【同步】高中物理魯科版(2019)選擇性必修2：第3章第2節(jié)交變電流的產生分層作業(yè)課件

第3章第2節(jié)交變電流的產生123456789101112A級必備知識基礎練1.(多選)某小型發(fā)電機產生的感應電動勢為e=50sin100πtV。對此電動勢,下列表述正確的有(

)A.最大值是V

B.頻率是100HzC.有效值是V

D.周期是0.02sCD1234567891011122.矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動,從中性面開始轉動180°角的過程中,平均感應電動勢和最大感應電動勢之比為(

)B1234567891011123.交流發(fā)電機在工作時電動勢為e=Emsinωt,若將發(fā)電機的轉速提高一倍,同時將電樞所圍面積減小一半,其他條件不變,則其電動勢變?yōu)?

)C解析

本題考查交流電壓的瞬時值表達式e=Emsin

ωt,而Em=NBSω,當ω加倍而S減半時,Em不變,故C正確。1234567891011124.

線框在勻強磁場中繞OO'軸勻速轉動(由上向下看是逆時針方向),當轉到如圖所示位置時,磁通量和感應電動勢大小的變化情況是(

)A.磁通量和感應電動勢都在變大B.磁通量和感應電動勢都在變小C.磁通量在變小,感應電動勢在變大D.磁通量在變大,感應電動勢在變小D解析

由題圖,設線框平面與中性面夾角為θ,則有Φ=Φmcos

θ,e=Emsin

θ,因為θ角變小,所以磁通量變大,感應電動勢變小,故D正確。1234567891011125.(多選)一矩形金屬線圈,繞垂直磁場方向的轉軸在勻強磁場中勻速轉動,線圈中產生的感應電動勢e隨時間t變化的規(guī)律如圖所示,下列說法正確的是(

)A.此交變電流的頻率為10HzB.此感應電動勢的有效值為VC.t=0.1s時,線圈平面與磁場方向垂直D.在線圈平面與磁場方向成30°角時,感應電動勢的大小為1VBC1234567891011121234567891011126.(多選)圖甲、乙分別表示兩種電壓的波形,其中甲電壓按正弦規(guī)律變化。下列說法正確的是(

)A.甲表示交變電流,乙表示直流電流B.兩種電壓的有效值相等C.甲電壓的瞬時值表達式為u=311sin100πtVD.甲交變電流的有效值比乙交變電流的有效值大CD123456789101112解析

題圖中兩電壓的大小和方向都隨時間周期性變化,甲、乙都表示交變電流,A錯誤。有效值

只對正弦式交變電流適用,由兩個圖像可以看出兩個交變電流的最大值相等,甲對應的有效值大,所以B錯誤,D正確。由題圖甲可知C正確。1234567891011127.如圖甲所示,矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的中心軸OO'勻速轉動,從某時刻開始計時,產生的感應電動勢e隨時間t的變化圖像如圖乙所示,若外接電阻R=70Ω,線圈電阻r=10Ω,求:(1)線圈的角速度;(2)通過線圈的最大電流;(3)電壓表的示數。123456789101112解析

(1)由題圖乙知,交變電流的周期T=4×10-2

s(2)由題圖乙知,線圈產生的感應電動勢的最大值Em=100

V答案

(1)50πrad/s

(2)1.25A

(3)61.9V123456789101112B級關鍵能力提升練8.(2023福建莆田第一中學期末)如圖為交流發(fā)電機的示意圖,矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸OO'勻速轉動,發(fā)電機的電動勢隨時間的變化規(guī)律為e=311sin100πt(V)。下列說法正確的是(

)A.此交變電流的頻率為100HzB.此交流電動勢的有效值為311VC.當線圈平面轉到圖示位置時產生的電動勢最大D.當線圈平面轉到圖示位置時磁通量的變化率為零D123456789101112解析

此交變電流的頻率

=50

Hz,故A錯誤;此交流電動勢的最大值為311

V,有效值為

V=220

V,故B錯誤;當線圈平面轉到圖示位置時,通過線圈的磁通量最大,但是磁通量的變化率為零,產生的電動勢為零,故C錯誤,D正確。1234567891011129.(多選)在勻強磁場中,一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉動軸勻速轉動,如圖甲所示,產生的感應電動勢隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示,則下列說法正確的是(

)A.t=0.01s時穿過線框的磁通量最小B.該線圈轉動的角速度大小為πrad/sC.該感應電動勢的瞬時值表達式為e=sin100πt

VD.線框平面與中性面的夾角為45°時,電動勢瞬時值為22VCD123456789101112解析

由圖像知t=0.01

s時,感應電動勢為零,則穿過線框的磁通量最大,故A錯誤;該線圈轉動的角速度大小為ω==100π

rad/s,故B錯誤;當t=0時,電動勢為零,線圈平面與磁場方向垂直,故該感應電動勢的瞬時值表達式為e=Emsin

ωt=22sin100πt

V,故C正確;線框平面與中性面的夾角為45°時,電動勢瞬時值為e=Emsin

45°=22

V,故D正確。12345678910111210.有一10匝正方形線框,邊長為20cm,線框總電阻為1Ω,線框繞OO'軸以10π

rad/s的角速度勻速轉動,如圖所示,垂直于線框平面向里的勻強磁場的磁感應強度為0.5T。該線框產生的交變電流電動勢最大值為

V、電流最大值為

A;線框從圖示位置轉過60°時,感應電動勢的瞬時值為

V。(=1.732)

6.286.285.44123456789101112解析

交變電流電動勢最大值為Em=nBSω=10×0.5×0.22×10π

V=6.28

V,電流最大值為Im=

A=6.28

A。線框從圖示位置轉過60°時,感應電動勢e=Emsin

60°=5.44

V。12345678910111211.如圖所示,邊長分別為10cm和20cm的矩形線圈,匝數為100,阻值為5Ω,在勻強磁場中繞垂直磁場方向的OO'軸勻速轉動,已知勻強磁場的磁感應強度B=T,線圈轉動的角速度為ω=100πrad/s,線圈和阻值為R=15Ω的電阻相連接。(1)開關S斷開時,求理想電壓表的示數。(2)開關S閉合時,電阻正常工作,求電阻的額定功率。123456789101112解析

(1)若以線圈處于中性面位置開始計時,則線圈中產生的感應電動勢的瞬時值表達式為e=NBSωsin

ωt(2)開關S閉合時,電阻正常工作,通過電阻的電流為

所以電阻額定功率是P=I2R=540

W。

答案

(1)120V

(2)540W12345678910111212.在水平方向的勻強磁場中,有一個正方形閉合線圈繞垂直于磁感線的軸勻速轉動,已知線圈的匝數為N=100,邊長為20cm,電阻為10Ω,轉動頻率f=50Hz,磁場的磁感應強度為0.5T,求:(1)外力驅動線圈轉動的功率;(2)當線圈轉至線圈平面與中性面的夾角為30°時,線圈產生的感應電動勢及感應電流的大小;(3)線圈由中性面轉至與中性面成30°角的過程中,通過導線橫截面的電荷量。123456789101112解析

(1)線圈中產生的感應電動勢的最大值為Em=NBSω=100×0.5×0.22×2π×50

V=628

V,感應電動勢的有效值為(