【2019-2020】高中物理课时跟踪检测七描述交流电的物理量选修3_2(1)

1、1 / 9 教学资料参考范本 【2019-2020】高中物理课时跟踪检测七描述交流电的物理量 教科版选修 3_2(1) 3 时间： _ 2 / 9 1. 小型手摇发电机线圈共N 匝，每匝可简化为矩形线圈 abed，磁 极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴 00，线圈绕 00 匀速转动，如图 1 所示。矩形线圈 ab 边和 ed 边产生的感应电动势的 最大值都为 eO,不计线圈电阻，则发电机输出电压（ ） 图 1 A. 峰值是 eO B.峰值是 2e0 C.有效值是 NeO D .有效值是 NeO 解析：选 D 因每匝矩形线圈 ab 边和 ed 边产生的电动势的最大值 都是eO,每匝中

2、ab 和 ed 串联，故每匝线圈产生的电动势的最大值为 2e0。N 匝线圈串联，整个线圈中感应电动势的最大值为 2NeO,因线圈 中产生的是正弦交流电，则发电机输出电压的有效值 E= NeO,故选项 D 正确。 2. （多选）矩形线框绕垂直于磁场的轴匀速转动产生交流电，电动 势瞬时值表达式为 e= 22Osin 1OO nt（V）,下列说法正确的是（ ） A. t = O 时刻穿过线框的磁通量为最大 B. 电动势的有效值为 22O V C. 交流电的周期为 O.O1 s D. 若转速增大 1 倍，其它条件不变，则电动势瞬时值表达式为 e 3 / 9 =44Osin 2OO n t(V) 解析：

3、选 AD 线圈中电动势为正弦规律变化，t = 0 时刻线圈中感 应电动势为零，故此时线圈处于中性面上，磁通量最大， A 对；电动势 的有效值为 U= = 220 V, B 错；交流电的周期为：T= = 0.02 s , C 错; 若转速增大 1 倍， 则最大值增大 1 倍， 角速度也增加 1 倍， 故表达式 为： e= 440sin 200 n t(V) , D 对。 3. (多选)如图 2 所示在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为 T,转轴 0102 垂直于磁场方向，线圈电阻为 2 Q ,从线圈平面与磁场 方向平行时开始计时，线圈绕过了 60 的感应电流为 1 A，那么( ) A. 线圈中

4、感应电流的有效值为 2 A B. 线圈消耗的电功率为 4 W C. 任意时刻线圈中的感应电动势为 e = 4cost D. 任意时刻穿过线圈的磁通量为 二 si nt 解析：选 BC 因为是从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，所 以其电流瞬时表达式为 i = Imcos 31，因为线圈转过了 60 的感应电 流为 1 A，即 1 = Imcos 60 ，解得 Im = 2 A，故感应电流有效值为 I =A = A , A 错误；线圈消耗的电功率为 P= I2R = ()2 X 2 W= 4 W, B 正确；电路中感应电动势最大值为 En= ImR= 4 V，线圈的角速度为3 =，所以过程中产生

5、的感应电动势的瞬时值为 e= Emcos 3 t = 4cos, C4 / 9 正确；任意时刻穿过线圈的磁通量为 二 BSsin t，根据公式 En= NBSh= Nn，可得m= = =，故二 sin , D 错误。 4 .一个小型电热器若接在输出电压为 10 V 的直流电源上，消耗 电功率为 P;若把它接在某个正弦交流电源上，其消耗的电功率为。如 果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为 （ ） A. 5 V D . 10 V 解析：选 C 设该电热器的电阻为 R,题中正弦交流电源输出电压 的有效值为 1，则=;加直流电时，P=;又由最大值 UnU,可解出 Un 10 V。故只有选项

6、 C 正确。 5. 在如图 3 所示的电路中，A 是熔断电流 10 = 2 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 e= 220si n（ 314t） V 。为了不使保险丝熔断，可变电阻的阻值应该大于 A. 110 Q C. 220 Q 解析：选 B 保险丝的熔断电流指有效值，故由 只=得 R= 110 Q , B 正确。 6. 如图 4 所示，在水平匀强磁场中一矩形闭合线圈绕 OO 轴匀速 转动，若要使线圈中的电流峰值C. 10 V D . 220 Q 5 / 9 减半，不可行的方法是 （ ） A. 只将线圈的转速减半 B. 只将线圈的匝数减半 C.

