2019年高中物理课时达标训练（八）第3章第2节交变电流是怎样产生的（含解析）鲁科版.docx

交变电流是怎样产生的一、单项选择题1关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流，以下说法中错误的是()A线圈平面每经过中性面一次，感应电动势方向改变一次B线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次C线圈平面经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次D线圈转动一周，感应电动势和感应电流方向都要改变两次2.线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电流如图所示，由图可知()A在t1和t3时刻，线圈处于中性面位置B由图可知线圈转动是在中性面开始计时的C从t1到t4线圈转过的角度为弧度D若从0时刻到t4时刻经过0.02 s，则在1 s内交变电流的方向改变50次3图中闭合线圈都在匀强磁场中绕虚线所示的固定转轴匀速转动，不能产生正弦式交变电流的是()4交流发电机在工作时的电动势eEmsin t。若将线圈匝数、线圈面积都提高到原来的两倍，其他条件不变，则电动势变为()Ae2Emsin tBe4Emsin tCeEmsin t DeEmsin t5长为a、宽为b的矩形线圈，在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场的OO轴以恒定的角速度旋转。设t0时，线圈平面与磁场方向平行，则此时的磁通量和磁通量的变化率分别是()A0,0B0，BabC.，0 DBab，Bab二、多项选择题6已知一台交流发电机电枢中产生的交变电动势为eEmcos t，如果要将交变电动势的有效值提高一倍，而交流电的周期不变，可采取的方法是()A将磁感应强度增加一倍，其他条件不变B将电枢转速提高一倍，其他条件不变 C将磁感应强度增加一倍，线圈的面积缩小一半，其他条件不变D将线圈的面积增加一倍，其他条件不变7一个匝数N100 匝的平面线圈所包围的面积S0.02 m2，在磁感应强度B0.5 T的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴以角速度100 rad/s匀速转动时，在线圈中产生交流电，若自线圈通过中性面时开始计时，那么选项中能够反映线圈中感应电动势随时间变化的图象是()8如图所示，abcd为一边长为L、匝数为N的正方形闭合线圈，绕对称轴OO匀速转动，角速度为。空间中只有OO左侧存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。若闭合线圈的总电阻为R，则()A线圈中电动势的有效值为NBL2B线圈中电动势的最大值为NBL2C在线圈转动一圈的过程中，线圈中有一半时间没有电流D当线圈转到图中所处的位置时，穿过线圈的磁通量为BL2三、非选择题9.如图所示为演示用的手摇发电机模型，匀强磁场磁感应强度B0.5 T，线圈匝数n50，每匝线圈面积0.48 m2，转速150 r/min，在匀速转动过程中，从图示位置开始计时。(1)写出交变感应电动势瞬时值的表达式；(2)画出e t图线。10如图所示，交流发电机的矩形线圈abcd中，abcd50 cm，bcad30 cm，匝数n100，线圈电阻r0.2 ，外电阻R4.8 。线圈在磁感应强度B0.05 T的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴OO匀速转动，角速度100 rad/s。(1)求线圈中产生的感应电动势的最大值；(2)若从线圈位于图示位置开始计时，写出感应电流的瞬时值表达式；(3)交流电压表和电流表的示数各为多少？(4)此发电机的功率为多少？(5)从图示位置起转过90的过程中，平均感应电动势为多大？通过导线横截面的电荷量为多少？(6)从图示位置起转过90的过程中，外力做的功为多少？线圈上产生的焦耳热为多少？参考答案1解析：选B线圈平面经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次，故一周内，电动势和电流方向改变两次，A、C、D正确，B错误。2解析：选B线圈过中性面时，磁通量最大，但其变化率为零，所以电动势为零，电流为零，且电流的方向要发生变化；从t1到t4线圈转过了弧度，转动一圈线圈两次经过中性面，电流方向变化两次，1 s内线圈转动50转，感应电流方向改变100次，B正确，A、C、D错误。3解析：选CA、B选项中闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场且过线圈平面的转轴匀速转动，满足产生正弦式交变电流的条件，能产生正弦式交变电流；C选项中转轴平行于磁场，转动过程中，穿过线圈的磁通量始终为零，故C中不能产生正弦式交变电流；D选项中虽然只有一半线圈在磁场中，但是始终有一边切割磁感线按照正弦规律产生感应电动势，且一边出时，另一边恰好入，保证转动过程中感应电动势连续按照正弦规律变化。4解析：选B电动势最大值表达式EmnBS，n、S变为原来的两倍，则最大值变为4Em，B正确。5解析：选B实际上，线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴转动时，产生交变电动势eEmcos tBabcos t。当t0时，cos t1，虽然磁通量0，但是电动势有最大值EmnBab，根据法拉第电磁感应定律En，可知当电动势为最大值时，对应的磁通量的变化率也最大，即EmmaxBab，B正确。5解析：选B将额定电压为60 V的用电器接在理想变压器的输出端，在闭合开关后，用电器正常工作，已知交流电压表和交流电流表(均为理想电表)读数分别为220 V和2.2 A，根据功率公式可以求出用电器消耗的功率为132 W，A错误；再根据变压器变压公式和变流公式可知，和，联立可求得通过原线圈的电流的有效值为0.6 A，B正确；由于电流表显示的是有效值，因此通过副线圈电流的最大值为2.2 A，C错误；根据变压器的变压公式可知，变压器原、副线圈的匝数比为n1n2113，D错误。6解析：选AD电动势的最大值为EmNBS，则有效值为ENBS，由于交流电的周期不变，则电枢转速n应不变，A、D正确，B错误；将磁感应强度增加一倍，线圈的面积缩小一半，其他条件不变时，有效值不会发生变化，C错误。7解析：选BD线圈产生的电动势的最大值为EmNBS100 V，所以电动势瞬时值表达式为eEmsin t100sin 100t V，电流的正方向可以选顺时针为正，也可以选逆时针为正，故电动势随时间变化的图象为B或D，A、C错误，B、D正确。8解析：选BD最大值EmNBL2，有效值ENBL2，A错误，B正确；在线圈转动的过程中，线圈始终有一半在磁场中运动，不会有一半时间没有电流，C错误；图中所示位置中，穿过线圈的磁通量为BL2，D正确。9解析：(1)从线圈平面经过中性面开始计时，则线圈在时间t内转过角度t，于是感应电动势瞬时值eEmsin t其中EmnBS由题意知n50，B0.5 T rad/s5 rad/sS0.48 m2则EmnBS188 V所以e188sin 5t V(2)根据交流电的方程画图线时，最大值是正弦图线的峰值，由纵轴上的刻度值标出，交流电的频率与正弦图线的周期相对应，而周期由时间轴上的刻度值标出，T0.4 se t图线如图所示。答案：(1)e188sin 5t V(2)见解析图10解析：(1)设abl1，bcl2，由感应电动势的最大值EmnBl1l2235.5 V(2)根据闭合电路欧姆定律得感应电流的最大值Im47.1 A在图示位置时，电流有最大值，由感应电流的瞬时值表达式iImcos t代入数据得i47.1cos 100t A(3)感应电流的有效值I33.3 A则路端电压的有效值UIR159.8 V故交流电压表的示数为159.8 V，电流表的示数为33.3 A。(4)感应电动势的有效值E166.5 V所以发电机的功率PIE5 544.5 W(5)平均电动势为nnnBl1l2150 V通过导线横截面的电荷量为qt0.1