鲁科版选修32 交变电流是怎样产生的 作业.doc

课时分层作业(八)交变电流是怎样产生的基础达标练(15分钟50分)一、选择题(6636分)1如图3212所示为演示交变电流产生的装置图，关于这个实验，正确的说法是()图3212a线圈每转动一周，指针左右摆动两次b图示位置为中性面，线圈中无感应电流c图示位置ab边的感应电流方向为abd线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零c线圈在磁场中匀速转动时，在电路中产生做周期性变化的交变电流，线圈经过中性面时电流改变方向，线圈每转动一周，有两次通过中性面，电流方向改变两次，指针左右摆动一次，故a错线圈处于图示位置时，线圈与中性面垂直，感应电流最大，ab边向右运动，由右手定则得，ab边的感应电流方向为ab，故b错，c对线圈平面与磁感线平行时，磁通量的变化率最大故d错2.如图3213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为零时(图示位置)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3213d从题图可看出线圈从垂直于中性面的位置开始旋转，由右手定则可判断，初始时刻(t0)线圈中电流的方向为b到a，故瞬时电流的表达式为iimcos t，故d正确3(多选)线圈在匀强磁场中转动产生感应电动势e10sin 20t v，则下列说法正确的是()【导学号：11452061】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率最大dt0.4 s时，e有最大值10 vab由电动势的瞬时值表达式知，计时是从线圈位于中性面时开始的，所以t0时，线圈平面位于中性面，磁通量为最大，但此时导线速度方向与磁感线平行，切割磁感线的有效速率为零，故a、b正确，c错误当t0.4 s时，e10sin 20t10sin (200.4) v0，d错误4.矩形线圈在匀强磁场中匀速旋转时，如图3214所示，产生的感应电动势最大值为50 v，那么该线圈由图所示位置转过30时，线圈中的感应电动势大小为()图3214a50 vb25 vc25 v d10 vb由题意可知：线圈从题图所示位置开始转动，产生的瞬时感应电动势表示为eemcos t，转过30时，eemcos 3050 v25 v，故b正确5欲增大交流发电机的感应电动势而不改变频率，下面措施中不能采用的是()a增大转速b增大磁感应强度c增加线圈匝数d增大线圈的包围面积a设线圈匝数为n，磁感应强度为b，线圈围成的面积为s，角速度为，转速为n(转/秒)，由emnbsnbs2n，又由频率f/2n，可知b、c、d项只改变em大小，没改变频率，而a项改变了频率，故选a.6如图3215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3215乙所示发电机线圈电阻为1.0 ，外接灯泡的电阻为9.0 .则()【导学号：11452062】甲乙图3215a在t0.01 s的时刻，穿过线圈的磁通量为零b电动势瞬时值表达式为e6sin 50t vc电压表的示数为6 vd通过灯泡的电流为0.6 ad在t0.01 s时刻，电动势为零，因此线圈在中性面位置，穿过线圈的磁通量最大，a错误；电动势的最大值为em6 v，周期为0.02 s，则电动势瞬时值表达式为eemsint6sin 100t v，故b错误；电压表的示数为灯泡两端电压ue6 v5.4 v，故c错误；通过灯泡的电流为i a0.6 a，d正确二、非选择题(14分)7如图3216甲所示，一个电阻为r的金属圆环放在磁场中，磁场与圆环所在的平面垂直，穿过圆环的磁通量随时间变化的图象如图3216乙所示，图中的最大磁通量0和变化的周期t都是已知量求：甲乙图3216(1)在一个周期t内金属环中产生的热量；(2)交变电流的有效值；(3)在一个周期t内通过金属环某一横截面的电荷量【解析】(1)0t/4时间内，感应电动势为：e1，0t/4时间内，感应电流为：i14，t/23t/4时间内，感应电动势、感应电流大小同0t/4内相同，t/4t/2及3/4tt时间内感应电动势、感应电流为0，一个周期内产生的热量为：2ir8.(2)由有效值的定义可知i2rt，有效值为i2.