电感器和电容器对交变电流的作用教案

1、交变电流综合问题 电感器和电 容器对交变电流的作用要点一 交变电流综合问题 即学即用1.如图所示,线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动,电容器两极板水平放置.在两极板间,不计重力的带正电粒子Q在t=0时由静止释放,若两板间距足够宽,则下列运动可能的是（ ）A.若t=0时,线圈平面与磁场垂直,粒子一定能到达极板B.若t=0时,线圈平面与磁场平行,粒子在两极间往复运动C.若t=0时,线圈平面与磁场垂直,粒子在两极间往复运动D.若t=0时,线圈平面与磁场平行,粒子一定能到达极板答案 AB要点二 电感器和电容器对交变电流的作用 即学即用2.如图所示,三个灯泡是相同的,而且耐压足够,电源内阻忽略.当

2、单刀双掷开关S接A时,三个灯亮度相同,那S接B时（ ）A.三个灯亮度相同B.甲灯最亮,丙灯不亮C.甲灯和乙灯亮度相同,丙灯不亮D.只有丙灯不亮,乙灯最亮答案 D题型1 交变电流的电路问题【例1】如图所示线圈面积为0.05 m2,共100匝,线圈总电阻为r=1,外电阻R=9,线圈处于B= T的匀强磁场中.当线圈绕OO以转速n=300 r/min匀速转动时,求:（1）若从线圈处于中性面开始计时,写出电动势的瞬时表达式.（2）两电表的示数.（3）线圈转过180°的过程中,通过电阻的电荷量.（4）线圈匀速转一圈产生的总热量.答案 （1）e=100 sin 10tV（2）5A45V（3） C（

3、4）100 J题型2 带电粒子在交变电场中运动【例2】如图是示波管的示意图.竖直偏转电极的极板长l=4 cm,板间距离d=1 cm,板右端距荧光屏L=18 cm.（水平偏转电极上不加电压,没有画出）电子沿中心线进入竖直偏转电场的速度是1.6×107 m/s.电子的电荷量e=1.60×10-19 C,质量m=0.91×10-30 kg.若在偏转电极上加u=220sin 100t V的交变电压,在荧光屏的竖直坐标轴上能观测到多长的线段?答案 10 cm题型3 生活物理【例3】如图所示是一种自行车上照明用的车头灯发电机的结构示意图,转轴的一端装有一对随轴转动的磁极,另一

4、端装有摩擦小轮.电枢线圈绕在固定的U形铁芯上,自行车车轮转动时,通过摩擦小轮带动磁极转动,使线圈中产生正弦交变电流,给车头灯供电.已知自行车车轮半径r=35 cm,摩擦小轮半径r0=1.00 cm,线圈有n=800匝,线圈框横截面积S=20 cm2,总电阻R1=40.旋转磁极的磁感应强度B=0.010 T,车头灯电阻R2=10.当车轮转动的角速度=8 rad/s时求:（1）发电机磁极转动的角速度.（2）车头灯中电流的有效值.答案 （1）280 rad/s（2）64 mA1.两个相同的灯泡L1和L2,接到如图所示的电路中,灯L1与电容器串联,灯L2与电感线圈串联,当a、b处接电压最大值Um、频率

5、为f的正弦交流电源时,两灯都发光,且亮度相同.更换一个新的正弦交流电源后,灯L1的亮度高于灯L2的亮度,新电源的电压最大值和频率可能是（ ）A.最大值仍为Um,而频率大于fB.最大值仍为Um,而频率小于fC.最大值大于Um,而频率仍为fD.最大值小于Um,而频率仍为f答案 A2.如图所示,“二分频”音箱内有两个不同口径的扬声器,它们的固有频率分别处于高音、低音频段,分别称为高音扬声器和低音扬声器.音箱要将扩音机送来的含有不同频率的混合音频电流按高、低频段分离出来,送往相应的扬声器,以便使电流所携带的音频信息按原比例还原成高、低频的机械振动.图为音箱的电路简化图,高、低频混合电流由a、b端输入,

6、L是线圈,C是电容器,则（ ）A.甲扬声器是高音扬声器B.甲扬声器是低音扬声器C.乙扬声器是高音扬声器D.乙扬声器是低音扬声器答案 BC3.如图所示,一个被x轴与曲线方程y=0.2sinx m所围的空间中存在着匀强磁场.磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度B=0.2 T.正方形金属线框的边长是0.40 m,电阻是0.1,它的一条边与x轴重合.在拉力F的作用下,线框以10 m/s的速度水平向右匀速运动.试求:（1）拉力F的最大功率是多少?（2）拉力F要做多少功才能把线框拉过磁场区?答案 （1）1.6 W（2）0.048 J4.如图所示,在真空中速度v0=6.4×103 m/s的电子束连续射

7、入两平行板之间,板长L=12 cm,板间距离d=0.5 cm,两板不带电时,电子束将沿两板之间的中线做直线运动.在两板之间加一交变电压u=91sin100t V,若不计电子间的相互作用,电子电荷量e=1.6×10-19 C,电子质量m=9.1×10-31 kg,不计电子打在极板上对两极电压的影响.（1）在图中画出电子束可能出现的区域.（画斜线表示,要求有推理和计算过程）（2）如果以两极板刚加上交变电压时开始计时（t=0）,则何时进入交变电场的电子打在极板上具有最大的动能?答案 （1）见右图（2）（0.005+0.01n）s（n=0,1,2,）1.如图所示的交变电流,最大值为

