课时分层作业8　交变电流是怎样产生的

1、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(6×636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

2、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

3、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 20t10×sin (20×0.4) 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

4、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 30°50× 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EmNBSNBS·2n，又由频率f/

5、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

6、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UE×6 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

7、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(6×424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

8、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

9、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3­2

10、­18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Rm

11、in 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T2×102 s，100 rad/s，B错误t0.01 s

12、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

13、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匀速转动时，在电路中产生如图所示的交变