7、 只将匀强磁场的磁感应强度减半 D. 只将线圈的边长减半 解析：选 B 由 lm=, Em= NBSb , w = 2 n n,得 lm=，故 A C 可行；又电阻 R 与匝数有关，当匝数减半时电阻 R 也随之减半，则 Im 不变，故 B 不可行；当边长减半时，面积 S 减为原来的，而电阻减为 原来的，故 D 可行。 到 | 7. 通过一阻值 R= 100 Q 的电阻的交变电流如图 5 所示，其周期 C. 15 V D. 8 V 为 1 A. 6 / 9 解析： 选 B 由题意结合有效值的定义可得 I2RT= 2,将 11 = 0.1 A, 12 = 0.2 A 代入可得流过电阻的电流的有效值

8、 I = A,故电阻两端电 压的有效值为 IR = 4 V，本题选 Bo 8. 如图6所示为一交流电压随时间变化的图像。每个周期内，前 三分之一周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定。根据 图中数据可得，此交流电压的有效值为（ ） 图 6 A. 7.5 V B . 8 V C. 2 V D . 3 V 解析：选 C 取一个周期进行分段，在 01X10 2 s 是正弦式电 流，则电压的有效值等于 3 V o 在 1X 10 23X10 2 s 是恒定电流，则有效值等于 9 V。 则在 03X 10 2 s 内，产生的热量X + X = , U= 2 V，故选 C。 到 | 9. （多选）

9、如图 7 所示，电阻为 r 的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直 于磁场的轴以角速度 3匀速转动。t = 0 时刻线圈平面与磁场垂直，各 电表均为理想交流电表，则（ ） 图 7 A. t = 0 时刻线圈中的感应电动势为零 7 / 9 B. 1 s 内电路中的电流方向改变次 C. 滑片 P 向下滑动时，电压表的读数不变 D. 滑片 P 向下滑动时，电流表的读数不变 解析：选 AB 由题可知图示位置，t = 0,线圈的感应电动势为零， A 正确；由 T=，得 f =，故 1 s 内电路中电流方向改变的次数为 2f =, B 正确；由电压表的示数 R=可知，滑片 P 向下滑动，电阻 R 增 大，电压表示数

10、 U 增大，而电流表示数 1=变小，C D 均错误。 10. 如图 8 甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以 不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图像 如图乙中曲线 a、b 所示，则（ ） 3 图 8 A. 两次 t = 0 时刻线圈平面均与中性面垂直 B. 曲线 a、b 对应的线圈角速度之比为 3 ：2 C. 曲线 a 表示的交变电动势频率为 50 Hz D. 曲线 b 表示的交变电动势有效值为 10 V 解析：选 B 在 t =0 时刻，电动势为零，磁通量变化率为零，线 圈一定处在中性面上，故 A 错误；由题图可知，a 的周期为 4X 10- 2 s、b的周期

11、为 6X 10- 2 s，则由 n =可知，转速与周期成反比，故转 速之比为 3 : 2,故 B 正确；曲线 a 的交变电流的频率 f = = 25 Hz,故 C 错误；曲线 a、b对应的线圈转速之比为 3 : 2，曲线 a 表示的交变电 动势最大值是 15 V，根8 / 9 据 En nBSo 得曲线 b 表示的交变电动势最大 值是 10 V，则有效值为U= V = 5 V，故 D 错误。 11. 有一矩形线圈在匀强磁场中做匀速转动。从中性面开始计时， 每转动 1 周所需的时间是 0.02 s。线圈中产生的感应电动势随时间变 化的图像如图 9 所示，试求出该感应电动势的峰值、有效值、周期和

12、频率，写出该感应电动势随时间变化的关系式。 1 图 9 解析：矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的是交变电动势，由 图可以直接读出该电动势的峰值 En 10 V，所以有效值应为 E= V 7.07 V 由图还可以读出该电动势的周期 T= 0.02 s，所以频率应为 f = = Hz =50 Hz 又因为在线圈匀速转动过程中，线圈平面与中性面之间的夹角 0 与转动时间 t 成正比，即 0 0 =, 0 = t = 2 n ft = 100 n t 所以，该感应电动势随时间变化的关系式为 e= 10sin(100 n t) V。 答案：10 V 7.07 V 0.02 s 50Hz e= 10sin

13、(100 n t) V 12. 如图 10 所示，Nk 50 匝的矩形线圈 abed, ab 边长为 11 = 20 cm ad 边长 12 = 25 cm,放在磁感应强度 B= 0.4 T 的匀强磁场中，外 力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的 00 轴以 n= 3 000 r/min 的转速匀速转动，线圈电阻 r = 1 Q,外电路电阻R= 9 Q, t = 0 时, 线圈平面与磁感线平行，ab9 / 9 边正转出纸外，cd 边转入纸内。 (1) 写出感应电动势的瞬时值表达式； (2) 线圈转一圈外力做功多少？ (3) 从图示位置转过 90 的过程中流过电阻 R 的电荷量是多少？ 解析：(1)n = 3 000 r/min 的转速匀速转动，所以线圈的角速度 3= 100n rad/s，感应电动势的最大值为： Em= NBSh = 314 V。 所以感应电动势的瞬时值表达式为