【创新设计】高中物理 2.2 交变电流的描述每课一练 粤教版选修32(1).doc

【创新设计】2013-2014高中物理 2.2 交变电流的描述每课一练 粤教版选修3-2(时间：60分钟)知识点一用函数表达式描述交变电流1闭合线圈在匀强磁场中匀速转动，转速为240 r/min，若线圈平面转至与磁场方向平行时的电动势为2 v，则从中性面开始计时，所产生的交流电动势的表达式为e_v，电动势的峰值为_v，从中性面起经 s，交流电动势的大小为_v.解析当线圈平面与磁场平行时(sb)，感应电动势最大，即em2 v，2n2 rad/s8 rad/s，则从中性面开始计时，瞬时值表达式：eemsin t2sin 8t v，当t s时，e2sinv1 v.答案2sin 8t212(双选)线圈在磁场中匀速转动产生的交流电的瞬时电动势为e10sin 20 t v，则下列说法正确的是()at0时，线圈平面位于中性面bt0时，穿过线圈的磁通量最大ct0时，导线切割磁感线的有效速度最大dt0.4 s时，e达到峰值10 v解析根据交流电动势的瞬时值表达式可判断题目所给的交流电为正弦式交变电流，当t0时，e0，所以此时磁通量的变化率为零，导线切割磁感线的有效速度为零，但此时穿过线圈的磁通量最大，线圈平面位于中性面，所以a、b正确，c错误；当t0.4 s时，e10sin 20t v10sin 8 v0，所以d错误答案ab3(单选)交流发电机在工作时的电动势为eemsin t，若将其电枢的转速提高1倍，其他条件不变，则其电动势变为()aemsin b2emsincemsin 2t d2emsin 2t解析电枢转速提高1倍，由2n知，角速度变为原来的2倍；由电动势最大值表达式emnbs知，最大值也变为原来的2倍答案d4(单选)如图2-2-13所示，矩形线圈abcd，已知ab为l1，ad为l2，在磁感强度为b的匀强磁场中绕oo轴以角速度(从图中位置开始)匀速转动，则线圈中感应电动势的大小为()图2-2-13a.bl1l2sin t b.bl1l2cos tcbl1l2sin t dbl1l2cos t解析线圈经过时间t时，转过角度，这时ab，cd边切割磁感线产生感应电动势eabbl1vsin ，ecdbl1vsin ，bc，ad边不切割磁感线不产生感应电动势，故线圈中的感应电动势为eeabecd2bl1vsin 2bl1l2sin tbl1l2sin t，故正确选项应为c.答案c知识点二用图象描述交变电流5(单选)处在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ab垂直在t0时刻，线圈平面与纸面重合(如图2-2-14所示)，线圈的cd边离开纸面向外运动若规定由abcda方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流i随时间t变化的图线是()图2-2-14解析线圈在磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，可以产生按正弦规律变化的交流电对于图示起始时刻，线圈的cd边离开纸面向纸外运动，速度方向和磁场方向垂直，产生的电动势的瞬时值最大；用右手定则判断出电流方向为逆时针方向，与规定的正方向相同所以c对答案c6(单选)通有电流iimsin t的长直导线oo与断开的圆形导线圈在同一平面内，如图2-2-15所示(设电流由o至o为正)，为使a端的电势高于b端的电势且uab减小，交变电流必须处于每个周期的()图2-2-15a第一个周期 b第二个周期c第三个周期 