高中物理第二节交变电流是怎样产生的知能优化训练鲁科版选修3-2

1．以下说法不．正确的选项是．交流发电机是把其他形式的能转变成电能的装置B．交流发电机是把电能转变成其他形式能的装置C．交流发电机中电枢和磁极无论谁转动，只要转动，就称为转子，只要不动，就称为定子D．交流发电机利用的是电磁感觉原理剖析：选B交流发电机是利用线圈在磁场中转动，引起电磁感觉现象形成电流，将其他形式的能转变成电能．交流发电机的内部是由转子和定子组成的，转动的为转子，不动的为定子．应选项A、C、D正确，B错误．2一线圈在匀强磁场中匀速转动，在图3－2－12所示的地址时图3－2－12．穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小B．穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最大C．穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最大D．穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最小剖析：选C当线框平面平行于磁感线时，磁通量最小，但E最大，即错误!最大．3．某交流发电机正常工作时产生的感觉电动势为e＝Eminωt，若线圈匝数减为原来的一半，而转速增为原来的2倍，其他条件不变，则产生的电动势的表达式是A．e＝EminωtB．e＝2EminωtC．e＝2Emin2ωtD．e＝Emin2ωt剖析：选D线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴该轴与线圈在同一平面内匀速转动，从中性面开始计时时，产生的感觉电动势是按正弦规律变化的，其最大值Em＝、转速n发生变化时，感觉电动势的最大值也可能发生变化，由Em＝NBSω，角速度与转速的关系为ω＝2πn得，当N′＝错误!、n′＝2n时，ω′＝2ω，Em′＝N′BSω′＝错误!·BS2π·2n＝NBSω，即Emmmωt，故D选项正确．′＝E，故e＝Ein24．2022年江苏南通调研某交流发电机给灯泡供电，产生正弦式交变电流的图象如图3－2－13所示，以下说法中正确的选项是图3－2－13A．交变电流的频率为HB．交变电流的瞬市价表达式为i＝5co50πtAC．在t＝时，穿过交流发电机线圈的磁通量最大D．若发电机线圈电阻为Ω，则其产生的热功率为剖析：选D由图象可知交变电流的周期为，频率为

5W50H，A

错误；因ω＝错误!＝100π，则瞬市价表达式

i＝5co100tAπ，B

错；当

t＝时，感觉电流最大，则穿过线圈的磁通量为零，C错；电流的有效值

I＝错误!＝错误!错误!A，，bc＝

m，以角速度ω＝100π

rad/绕

OO′轴匀速转动．当线圈平面经过中性面时开始计时，求：线圈中感觉电动势的瞬市价表达式．由t＝0至t＝错误!过程中的平均电动势值．图3－2－14剖析：1感觉电动势的瞬市价e＝NBSωinωt，由题可知S＝\toab·\tobc＝×m2＝m2，Em＝NBSω＝100×××100πV＝314V，所以e＝314in100tVπ2用E＝N错误!计算t＝0至t＝错误!过程中的平均电动势为：E＝N错误!＝N错误!＝错误!，即E＝错误!NBSω，代入数值得E＝200V答案：1e＝314in100πtV2200V一、单项选择题1．图3－2－15中，哪些情况线圈中不能够产生交流电图3－2－15剖析：选A线圈转动过程中磁通量发生改变时，才能产生交流电，A项中磁通量不变，故A项不能够产生．2．一个矩形线框的面积为S，在磁感觉强度为B的匀强磁场中，从线圈平面与磁场垂直的地址开始计时，转速为n转/秒，则A．线框产生交变电动势的最大值为nπBSB．线框产生交变电动势的有效值为错误!nπBS/2C．从开始转动经过失误!周期，线框中的平均感觉电动势为2nBSD．感觉电动势瞬市价表达式为e＝2nπBSin2nπt剖析：转/秒，则角速度为2πn，依照感觉电动势的最大值公式Em＝NBSω能够知道，电动势的最大值为2nπBS，有效值为最大值的错误!，即为错误!nπBS，所以A、B错．从线圈平面与磁场垂直的地址开始计时，感觉电动势瞬市价表达式为e＝BSωinωt＝2nπBSin2nπt，D对．由E＝N错误!得平均电动势为4nBS，C错．3．如图3－2－16所示，一正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴

OO′匀速转动．沿着OO′观察，线圈沿逆时针方向转动．已知匀强磁场的磁感觉强度为圈匝数为n，边长为，电阻为R，转动的角速度为ω则当线圈转至图示地址时

B，线图3－2－16A．线圈中的感觉电流的方向为abcdaB．线圈中的感觉电流为错误!C．穿过线圈的磁通量为B2D．穿过线圈的磁通量的变化率为0剖析：选B图示地址为垂直于中性面的地址，此时经过线圈的磁通量为零，但磁通量的变化率最大，感觉电流也最大，则I＝错误!＝错误!，由右手定则可判断出线圈中感觉电流的方向为adcba4．2022年济南高二检测小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感觉电动势与时间呈正弦函数关系，如图3－2－17所示．此线圈与一个

R＝10

Ω的电阻组成闭合电路，不计电路的其他电阻，以下说法正确的选项是图3－2－17．交变电流的周期为B．交变电流的频率为8HC．交变电流的有效值为错误!AD．交变电流的最大值为4A剖析：选C由题图可直接获取的信息是：交变电流的周期是

，A

错；感觉电动势的最大值为

20V，线圈中产生的交变电流为正弦式交变电流．从而可推出：交变电流的频率

f＝错误!＝错误!

