2017-2018学年高中物理课时跟踪检测八交变电流是怎样产生的鲁科版选修3

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课时跟踪检测（八）交变电流是怎样产生的

1．下列说法不正确的是()

A．交流发电机是把其他形式的能转变为电能的装置

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不管谁转动，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应原理

解析：选B交流发电机是利用线圈在磁场中转动，引起电磁感应现象形成电流，将其

他形式的能转化为电能。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。故选项A、C、D正确，B错误。

2．下列选项中，哪些情况线圈中不能产生交流电()

解析：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项符合题意。

3.如图1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1

A．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a→b

D．线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零

解析：选C线圈在磁场中匀速转动时，在电路中产生呈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

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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，感应电流最大，ab

边向右运动，由右手定则，ab边的感应电流方向为a→b，故B错，C对。线圈平面与磁场

方向平行时，ab、cd边垂直切割磁感线，线圈产生的电动势最大，也可以这样认为，线圈

处于竖直位置时，磁通量为零，但磁通量的变化率最大，故D错。

4.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2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，则在下列选项中能反映线圈中感

应电流i随时间t变化的图像是()

图2

解析：选C由右手定则或者楞次定律可以确定开始时刻感应电流的方向为

a→b→c→d→a，跟规定的正方向相同，而且该时刻感应电流最大，故选C。

5．(多选)某小型发电机产生的交变电动势为e＝50sin100πtV。对此电动势，下列

表述正确的有()

A．最大值是502VB．频率是100Hz

C．有效值是252VD．周期是0.02s

E

解析：选CD由交变电动势的表达式可知，电动势的最大值E＝50V，则有效值E＝m

m2

2π1

＝252V，周期T＝＝0.02s，频率f＝＝50Hz，所以选项C、D正确。

ωT

6．一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图3甲所示。已知发电

机线圈内阻为5.0Ω，外接一只电阻为95.0Ω的灯泡。如图乙所示，则()

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图3

A．电压表的示数为220V

B．电路中的电流方向每秒钟改变50次

C．灯泡实际消耗的功率为484W

D．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2J

解析：选D由图像可知电动势的有效值为220V，而电压表测量的是路端电压，其大

E220

小为U＝R＝×95V＝209V，选项A错误；由图像读出交变电流的周期为T＝0.02s，

R＋r100

1

f

则频率＝T＝50Hz，一个周期内电流的方向要改变2次，故每秒钟电流方向要改变100次，

E220

选项B错误；灯泡的实际功率为P＝2R＝2×95W＝459.8W，选项C

R＋r100

E

错误；由焦耳定律得发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Q＝2rt＝

R＋r

220

2×5×1J＝24.2J，选项D正确。

100

7.如图4所示，abcd为一边长为L、匝数为N的正方形闭合线圈，绕对称轴OO′匀速

转动，角速度为ω。空间中只有OO′左侧存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。

若闭合线圈的总电阻为R，则()

图4

2

A．线圈中电动势的有效值为NBL2ω

2

1

B．线圈中电动势的最大值为NBL2ω

2

C．在线圈转动一圈的过程中，线圈中有一半时间没有电流

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1

D．当线圈转到图中所处的位置时，穿过线圈的磁通量为NBL2

2

1

解析：选B由于只有OO′左侧存在垂直纸面向里的匀强磁场，所以最大值：E＝

m2

E2

NBL2ω，有效值：E＝m＝NBL2ω。故A错、B对。在线圈转动的过程中，线圈始终有一

24

半在磁场中运动，不会有一半时间没有电流，故C错。图中所示位置中，穿过线圈的磁通量

1

为BL2，D错。正确选项为B。

2

8．如图5所示电路中，电源电压u＝311sin100πtV，A、B间接有“220V440W”

的电暖宝、“220V220W”的抽油烟机、交流电压表及保险丝。下列说法正确的是()

