高中物理鲁科版2第三章交变电流 第3章第2节

第3章第2节1．一线圈在匀强磁场中匀速转动，在图所示位置时()A．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解析：当线框平面平行于磁感线时，磁通量最小，但e最大，即eq\f(ΔΦ,Δt)最大．答案：C2．如图所示，观察电流表的指针，可以判定()A．指针随着线圈的转动而摆动，并且线圈每转一周，指针左右摆动一次B．当线圈平面转到跟磁感线垂直位置时，电流表的指针偏转最大C．线圈平面转到跟磁感线平行的位置时，电流表的指针偏转最大D．感应电动势和感应电流是周期性变化的解析：在一个周期内交变电流的方向虽说改变两次，但反映在指针摆动上只左右摆动一次；线圈在图示位置时，磁通量为零，感应电动势却最大；当转到中性面时，磁通量最大，感应电动势却为零．答案：ACD3．一矩形线圈，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的变化如图所示，下列说法中正确的是()A．t1时刻通过线圈的磁通量为零B．t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大C．t3时刻通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，通过线圈的磁通量绝对值都为最大解析：当线圈的磁通量为零的时候，磁通量的变化率是最大的，感应电动势最大；当通过线圈的磁通量的绝对值最大时，磁通量的变化率为零，电动势为零．故正确答案为D．答案：D4．线圈在匀强磁场中转动产生电动势e＝10sin20πtV，则下列说法正确的是()A．t＝0时，线圈平面位于中性面B．t＝0时，穿过线圈的磁通量最大C．t＝0时，导线切割磁感线的有效速率最大D．t＝s时，e有最大值10eq\r(2)V解析：由电动势的瞬时值表达式，计时从线圈位于中性面时开始，所以t＝0时，线圈平面位于中性面，磁通量为最大，但此时导线线速度方向与磁感线平行，切割磁感线的有效速率为零，A、B正确，C错误．当t＝s时，e＝10sin20πt＝10×sin(20π×V＝0，D错误．答案：AB5．如图所示，一面积为S的单匝矩形线圈处于有界磁场中，能使线圈中产生交变电流的是()A．将线圈水平向右匀速拉出磁场B．使线圈以OO′为轴匀速转动C．使线圈以ab为轴匀速转动D．磁场以B＝B0sinωt规律变化解析：将线圈向右拉出磁场时，线圈中电流方向不变．A错，B、C两种情况下产生交变电流，只是在C情况下当线圈全部位于磁场外的一段时间内线圈内没有电流，由法拉第电磁感应定律可知D种情况下产生按余弦规律变化的电流．B、C、D对．答案：BCD6．处在匀强磁场中的矩形线圈abcd，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平行于纸面并与ab垂直．在t＝0时刻，线圈平面与纸面重合(如图所示)，线圈的cd边离开纸面向外运动．若规定由a→b→c→d→a方向的感应电流为正，则能在下列图中反映线圈中感应电流I随时间t变化的图线是(如图)()解析：图示时刻，ab边和cd边同时垂直切割磁感线，产生的感应电动势最大，此时感应电流最大，由右手定则，可判定电流方向由a→b→c→d→a，为正方向，综上所述，正确答案为C．答案：C7．已知负载上的交变电压和电流的瞬时值表达式为u＝311sin314t(V)，i＝314(t)(A)，根据这两式判断，下述结论中正确的是()A．电压的有效值为311VB．负载电阻的大小为22ΩC．交变电流的频率是55HzD．交变电流的周期是s解析：由u＝311sin314t(V)可知，电压的最大值Um＝311V，所以其有效值U＝eq\f(Um,\r(2))＝220V，A错，又由i＝314t(A)可知，电流的最大值Im＝14.1A，所以R＝eq\f(Um,Im)＝22Ω，B正确，由表达式可知ω＝314rad/s，所以T＝eq\f(2π,ω)＝s，f＝eq\f(1,T)＝50Hz，C、D错误．答案：B8．