d第四个周期解析由e可知，要e减小，即要减小，题中要求ab，由楞次定律知，只有在第一个周期才符合要求，a项正确答案a7(双选)如图2-2-16甲所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴oo以恒定的角速度转动当从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈中产生的交变电流按照图乙所示的余弦规律变化，则在t时刻()图2-2-16a线圈中的电流最大b穿过线圈的磁通量为零c线圈所受的安培力为零d线圈中的电流为零解析t，此时线圈位于中性面位置，所以穿过线圈的磁通量最大，b错误；由于此时感应电动势为零，所以线圈中电流为零，线圈所受的安培力为零，a错误，c、d正确答案cd8(单选)如图2-2-17所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴oo以角速度逆时针匀速转动若以线圈平面与磁场夹角0时(如图)为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正则下列四幅图中正确的是()图2-2-17解析矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，从线圈平面与磁场方向平行开始计时，产生的感应电流按余弦规律变化，由于t0时，线圈的转动方向如题图，由右手定则判断可得，此时ad中电流方向为由a到d，线圈中电流方向为adcba，与规定的电流正方向相反，电流为负值又因为此时产生的感应电动势最大，故只有d正确答案d9(双选)如图2-2-18甲所示，“匚”形金属框导轨水平放置导轨上跨接一金属棒ab，与导轨构成闭合回路，并能在导轨上自由滑动，在导轨左侧与ab平行放置的导线cd中通以如图乙所示的交变电流，规定电流方向自c向d为正，则ab棒受到向左的安培力的作用时间是()图2-2-18a0t1 bt1t2 ct2t3 dt3t4解析在0t1时间内，电流i由cd且逐渐增大，由安培定则及楞次定律可判定：闭合回路中的磁场方向垂直纸面向里，金属棒ab中的电流方向由ab，再由左手定则可判定，此时ab棒所受安培力向左，a正确同理可判断出在t1t2时间内，在t3t4时间内ab棒所受安培力向右，在t2t3时间内ab棒所受安培力向左，c正确答案ac10在水平方向的匀强磁场中，有一正方形闭合线圈绕垂直磁感线的轴匀速转动，已知线圈的匝数为n100匝，边长为20 cm，电阻为10 ，转动频率f50 hz，磁场的磁感应强度为0.5 t，求：(1)外力驱动线圈转动的功率(2)转至线圈平面与中性面的夹角为30时，线圈产生的感应电动势及感应电流的大小(3)线圈由中性面转至与中性面成30夹角的过程中，通过线圈横截面的电荷量解析(1)线圈中交变电动势的最大值emnbs1000.5(0.2)2250 v628 v交变电动势的有效值e314 v外界驱动线圈转动的功率与线圈中交变电流的功率相等，即p外 w1.97104 w.(2)线圈转到与中性面成30角时，其电动势的瞬时值eemsin 30314 v，交变电流的瞬时值i a31.4 a.(3)在线圈从中性面转过30角的过程中，线圈中的平均感应电动势n平均感应电流n，通过导体横截面的电荷量为q，则qtn c0.027 c.答案(1)1.97104 w(2)314 v31.4 a(3)0.027 c11如图2-2-19所示，在匀强磁场中有一个“”形导线框可绕ab轴转动，已知匀强磁场的磁感应强度b t，线框的cd边长为20 cm，ce、df长均为10 cm，转速为50 r/s.若从图示位置开始计时：(1)写出线框中感应电动势的瞬时值表达式；(2)在et坐标系中作出线框中感应电动势随时间变化关系的图象图2-2-19解析(1)线框转动，开始计时的位置为线圈平面与磁感线平行的位置，在t时刻线框转过的角度为t，此时刻ebl1l2cos t即ebscos t，其中b t，s0.10.2 m20.02 m2，2n250 rad/s100 rad/s，故e0.02100cos 100t v，即e10cos100t v.(2)线框中感应电动势随时间变化关系的图象如图所示答案(1)e10cos 100t v(2)略12如图2-2-20所示，总电阻为r的n匝矩形线圈abcd置于磁感应强度为b的匀强磁场中，一边abl1，另一边adl2，绕垂直于磁场方向的对称轴oo以角速度匀速转动线圈通过电刷与外电阻r组成闭合电路图2-2-20(1)求线圈中产生的电动势的最大值(2)从线圈处于中性面开始计时，写出闭合电路中瞬时电流