H＝4H，B

错；交变电流的最大值

Im＝错误!＝错误!A＝2A

，D

错；交变电流的有效值I＝错误!＝错误!A＝错误!A．所以正确选项为C5．2022年如皋高二检测某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，产生交变电流的图象如图3－2－18所示，由图中信息能够判断图3－2－18A．在A和C时刻线圈处于中性面地址B．在B和D时刻穿过线圈的磁通量为零C．从O时刻到D时刻线圈转过的角度为2πD．若从O时刻到B时刻历时，则交变电流的频率为50H剖析：选、C时刻电流最大，位于与中性面垂直的地址，A错．B、D时刻，电流最小，处于中性面地址，磁通量最大，B错．从O到D是一个周期，线圈转过的角度为2π，C对．若从O时刻到B时刻历时，则交变电流的频率为25H，D错．6．一只标有“220V100W的”灯泡，接在U＝311in314tV的电源上，则以下说法中正确的是．灯泡不能够正常发光B．经过灯泡的电流为i＝AC．与灯泡并联的交流电压表的示数为220VD．与灯泡串通的交流电流表的示数为A剖析：＝311in314tV，可知电压峰值Um＝311V，有效值U＝220V，灯泡能正常发光，A错；电流的瞬市价表达式为i＝A，B错误；交流电压表的示数为电压有效值220V，C正确；交流电流表的示数为电流有效值A，D错．7．2022年重庆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．线圈中的感觉电动势e随时间t的变化如图3－2－19所示．下面说法中正确的选项是图3－2－19．t1时刻经过线圈的磁通量为零B．t2时刻经过线圈的磁通量的绝对值最大C．t3时刻经过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D．每当e变换方向时，经过线圈的磁通量绝对值都为最大剖析：选、t3时刻感觉电动势为零，线圈位于中性面地址，所以穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，A、C错误；t2时刻感觉电动势最大，线圈位于中性面的垂面地址，穿过线圈的磁通量为零，B错误；由于线圈每过一次中性面时，穿过线圈的磁通量的绝对值最大，e变换方向，所以D正确．8．一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流e＝220错误!in100πtV，那么A．该交变电流的频率是100HB．当t＝0时，线圈平面恰好与中性面垂直C．当t＝错误!时，e有最大值D．该交变电流电动势的有效值为220错误!V剖析：选C交变电流的周期为，频率为50H，A错．t＝0时，e＝0，线圈处于中性面地址，B错．t＝1/200＝T/4时，e有最大值，C对．有效值为220V，D错．9．如图3－2－20所示，单匝矩形线圈的一半放在拥有理想界线的匀强磁场中，线圈轴线OO′与磁场界线重合，线圈按图示方向匀速转动，t＝0时刻线圈平面与磁场方向垂直，规定电流方向沿abcda为正方向，则线圈内感觉电流随时间变化的图象是图3－2－20图3－2－21剖析：方向，后半个周期沿abcda的方向，因线圈绕垂直磁场的轴匀速转动，所以产生正弦式交变电流，A正确．10．2022年泉州高二检测一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图3－2－22甲所示．已知发电机线圈内阻为Ω，现外接一只电阻为Ω的灯泡，如图乙所示，则图3－2－22A．电压表V的示数为220VB．电路中的电流方向每秒钟改变50次C．灯泡实质耗资的功率为484WD．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为J剖析：＝错误!V＝220V，所以电流的有效值

I＝错误!＝错误!A＝

A，所以电压表的示数为

U＝IR＝×V＝209V，选项

A错；交流电的频率为

f＝错误!＝50H，每个周期内电流方向改变2次，故每秒钟内电流方向改变100次，选项转速150r/min，在匀速转动过程中，从图示地址开始计时．

B错；灯泡实质耗资的功率为

2，图3－2－23写出交变感觉电动势瞬市价的表达式；画出e－t图线．剖析：1当线圈平面经过中性面开始计时，则线圈在时间t内转过角度ωt，于是感觉电动势瞬市价e＝Eminωt，其中Em＝nBSω由题意知n＝50，B＝T，ω＝错误!rad/＝5πrad/，S＝m2，Em＝nBSω＝50×××5πV≈188V，所以e＝188in5πtV．依照交流电的方程画图线时，最大值是正弦图线的峰值，由纵轴上的刻度值标出，交流电的频率与正弦图线的周期相对应，ω＝错误!，而周期由时间轴上的刻度值标出，T＝2π/ω，e－t图线以下列图．答案：1e＝188in5πtV见解析图3－2－2412．如图3－2－24所示，边长为a的单匝的正方形线圈处在磁感觉强度为B的匀强磁场中，以OO′边为轴匀速转动，角速度为ω，转轴与磁场方向垂直，线圈电阻R求：1线圈从图示地址转过错误!的过程中产生的热量Q；2线圈从图示地址转过错误!的过程中经过线圈某截面的电荷量q剖析：线圈中产生的热量需从转动过程中交流电的有效值考虑；经过线圈截面的电荷量需从