m Rt ＝I 2RT ⑦ 联立③④⑥⑦解得I ＝4NBl 2ω3R ＋r 。

【答案】(1)2NBl 2ω (2)4N 2B 2l 3ωR ＋r(3)4NBl 2ω3R ＋r。