正弦交变电源与电阻R、交流电压表按照图甲中所示的方法连接，R＝10Ω，交流电压表的示数是10V．图乙是交变电源输出电压u随时间t变化的图象，则()A．通过R的电流iR随时间t变化的规律是iR＝eq\r(2)cos100πt(A)B．通过R的电流iR随时间t变化的规律是iR＝eq\r(2)cos50πt(A)C．R两端的电压uR随时间t变化的规律是uR＝5eq\r(2)cos100πt(V)D．R两端的电压uR随时间t变化的规律是uR＝5eq\r(2)cos50πt(V)解析：伏特表的示数为交流电的有效值10V，则交流电的最大值为10eq\r(2)V，由题图乙可得u＝10eq\r(2)cosωt.ω＝eq\f(2π,T)＝eq\f(2π,2×10－2)＝100π(rad/s)，所以u＝10eq\r(2)cos100πt，由闭合电路欧姆定律得i＝eq\f(u,R)＝eq\f(10\r(2)cos100πt,10)＝eq\r(2)cos100πt(A)，所以A选项正确．答案：A9．如图所示，一个匝数为10的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，周期为T.若把万用电表的选择开关拨到交流电压挡，测得a、b两点间的电压为20V，则可知：从中性面开始计时，当t＝eq\f(T,8)时，穿过线圈的磁通量的变化率约为()A．Wb/s B．Wb/sC．Wb/s D．Wb/s解析：由于电压表测量的是交变电流的有效值，由此可计算出交变电流的最大值Em＝eq\r(2)E＝20eq\r(2)V，交变电动势的瞬时值表达式为e＝20eq\r(2)sineq\f(2π,T)t，当t＝eq\f(1,8)T时的瞬时值e＝20V，因匝数n＝10匝，由法拉第电磁感应定律知，对应该时刻磁通量的变化率为eq\f(ΔΦ,Δt)＝Wb/s，故B正确．答案：B10．如图所示，圆形线圈共100匝，半径为r＝0.1m，在匀强磁场中绕过直径的轴匀速转动，角速度为ω＝eq\f(300,π)rad/s，电阻为R＝10Ω，求：(1)转过90°时，线圈中的感应电流为多大？(2)写出线圈中电流的表达式(磁场方向如上图所示，B＝T，以图示位置为t＝0时刻)．解析：当从题图示位置转过90°时，线圈中有最大感应电流．图示位置为中性面，从中性面位置开始计时，表明瞬时值e与t是正弦关系．(1)Em＝nBSω＝100××π××eq\f(300,π)V＝30VIm＝eq\f(Em,R)＝eq\f(30,10)A＝3A．(2)i＝3sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(300,π)t))A．答案：(1)3A(2)i＝3sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(300,π)t))A11．如图所示，线圈面积S＝×10－2m2，共20匝，电阻为Ω，匀强磁场的磁感应强度B＝T，线圈绕OO′轴以某一角速度匀速转动，恰好使标有“24V,30W”的电灯L正常发光，则线圈转动过程中产生的电动势最大值为多少？解析：灯泡正常发光，则回路中电流有效值为I＝eq\f(P,U)＝eq\f(30,24)A＝1.25A感应电动势有效值为E＝U＋I·r＝24V＋×V＝25V所以Em＝eq\r(2)E＝V又由Em＝NBωS得：ω＝eq\f(Em,NBS)＝eq\f(\r(2)×25,20×××10－2)rad/s＝250rad/s.答案：V250rad/s12．如图所示，一交流发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动，线圈匝数N＝100，线圈电阻r＝3Ω，ab＝cd＝0.5m，bc＝ad＝0.4m，磁感应强度B＝T，电阻R＝311Ω，当线圈以n＝300r/min的转速匀速转动时(1)感应电动势的最大值；(2)t＝0时线圈在图示位置，写出此交变电流电动势瞬时值表达式；(3)此电压表的示数是多少？解析：(1)电动势的最大值为Em＝NBSω＝NB·(eq\x\