2016-2017学年高中物理第2章交变电流第2节交变电流的描述学业分层测评粤教版选修3-2

1、表征交变电流的物理量（建议用时：45分钟）学业达标1 .已知交变电流瞬时值的表达式为i=311sin 314t（A）,从t = 0到第一次电流出现峰值的时间为（）A. 0.005 sB. 0.001 sC. 0.02 sD. 0.01 s【解析】由表达式可知Im 311 A,所以当电流出现峰值时，sin 314 t = 1,即从t = 兀0到第一次电流出现峰值时，314t=万，t = 0.005 s , A正确.【答案】A2.（多选）（2016 江门高二检测）欲增大交流发电机的感应电动势而不改变频率，下面 措施中能采用的是（）【导学号：90270063】A.增大转速B.减小磁感应强度C.增加线

2、圈匝数D.增大线圈的包围面积【解析】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 3 ,转32 71n .速为n（转/秒），由Em= NBSo=NBS-2% n,频率f = 27 = "2'；= n，可知B、C D项只改变 £的大小，没有改变频率，但B选项使感应电动势减小，而A项改变了频率，故选 C D.【答案】CD3.（多选）（2 016 河源高二检测）矩形线圈的匝数为 50匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场 的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图2-2-13所示.则下列结论正确的是（）图 2-2-13A.在t = 0.1 s和t=0.

3、3 s时，电动势最大B.在t = 0.2 s 和t=0.4 s 时，电动势改变方向C.电动势的最大值是157 VD.在t = 0.4 s 时，磁通量变化率最大，其值为 3.14 Wb/s【解析】在t = 0.1 s和t = 0.3 s时，磁通量最大，但磁通量的变化率最小为零，所以电动势为零，方向发生改变；在 t = 0.2 s和t = 0.4 s时，磁通量最小为零，但磁通量的 变化率最大，方向不变；电动势的最大值£=nBSo =50X0.2 X（2兀/0.4） V = 157 V, EmC D两项正确.A _, A=nTT，所以3.14 Wb/s【答案】CD4 . 一交变电流的瞬时值

4、表达式为e=380sin 4兀t（V）,将一耐压值为 360 V的电容器接在该电源两端，则电容器 （）A.会被击穿B.不会被击穿C.时而击穿时而不会击穿D.是否会被击穿，还需看电容【解析】电容器能否被击穿决定于其耐压值与交变电流的峰值之间的大小关系，由于En= 380 V>360 V ,故会被击穿，故 A正确.【答案】A5 . （2016 北师大附中高二检测）一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势 e随时间t的变化情况如图2-2-14所示.下面说法中正确的是（）【导学号：90270064】图 2-2-14A.t =0时刻线圈处于中性面位置B.t2时刻到

5、t 4时刻线圈转过了1圈C.t 3时刻通过线圈的电流最大D.每当e变换方向时，通过线圈的磁通量绝对值都最大【解析】 可通过以下表格对选项逐一分析:选项过程分析结论At=0时刻，产生的电动势最大，线圈处于与中性面垂直的位置XB从t2时刻到t4时刻，时间为半个周期，线圈转过0.5圈XCt3时刻，产生的电动势为零，线圈中的电流为零XD线圈在中，f面时，e变换方向，此时通过线圈的磁通量绝对值最大V【答案】 D6 .（多选）如图2-2-15所示，形状或转轴位置不同，但面积均为S的单匝线圈处在同一个磁感应强度为 B的匀强磁场中，以相同的角速度3匀速运动，从图示的位置开始计时，则下列说法正确的是（）图 2-

6、2-15湛 a*IA.感应电动势最大值相同B.感应电动势瞬时值不同C.感应电动势最大值、瞬时值都不同D.感应电动势最大值、瞬时值都相同【解析】感应电动势的最大值为 En= BSw , A正确；感应电动势的瞬时值 e=Esin 3 t与转轴位置无关，图中都以中性面位置计时，故瞬时值相同，D正确，B C错误.【答案】AD7 .如图2-2-16所示，虚线 OO的左边存在着方向垂直于纸面向里的匀强磁场，右边 没有磁场.单匝矩形线圈 abcd的对称轴恰与磁场右边界重合，线圈平面与磁场垂直.线圈 沿图示方向绕 OO轴以角速度 少匀速转动(即ab边先向纸外、cd边先向纸里转动)，规定 沿a-b-c-d-a方