(3)由于一个周期t内穿过金属环的磁通量变化0，通过金属环某一横截面的电荷量也为零【答案】(1)(2)(3)0能力提升练(25分钟50分)一、选择题(6424分)1传统的自行车发电机内部电路如图3217甲所示，驱动轴一端与自行车车轮相连，另一端连接条形永磁铁，车轮转动过程中，驱动轴带动磁铁在铁芯之间匀速转动，发电机线圈两端产生的交变电压波形如图3217乙所示已知波形图中正负尖峰电压分别为um和um.两个相邻正负尖峰电压所对应的时间差为t，发电机线圈匝数为n.以下判断正确的是()【导学号：11452063】甲乙图3217a驱动轴转动的角速度b线圈电压的有效值uc穿过线圈磁通量变化率的最大值kmd相邻两个向上尖峰时间内，线圈电压的平均值uc根据题述，两个相邻正负尖峰电压所对应的时间差为t，可得交变电流周期t2t，驱动轴转动的角速度，选项a错误；由于产生的交变电流不是按照正弦规律变化，线圈电压的有效值不是u，选项b错误；根据法拉第电磁感应定律，感应电动势与磁通量变化率成正比，umnkm，穿过线圈磁通量变化率的最大值km，选项c正确；相邻两个向上尖峰时间内，线圈电压的平均值un，因为线圈转过一个完整的周期，磁通量变化量0，所以电压平均值等于零，选项d错误2一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图3218甲所示，则下列说法中正确的是()甲乙图3218at0时刻线圈平面与中性面垂直bt0.01 s时刻的变化率达到最大ct0.02 s时刻感应电动势达到最大d该线圈相应的感应电动势图象如图3218乙所示bt0时最大，线圈应在中性面位置，a错；t0.01 s时，磁通量为零，此时的变化率最大，b对；t0.02 s时，最大，e0，c错；因-t图象为余弦图象，故e-t图象应为正弦图象，d错3如图3219所示的电路中，a是熔断电流i02 a的保险丝，r是可变电阻，交流电源的内电阻不计，其电动势随时间变化的规律是e220sin 314t (v)为了不使保险丝熔断，可变电阻的阻值应该大于()【导学号：11452064】图3219a110 b110 c220 d220 b该交变电流电动势的有效值为u v220 v，故可变电阻的最小阻值rmin 110 .4(多选)图3220甲是小型交流发电机的示意图，两磁极n、s间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，为交流电流表线圈绕垂直于磁场的水平轴oo沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图3220乙所示以下判断正确的是()甲乙图3220a电流表的示数为10 ab线圈转动的角速度为50 rad/sc0.01 s时线圈平面与磁场方向平行d0.02 s时电阻r中电流的方向自右向左ac由题图乙知im10 a，i10 a，a正确t2102 s，100 rad/s，b错误t0.01 s时，iim，此时线圈平面与磁场方向平行，c正确由右手定则判定0.02 s时电阻r中电流方向自左向右，d错误二、非选择题(26分)5(12分)一台交流发电机，其线圈从中性面开始转动，产生的交流感应电动势的最大值为311 v，线圈在磁场中转动的角速度是100 rad/s.(1)写出感应电动势的瞬时值表达式(2)若该发电机只与含电阻的负载组成闭合电路，电路中的总电阻为100 ，试写出通过负载的电流的瞬时值表达式，并求在t s时电流的瞬时值为多少？【解析】(1)因交流发电机的线圈从中性面开始转动，所以该交流电为正弦交流电感应电动势的最大值em311 v，角速度100 rad/s，所以感应电动势的瞬时值表达式是e311sin 100t v.(2)根据欧姆定律，电路中电流的最大值为im a3.11 a所以通过负载的电流的瞬时值表达式是i3.11sin 100t a当t s时，电流的瞬时值为i3.11sin 100 a1.56 a.【答案】(1)e311sin 100t v(2)i3.11 sin 100t a1.56 a6(14分)如图3221所示，一个半径为r的单匝半圆形线圈，以直径ab为轴匀速转动，转速为n，ab的左侧有垂直于纸面向里(与ab垂直)的匀强磁场，磁感应强度为b.m和n是两个集流环，负载电阻为r，线圈、电流表和连接导线的电阻不计，求：图3221(1)感应电动势的最大值；(2)从图示位置起转过转的时间内，负载电阻r上产生的热量；(3)从图示位置起转过转的时间内，通过负载电阻r的电荷量；(4)电流表的示数【解析】(1)线圈绕轴ab匀速转