2024高中物理第二章交變電流第二節(jié)交變電流的描述達(dá)標(biāo)作業(yè)含解析粵教版選修3-2

PAGE6-其次節(jié)交變電流的描述A級(jí)抓基礎(chǔ)1.(多選)欲增大溝通發(fā)電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)而不變更頻率，下面措施中能采納的是()A．增大轉(zhuǎn)速 B．減小磁感應(yīng)強(qiáng)度C．增加線圈匝數(shù) D．增大線圈的包圍面積解析：設(shè)線圈匝數(shù)為n，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，線圈圍成的面積為S，角速度為ω，轉(zhuǎn)速為v(轉(zhuǎn)/秒)，由Em＝nBSω＝nBS·2πv，頻率f＝eq\f(ω,2π)＝eq\f(2πv,2π)＝v，可知B、C、D項(xiàng)只變更Em的大小，沒有變更頻率，但B選項(xiàng)使感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)減小，而A項(xiàng)變更了頻率．故選C、D.答案：CD2．一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過線圈的磁通量隨時(shí)間變更的圖象如圖甲所示，則以下說法正確的是()A．t＝0時(shí)刻，線圈平面與中性面垂直B．t＝0.01s時(shí)，Φ的變更率最大C．t＝0.02s時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大值D．該線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的圖象如圖乙所示解析：由題圖甲知t＝0時(shí)刻磁通量最大，線圈平面應(yīng)在中性面位置，A錯(cuò)誤；t＝0.01s時(shí)刻，磁通量等于零，但Φ的變更率最大，B正確；t＝0.02s時(shí)刻，磁通量最大，但磁通量的變更率為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，C錯(cuò)誤；由題圖甲知溝通電動(dòng)勢(shì)的圖象應(yīng)為正弦圖象，D錯(cuò)誤．答案：B3.(多選)矩形線圈的匝數(shù)為50匝，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，穿過線圈的磁通量隨時(shí)間的變更規(guī)律如圖所示．則下列結(jié)論正確的是()A．在t＝0.1s和t＝0.3s時(shí)，電動(dòng)勢(shì)最大B．在t＝0.2s和t＝0.4s時(shí)，電動(dòng)勢(shì)變更方向C．電動(dòng)勢(shì)的最大值是157VD．在t＝0.4s時(shí)，磁通量變更率最大，其值為3.14Wb/s解析：在t＝0.1s和t＝0.3s時(shí)，磁通量最大，但磁通量的變更率最小為零，所以電動(dòng)勢(shì)為零，方向發(fā)生變更；在t＝0.2s和t＝0.4s時(shí)，磁通量最小為零，但磁通量的變更率最大，方向不變，電動(dòng)勢(shì)的最大值Em＝nBSω＝50×0.2×eq\f(2π,0.4)V＝157V；又Em＝neq\f(ΔΦ,Δt)，所以eq\f(ΔΦ,Δt)＝3.14Wb/s.故C、D正確．答案：CD4．一交變電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝380sin4πt(V)，將一耐壓值為360V的電容器接在該電源兩端，則電容器()A．會(huì)被擊穿B．不會(huì)被擊穿C．時(shí)而擊穿時(shí)而不會(huì)擊穿D．是否會(huì)被擊穿，還需看電容解析：電容器能否被擊穿確定于其耐壓值與交變電流的峰值之間的大小關(guān)系，由于Em＝380V>360V，故會(huì)被擊穿，故A正確．答案：A5．(多選)如圖所示，形態(tài)或轉(zhuǎn)軸位置不同，但面積均為S的單匝線圈處在同一個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，以相同的角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從圖示的位置起先計(jì)時(shí)，則下列說法正確的是()A．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值相同B．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值不同C．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值、瞬時(shí)值都不同D．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值、瞬時(shí)值都相同解析：依據(jù)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生可知，只要導(dǎo)線框是繞垂直于磁場(chǎng)的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值都相同；由于導(dǎo)體框都是從中性面起先計(jì)時(shí)，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式均為：e＝Emsinωt，故說明四個(gè)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值及瞬時(shí)值均相同，故A、D正確，B、C錯(cuò)誤．答案：ADB級(jí)提實(shí)力6.如圖所示，虛線OO′的左邊存在著方向垂直于紙面對(duì)里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，右邊沒有磁場(chǎng)．單匝矩形線圈abcd的對(duì)稱軸恰與磁場(chǎng)右邊界重合，線圈平面與磁場(chǎng)垂直．線圈沿圖示方向繞OO′軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(即ab邊先向紙外、cd邊先向紙里轉(zhuǎn)動(dòng))，規(guī)定沿a→b→c→d→a方向?yàn)楦袘?yīng)電流的正方向．若從圖示位置起先計(jì)時(shí)，下圖中四個(gè)圖象能正確表示線圈內(nèi)感應(yīng)電流i隨時(shí)間t的變更規(guī)律的是()解析：在0～eq\f(T,4)內(nèi)，ab一側(cè)的線框在磁場(chǎng)中繞OO′轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生正弦式交變電流，電流方向由楞次定律推斷為dcbad且越來越大；eq\f(T,4)～eq\f(T,2)內(nèi)，ab一側(cè)線框在磁場(chǎng)外，而dc一側(cè)線框又進(jìn)入磁場(chǎng)產(chǎn)生交變電流，電流方向?yàn)閐cbad且越來越小，以此類推，可知i-t圖象正確的為B.答案：B7．如圖所示，矩形線圈abcd，已知ab為L(zhǎng)1，ad為L(zhǎng)2，在磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞OO′軸以角速度ω(從圖中位置起先)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為()A.eq\f(1,2)BL1L2ωsinωtB.eq\f(1,2)BL1L2ωcosωtC．BL1L2ωsinωtD．BL1L2ωcosωt解析：線圈經(jīng)過時(shí)間t時(shí)，轉(zhuǎn)過角度θ，這時(shí)ab、cd邊切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)eab＝BL1vsinθ，ecd＝BL1vsinθ，bc、ad邊不切割磁感線不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，故線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e＝eab＋ecd＝2BL1vsinθ＝2BL1·eq\f(1,2)L2ωsinωt＝BL1L2ωsinωt，故選項(xiàng)C正確．答案：C8．