高中物理 第3章 交变电流 第2节 交变电流是怎样产生的自我小测（含解析）鲁科版选修3-2.doc

交变电流是怎样产生的夯基达标1.交流发电机中的线圈在匀强磁场中匀速转动到中性面时，以下说法中正确的是( )a.感应电流方向改变一次，而感应电动势方向不变b.感应电动势和感应电流的方向都要改变一次c.磁通量最小，磁通量的变化率最大d.磁通量最大，磁通量的变化率最小2.如下图所示，观察电流表的指针，可以判定( )a.指针随着线圈转动而摆动，并且线圈每转一周，指针左右摆动一次b.当线圈平面转到跟磁感线垂直位置时，电流表的指针偏转最大c.当线圈平面转到跟磁感线平行的位置时，电流表的指针偏转最大d.感应电动势和感应电流是周期性变化的3.交流发电机在工作时的电动势为ee0sin(t) v，若将其电枢的转速提高1倍，同时将电枢所围成面积减小一半，其他条件不变，则其电动势变为( )a.ee0sin(t/2) v b.e2e0sin(t/2) vc.ee0sin(2t) v d.ee0/2sin(2t) v4.如下图所示，有一矩形线圈abcd在匀强磁场中分别绕轴o1o1和中轴o2o2以同样的角速度匀速转动，那么此线圈在以o1o1和o2o2分别为轴旋转到线圈平面与磁感线平行时，可产生的感应电流之比为( )a.12 b.21 c.14 d.115.如下图所示，一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，则下列说法中正确的是( )a.t0时刻，线圈平面与中性面垂直b.t0.01 s时刻，磁通量的变化率最大c.t0.02 s时刻，交流电动势达到最大d.0.02 s到0.03 s的时间内，交流电的电动势在增大能力提升 6.正弦交变电源与电阻r、交流电压表按照图甲所示的方式连接，r10 ，交流电压表的示数是10 v，图乙是交变电源输出电压u随时间t变化的图象，则( )a.通过r的电流ir随时间t变化的规律是ircos100t(a)b.通过r的电流ir随时间t变化的规律是ircos50t(a)c.r两端的电压ur随时间t变化的规律是ur5cos100t(v)d.r两端的电压ur随时间t变化的规律是ur5cos50t(v)7.如下图所示，一根通有交变电流iimsint的长直导线与一个不通电的闭合矩形线圈在同一个水平面内，若线圈所受磁场力的合力方向背离直导线，则交变电流必处于每个周期内的( )a.第一个周期内 b.第二个周期内c.第三个周期内 d.第四个周期内8.正弦交变电压u50sin314t v加在一氖管的两端，已知当氖管两端的电压达到252 v时才开始发光，则此氖管在一个周期内发光的总时间为( )a.0.02 s b.0.002 5 s c.0.01 s d.0.005 s9.交流发电机矩形线圈边长abcd0.4 m，bcad0.2 m，共50匝，线圈电阻r1 ，线圈在b0.2 t的匀强磁场中，绕垂直磁场方向的轴oo以转速匀速转动，外接电阻9 ，如下图所示.求：(1)电压表读数；(2)电阻r上的电功率.10.如下图所示，边长为a的单匝的正方形线圈的磁感应强度为b的匀强磁场中，以oo边为轴匀速转动，角速度为，转轴与磁场方向垂直，线圈电阻为r.求：(1)线圈从图示位置转过的过程中产生的热量q；(2)线圈从图示位置转过的过程中通过线圈某截面的电量q.拓展探究 11.一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈内便产生按正弦规律变化的电流，这就是交流发电机原理.如下图所示.请思考下列问题：(1)实际的发电机，为了运转平稳，轴oo通常位于ad、bc边的中点连线上.若将轴oo向左或向右平移任意距离(小于或等于ad/2)，线圈中是否仍产生规律相同的正弦式电流，为什么？(2)若将线圈abcd换成等面积的圆形线圈，使其绕位于直径的轴匀速转动，线圈中是否仍产生规律相同的正弦式电流，为什么？(3)线圈中感应电动势e与时间t的关系表达式的形式是正弦型还是余弦型和什么条件有关？参考答案1答案：bd2解析：线圈从题图位置开始转动一周，经过中性面两次，电流方向改变两次，指针左右摆动一次；当线圈平面转到跟磁感线垂直位置时，切割速度最大，感应电动势最大，电流表的指针偏转最大；当线圈平面转到跟磁感线平行的位置时，不产生电流，电流表指针不偏转；感应电动势和感应电流是周期性变化的.答案：acd3解析：由emnbs可知交流发电机电枢的转速提高1倍，电枢所围成的面积减小一半，电动势的最大值不变，所以表达式为ee0sin(2t) v.答案：c4解析：矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的最大感应电动势emnbs，与转轴位置无关，因而感应电流是相同的.答案：d5解析：由图可知t0时刻线圈的磁通量最大，处于中性面位置，a项错误；t0.01 s时刻，磁通量为零，磁通量的变化率最大，b项正确；t0.02 s时刻与t0时刻的情形相同，交流电动势为零，c项错误；0.02 s到0.03 s的时间内，图中切线的斜率增加，交流电的电动势在增大，d项正确.答案：bd6解析：由图乙知周期t0.02 s 由电压表示数为10 v知r两端的电压的有效值为10 v，通过r的电流有效值，最大值所以通过r的电流随时间变化规律为ircos100t a，电压为ur10cos100t v，选a项.答案：a7解析：线圈受力背离直导线，线圈的ab边中必须通有与直导线反方向的电流.设直导线中的交流电前半周期方向从右向左，后半周期为从左向右.则在第一个周期内，电流从右向左逐渐增大，穿过线圈垂直纸面向外的磁场增强，线圈中感应电流方向为顺时针方向，ab边中电流与直导线中电流反向；在第二个周期内，电流从右向左逐渐减小，穿过线圈垂直纸面向外的磁场减弱，ab边中电流与直导线中电流同向；在第三个周期内，电流从左向右逐渐增大，穿过线圈垂直纸面向里的磁场增强，线圈中感应电流方向为逆时针方向，ab边中电流方向又与直导线中电流反向；在第四个周期内，电流从左向右逐渐减小，同理知ab边中电流与直导线中同向.答案：ac8解析：根据交流电的瞬时表达式画出ut图象，如下图所示. 当瞬时值为v时，对应于四个时刻(一个周期内)，即50sin314t v，sin314t，所以、，所以.答案：c9解析：(1)线圈在磁场中产生：emnbs500.20.40.22 160 vuir101.5 v(2)pui1 152 w答案：(1)101.5 v (2)1 152 w10解析：本题考查对正弦式电流有效值与平均值的理解.线圈中产生的热量需从转动过程中交流的有效值考虑；通过线圈截面的电量需从交流的平均值考虑.(1)线圈转动中感应电动势的峰值emba2，感应电流的有效值为:.线圈转过/2的时间：，所以在转动过程中产生的热量为：.(2)线圈转过/2过程中的感应电动势和感应电流的平均值分别为：，.所以，在转动过程中流过导体截面的电量为：.答案：(1) (2) 11解析：(1)如下图设轴oo向左平移，设离a端距离为x，逆时针转动，从中性面开始计时，经时间t，线圈中的电动势eb(ab)xsintb(cd)(adx)sintb(ab)(ad)sintbssint.由此可见，线圈中仍产生规律相同的正弦式电流，与轴的位置无关.(2)由(1)可知，线圈中的电动势ebssint，与线圈的面积相关，与形