2017-2018学年高中物理 第五章 交变电流 5.1 交变电流课时提升作业(七)新人教版选修3-2

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1、课时提升作业(七)交变电流(40分钟 50分)一、选择题(本题共5小题,每小题6分,共30分。多选题已在题号后标出)1.(多选)图中哪些线圈中产生了交流电(  )【解析】选B、C、D。由正弦式电流的产生条件可知,转轴必须垂直于磁感线,但对线圈的形状没有特别要求,故A情况下不会产生交变电流,而B、C、D情况下会产生。2.(2015·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,产生交变电流的图像如图所示,由图中信息可以判断(  )A.在A和C时刻线圈处于中性面位置B.在B和D时刻穿过线圈的

2、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0.02s,则交变电流的频率为50Hz【解析】选C。A、C时刻电流最大,位于与中性面垂直的位置,A错。B、D时刻,电流最小,处于中性面位置,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0.02s,则交变电流的频率为25Hz,D错。3.交流发电机在工作时产生的电动势为e=Emsinωt,若将发电机的角速度提高一倍。同时将线框所围面积减小一半,其他条件不变,则其电动势变为(  )A.e′

3、=EmsinB.e′=2EmsinC.e′=Emsin2ωtD.e′=sin2ωt【解析】选C。由题知ω′=2ω,S′=,又由Em=nBSω知E′m=Em,故e′=E′msinω′t=Emsin2ωt,C对。【补偿训练】已知交变电流的瞬时值表达式是i=10sin100πtA,从t=0到第一次出现最大值的时间是(  )A.sB.sC.sD.s【解析】选C。从交变电流的瞬时值表达式i=10sin100πtA可以看出,该交流电是从中性面开始计时,经过出现最大值,依据T==s=s,t1==s。4.(2015·

4、肇庆高二检测)图中矩形线圈abcd在匀强磁场中以ad边为轴匀速转动,产生的电动势瞬时值为e=5sin20tV,则以下判断正确的是(  )A.当线圈平面与中性面垂直时,线圈中的感应电流为0B.当线圈平面与中性面重合时,线圈中的感应电动势为5VC.此线圈转动的频率为HzD.线圈转动一周,感应电流的方向改变一次【解析】选C。当线圈平面与中性面垂直时,线圈的磁通量为零,磁通量的变化率最大,感应电动势最大,感应电流最大,所以A项错误;当线圈平面与中性面重合时,线圈的磁通量最大,磁通量的变化率为零,感应电动势为零

5、,所以B项错误;角速度ω=20,根据ω=2πf,得出频率f==,所以C项正确;线圈每经过一次中性面,感应电流的方向改变一次,每转动一周,经过两次中性面,感应电流的方向改变两次,所以D项错误。5.(2015·苏州高二检测)如图所示,一矩形线圈绕与匀强磁场垂直的中心轴OO′沿顺时针方向转动,引出线的两端分别与相互绝缘的两个半圆形铜环M和N相连。M和N又通过固定的电刷P和Q与电阻R相连。在线圈转动过程中,通过电阻R的电流(  )A.大小和方向都随时间做周期性变化B.大小和方向都不随时间做周期性变化C.大小不

6、断变化,方向总是P→R→QD.大小不断变化,方向总是Q→R→P【解析】选C。在图示位置时产生感应电动势,由右手定则可知,ab边的感应电动势方向由b→a,cd边感应电动势的方向由d→c,通过电刷将电流引出,在外电路中的电流方向为P→R→Q,转过180°后,ab、cd边位置交换,但电流方向仍为P→R→Q,故选项C正确。二、非选择题(本题共2小题,共20分。需写出规范的解题步骤)6.(10分)(2015·嘉兴高二检测)如图所示为演示用的手摇发电机模型,匀强磁场磁感应强度B=0.5T,线圈匝数n=50,每匝线

7、圈面积0.48m2,转速150r/min,在匀速转动过程中,从图示位置开始计时。(1)写出交变感应电动势瞬时值的表达式。(2)画出e-t图线。【解析】(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,于是感应电动势瞬时值e=Emsinωt,其中Em=nBSω。由题意知n=50,B=0.5T,ω=rad/s=5πrad/s,S=0.48m2,Em=nBSω=50×0.5×0.48×5πV≈188V,所以e=188sin5πt(V)。(2)根据交流电的方程画图线时,最大值是正弦图线的峰值,

8、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=,而周期由时间轴上的刻度值标出,T==0.4s,e-t图线如图所示。答案:(1)e=188sin5πt(V)(2)见解析7.(10分)一台发电机产生的按正弦规律变化的感应电动势最大值为311V,线圈在磁场中转动的角速度是100πrad/s。(1)写出感应电动势的瞬时值表达式。(2)若该发电机只与阻值为100Ω的电阻组成闭合电路。试写出通过负载的电流瞬时值表达式。【解析】(1)因为电动势最大值E

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