7、向为感应电流的正方向.若从图示位置开始计时， 下图中四个图象能正确表示线圈内感应电流i随时间t的变化规律的是()i-t图象正确的为 B.311 V,线圈在磁场中100 Q,试写出通【解析】在0T内，ab-侧的线框在磁场中绕00转动产生正弦式交流电，电流方 向由楞次定律判断为 dcba且越来越大.TT内，ab 一侧线框在磁场外，而 dc 一侧线框又进入磁场产生交流电，电流方向为dcba且越来越小，以此类推，可知【答案】 B8. 一台发电机产生的按正弦规律变化的感应电动势的最大值为转动的角速度是 100兀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，

8、电路中的总电阻为1过负载的电流的瞬时值表达式.在t =120 s时电流的瞬时值为多少？【导学方：90270065】【解析】(1)因为电动势的最大值 En= 311 V,角速度3 = 100兀rad/s ,所以电动势的瞬时值表达式是 e= 311sin 100兀t (V).(2)根据欧姆定律，电路中电流的最大值为：En 311Im=100 A = 3.11 A所以通过负载的电流的瞬时值表达式是i =3.11sin 100 兀 t(A).1 ,，一一当t=120 s时，电流的瞬时值为：i =3.11sin(100兀 X -t-t) A =120，13. 11X2 A= 1.555 A.【答案】(1

9、)e=311sin 100 7tt(V)(2) i =3.11sin 100 兀 t(A)1.555 A能力提升9 .(多选)(2016 徐州高二检测)一单匝矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴线匀 速转动时产生正弦式交变电流，其电动势的变化规律如图2-2-17线a所示，当调整线圈转速后，电动势的变化规律如图线b所示，以下关于这两个正弦式交变电流的说法正确的是()图 2-2-17A.从图线可算出穿过线圈磁通量的最大值10 线圈先后两次转速之比为2 : 3C.在图线a和b中，t = 0时刻穿过线圈的磁通量均为零D.图线b电动势的瞬时值表达式为e=100sin *三t (V)一，一八一 &

10、【解析】 根据图线a：感应电动势最大值 Em= BSw =m3 ,因此磁通量最大值 m=3 a= 詈=-Wb, A正确；线圈先后两次周期之比 Ta=0-04"S- = |, " =，= = 3, B错误；tC错误；感应电动势最大值 Em2 兀 兀Tb 0.06 S 3 nb f b Ta 2 =0时刻感应电动势为零，线圈与中性面平行，磁通量最大,E (Da 2/ 32= BSw,因此h=2- =3,即 &=23=100 V,图线b的电动势瞬时值表达式为e国 3 b 2 71fb 23100= &sin 3 bt = 100sin 3t (V) , D正确.【

11、答案】AD10. 如图2-2-18甲所示，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 3逆时针匀速转动.若以线圈平面与磁场夹角e =45。时(如图乙所示)为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正.则下列选项中正确的是()甲乙图 2-2-18714，B. t2时刻于b点来说,【解析】由楞次定律可知，t = 0时电流方向为负，线圈平面与中性面的夹角为兀兀线圈再转过 了至U达中性面；所以线圈中的感应电流为i=Imsin w t - , D正确.【答案】 D11. (2016 九江高二检测)一根长直的通电导线中的电流按正弦规律变化，如图2-2-19(a)、(b

12、)所示，规定电流从左向右为正.在直导线下方有一不闭合的金属框，则相对A. t1时刻D. t4时刻C. t3时刻【解析】 线框中的磁场是直线电流 i产生的，在ti、t3时刻，电流i最大，但电流的 变化率为零，穿过线框的磁通量变化率为零，线框中没有感应电动势，a、b两点间的电势差为零.在t2、t4时刻，电流i =0,但电流变化率最大，穿过线框的磁通量变化率最大，ab两点间的电势差最大，再根据楞次定律可得出a点相对b点电势最高的时刻在t4.【答案】D12. 一个在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动的线框，当线框转至中性面时开始.1 1计时.t1=60 s,线框中感应电动势为50 v,当八元s时，线框中感应电动势为5H3 v,求：（1）感应电动势的最大值；（2）线框转动的角速度的大小；e= Esinw t.（3）线框中感应电动势的瞬时值表达式.【解析】计时起点为中性面，因此交变电流的瞬时值表达式将已知条件代入得到150