如圖所示，矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中可以分別繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸P1和P2以相同的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到與磁場(chǎng)方向平行時(shí)()A．線圈繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電流等于繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電流B．線圈繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電動(dòng)勢(shì)小于繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電動(dòng)勢(shì)C．線圈繞P1和P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)電流的方向相同，都是a→b→c→dD．線圈繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)cd邊受到的安培力大于繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)cd邊受到的安培力解析：無論是繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)還是繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈轉(zhuǎn)到圖示位置時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)都為最大值Em＝nBSω，由歐姆定律可知此時(shí)I相等，A正確，B錯(cuò)誤；由右手定則可知線圈中電流方向?yàn)閍→d→c→b→a，故C錯(cuò)誤；cd邊所受的安培力F＝BLcdI，故F一樣大，D錯(cuò)誤．答案：A9.10匝線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生交變電流淌勢(shì)e＝10eq\r(2)sin20πt(V)，求：(1)t＝0時(shí)線圈的磁通量和磁通量的變更率．(2)線圈從中性面起先轉(zhuǎn)過180°過程中，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值和最大值的比值．解析：(1)因?yàn)镋m＝nBSω＝nΦmω，Φm＝eq\f(Em,nω)＝eq\f(10\r(2),10×20π)Wb＝eq\f(\r(2),20π)Wb.t＝0時(shí)，電動(dòng)勢(shì)e＝0，磁通量最大．依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，磁通量的變更率就是單匝線圈電動(dòng)勢(shì)的肯定值，所以t＝0時(shí)磁通量的變更率為0.(2)線圈從中性面起先轉(zhuǎn)過180°過程的時(shí)間t＝eq\f(π,ω)＝eq\f(π,20π)s＝0.05s，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)平均值和最大值及二者的比值分別為：＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝n×eq\f(Φm－（－Φm）,t)＝10×eq\f(2Φm,t)＝eq\f(20\r(2),π)V，Em＝10eq\r(2)V，eq\f(\o(E,\s\up6(－)),Rm)＝eq\f(\f(20\r(2),π),\f(π,10\r(2)))＝eq\f(2,π).答案：eq\f(\r(2),20π)Wb0(2)eq\f(2,π)10.如圖所示，一個(gè)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞OO′軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，磁場(chǎng)方向與轉(zhuǎn)軸垂直．線圈匝數(shù)n＝50，電阻r＝1Ω，長(zhǎng)L1＝5cm，寬L2＝4cm，角速度ω＝100rad/s，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.2T．線圈兩端外接電阻R＝9Ω的用電器和一個(gè)溝通電流表．求：(1)線圈中產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；(2)瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式．解析：(1)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值表達(dá)式為Em＝nBSω＝50×0.2×5×4×10－4×100V＝2.0V.(2)瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式e＝Emsinωt＝2sin100t(V)．答案：(1)2.0V(2)e＝2sin100t(V)11．在磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一匝數(shù)為10匝的矩形線圈ABCD，如圖所示，其繞OO′軸以線圈的角速度ω＝100rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．AB＝20cm，BC＝25cm，線框總電阻為r＝1Ω，定值電阻阻值為R＝9Ω，從圖示位置起先計(jì)時(shí)．(1)寫出t時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e；(2)線框轉(zhuǎn)過30°，R上流過的電荷量為多少？(3)當(dāng)轉(zhuǎn)過30°時(shí)，磁通量變更率為多少？解析：(1)最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Em＝nBSω＝10×1×0.2×0.25×100V＝50V，故t時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e＝50cos100t(V)．(2)轉(zhuǎn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)＝eq\f(nΔΦ,Δt)，形成的感應(yīng)電流I＝eq\f(\o(E,\s\up6(－)),R＋r)，故流過的電荷量q＝It＝neq\f(ΔΦ,R＋r)＝0.025C.(3)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式e＝50cos100t(V)，當(dāng)轉(zhuǎn)過30°時(shí)瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e＝25eq\r(3)V，依據(jù)neq\f(ΔΦ,Δt)＝e可得eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(e,n)＝eq\f(25\r(3),10)Wb/s＝eq\f(5\r(3),2)Wb/s.答案：(1)e＝50cos100t(V)(2)0.025C(3)eq\f(5\r(3),2)Wb/s12．如圖甲所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)“Ω”形導(dǎo)線框可繞AB軸轉(zhuǎn)動(dòng)，已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝eq\f(5\r(2),π)T，線框的CD邊長(zhǎng)為l1＝20cm，CE、DF邊長(zhǎng)均為l2＝10cm，角速度為100πrad/s.若從圖示位置起先計(jì)時(shí)：(1)寫出線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式；(2)在圖乙的e-t坐標(biāo)系中作出線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變更關(guān)系的圖象．解析：(1)線框轉(zhuǎn)動(dòng)，起先計(jì)時(shí)的位置為線圈平面與磁感線平行的位置，產(chǎn)生的交變電流按余弦規(guī)律變更，在t時(shí)刻線框轉(zhuǎn)過的角度為ωt，即e＝BSωc