图5

A．交流电压表的示数为311V

B．电路要正常工作，保险丝的额定电流不能小于32A

C．电暖宝发热功率是抽油烟机发热功率的2倍

D．1min内抽油烟机消耗的电能为1.32×104J

解析：选D由u＝311sin100πtV可知，交变电压的有效值为220V，故交流电压表

的示数为220V，选项A错误；由两用电器的额定功率为660W，根据P＝UI可知，保险丝

的额定电流应不小于3A，选项B错误；因抽油烟机220W包括热功率及机械功率，故电暖

宝发热功率是抽油烟机发热功率的2倍还要多，选项C错误；根据W＝Pt可得1min内抽油

烟机消耗的电能为1.32×104J，选项D正确。

9．(多选)一个矩形线框的面积为S，在磁感应强度为B的匀强磁场中，从线框平面与

磁场垂直的位置开始计时，转速为n，则()

A．线框产生交变电动势的最大值为nπBS

B．线框产生交变电动势的有效值为2nπBS

1

C．从开始转动经过周期，线框中的平均感应电动势为2nBS

4

D．感应电动势瞬时值表达式为e＝2nπBSsin2nπt

解析：选BD转速为n，则角速度为2πn，根据感应电动势的最大值公式E＝NBSω可

m

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1ΔΦ

以知道，电动势的最大值为2nπBS，有效值为最大值的，B对、A错。由E＝n得平

2Δt

均电动势为4nBS，C错。从线框平面与磁场垂直的位置开始计时，感应电动势瞬时值表达式

为e＝BSωsinωt＝2nπBSsin2nπt，D对。

10．(多选)如图6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()

图6

A．两次t＝0时刻线圈平面均与中性面重合

B．曲线a、b对应的线圈转速之比为2∶3

C．曲线a表示的交变电动势频率为25Hz

D．曲线b表示的交变电动势有效值为10V

解析：选ACt＝0时刻，两次产生的交流电的电动势瞬时值均为零，因此线圈平面均

1

与中性面重合，A项正确；图中a、b对应的周期之比为2∶3，因此线圈转速之比n∶n＝∶

abT

a

111

＝3∶2，B项错误；a图线表示的交流电动势的频率为f＝＝Hz＝25Hz，C项

TaT4×10－2

ba

2π

正确；a图线对应线圈相应的电动势的最大值E＝NBS·，由图像知E＝15V，b图线对

amTam

a

2πET210

应线圈相应的电动势的最大值E＝NBS·，因此bm＝a＝，E＝10V，有效值E＝V

bmTET3bmb

bamb2

＝52V，D项错误。

11．在水平方向的匀强磁场中，有一个正方形闭合线圈绕垂直于磁感线的轴匀速转动，

已知线圈的匝数为N＝100匝，边长为20cm，电阻为10Ω，转动频率f＝50Hz，磁场的

磁感应强度为0.5T，求：

(1)外力驱动线圈转动的功率；

(2)当线圈转至线圈平面与中性面的夹角为30°时，线圈产生的感应电动势及感应电流

的大小；

(3)线圈由中性面转至与中性面成30°角的过程中，通过导线横截面的电荷量。

解析：(1)线圈中产生的感应电动势的最大值为E＝NBSω＝100×0.5×0.22×2π×50V

m

＝628V

E

感应电动势的有效值为E＝m＝3142V

2

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E222

外力驱动线圈转动的功率与线圈中交变电流的功率相等，即P＝＝W＝

外R10

1.97×104W。

(2)当线圈转至线圈平面与中性面的夹角为30°时，线圈产生的感应电动势的瞬时值为

e＝Esin30°＝314V

m

e314

感应电流的瞬时值为i＝＝A＝31.4A。

R10

ΔΦ

(3)在线圈由中性面转过30°的过程中，线圈中的平均感应电动势为E＝N

Δt

ΔΦ

平均感应电流为I＝N

RΔt

故通过导线横截面的电荷量为

ΔΦNBl2－

qItN

＝Δ＝R＝R＝0.027C。

答案：(1)1.97×104W(2)314V31.4A(3)0.027C

12．某兴趣小组设计了一种发电装置，如图7所示。在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两

4

磁场区域的圆心角均为π，磁场均沿半径方向。匝数为N的矩形线圈abcd的边长ab＝cd

9

＝l、bc＝ad＝2l。线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动，bc和ad边