8、Im,周期为T,则下列有关该交变电流的有效值I,判断正确的是 （ ）A.I=B.I<C.I >D.以上均不正确答案 B2.如图所示,把电阻R、电感线圈L、电容器C并联接到一交流电源上,三个电流表的示数相同.若保持电源电压大小不变,而将频率减小,则三个电流表的示数I1、I2、I3的大小关系是 （ ）A.I1=I2=I3B.I1>I2>I3C.I2>I1>I3D.I3>I1>I2答案 C3.如图所示,交流发电机的矩形线圈边长ab=cd=0.4 m,ad=bc=0.2 m,线圈匝数N=100,电阻r=1,线圈在磁感应强度B=0.2 T的匀强磁场中绕垂直

9、于磁场的轴以=100rad/s的角速度匀速转动,外接电阻R=9,以图示时刻开始计时,则 （ ）A.电动势瞬时值为160sin100 VB.t=0时线圈中磁通量变化率最大C.t= s时线圈中感应电动势最大D.交变电流的有效值是8 A答案 BC4.如图所示,一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动,在转动过程中,线框中的最大磁通量为m,最大感应电动势为Em,下列说法正确的是（ ）A.当磁通量为零时,感应电动势也为零B.当磁通量减小时,感应电动势在减小C.当磁通量等于0.5m时,感应电动势等于0.5EmD.角速度等于答案 D5.（2009·安阳月考）收录机等小型家用电器所用

10、的稳压电源,是将220 V的正弦交流电变为稳定的直流电的装置,其中的关键部分是整流电路.有一种整流电路可以将正弦交流电变成如图所示的脉动直流电（每半个周期都按正弦规律变化）,则该脉动直流电电流的有效值为（ ）A.8AB.4AC.2AD.A答案 B6.将阻值为5的电阻接到内阻不计的交流电源上,电源电动势随时间变化的规律如图所示.下列说法正确的是（ ）A.电路中交变电流的频率为0.25 HzB.通过电阻的电流为AC.电阻消耗的电功率为2.5 WD.用交流电压表测得电阻两端的电压是5 V答案 C7.如图（甲）所示，为电热毯的电路图，电热丝接在u=311sin 100t V的电源上，电热毯被加热到一定

11、温度后，通过装置P使输入电压变为图（乙）所示的波形，从而进入保温状态，若电热丝电阻保持不变，此时交流电压表的读数是（ ）A.110 VB.156 VC.220 VD.311 V答案 B8.如图甲所示电路,电阻R的阻值为50,在ab间加上图乙所示的正弦交流电,则下面说法中错误的是（ ）A.交流电压的有效值为100 VB.电流表示数为2 AC.产生该交流电的线圈在磁场中转动的角速度为3.14 rad/sD.如果产生该交流电的线圈转速提高一倍,则电流表的示数也增大一倍答案 C9.一个闭合的矩形线圈放在匀强磁场中,并且可绕垂直于磁场的轴匀速转动,角速度为时,线圈中产生的交变电动势的最大值为E0,周期为

12、T0,外力提供的功率为P0.若使线圈转动的角速度变为2,线圈中产生的交变电动势的最大值为E,周期为T,外力提供的功率为P.则E、T和P的大小为（ ）A.E=2E0,T=T0,P=2P0B.E=E0,T=T0,P=2P0C.E=2E0,T=T0,P=2P0D.E=2E0,T=T0,P=4P0答案 D10.将硬导线中间一段折成不封闭的正方形,每边长为l,它在磁感应强度为B、方向如图的匀强磁场中匀速转动,转速为n.导线在a、b两处通过电刷与外电路连接,外电路接有额定功率为P的小灯泡并正常发光,电路中除灯泡外,其余部分的电阻不计,灯泡的电阻应为（ ）A.B.C. D.答案 B11.如图所示为一个小型旋

13、转电枢式交流发电机的原理图,其矩形线圈的长度ab=0.25 m,宽度bc=0.20 m,共有n=100匝,总电阻r=1.0,可绕与磁场方向垂直的轴OO转动.线圈处于磁感应强度B=0.40 T的匀强磁场中,与线圈两端相连的金属滑环上接一个“3.0 V,1.8 W”的灯泡.当线圈以角速度匀速转动时,小灯泡消耗的功率恰好为1.8 W.则:（1）推导发电机线圈产生感应电动势的最大值的表达式Em=nBS（其中S表示线圈的面积）.（2）求线圈转动的角速度.（3）线圈以上述角速度转动100周过程中发电机产生的电能.答案 （1）线圈平面与磁场方向平行时产生感应电动势最大,设ab边的线速度为v,该边产生的感应电

14、动势为E1=BLabv与此同时,线圈的cd边也在切割磁感线,产生的感应电动势E2=BLcdv,线圈产生的总感应电动势为Em=n（E1+E2）,因为Lab=Lcd,所以Em=n·2BLabv线速度v=·Lbc,故Em=nBLab·Lbc而S=LabLcd (S为线圈的面积),Em=nBS.（2）2.5 rad/s（3）5.43×102 J12.（2009·泰安月考）如图所示,间距为L的光滑平行金属导轨,水平地放置在竖直方向的磁感应强度为B的匀强磁场中,一端接阻值是R的电阻.一电阻是R0,质量为m的导体棒放置在导轨上,在外力F作用下从t=0的时刻开始运动,其速度随时间的变化规律是v=vmsint,不计导轨电阻.求:（1）安培力Fi与时间t的关系式.（2）从t=0到t=时间内外力F所做的功.答案 （1）Fi=sint（2）13.真空中足够大的两个相互平行的金属板a、b之间距离为d,两极之间的电压Uab=Ua-Ub,按图所示规律变化,其周期为T,在t=