2019-2020年高中物理 第3章第2节交流电是怎样产生的检测试题 鲁科版选修3-2.doc

2019-2020年高中物理 第3章第2节交流电是怎样产生的检测试题 鲁科版选修3-21.下列说法不正确的是()A交流发电机是把其他形式的能转化为电能的装置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.(xx福鼎中学高二期末)一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交流电的图象如图所示，由图可以知道()A0.01 s时刻线圈处于中性面位置B该交流电流频率为50 HzC该交流电流有效值为2 AD0.01 s时刻穿过线圈的磁通量为零解析：选D.0.01 s时感应电流最大，线圈与中性面垂直，穿过线圈的磁通量为零，A错误，D正确频率f Hz25 Hz，B错误有效值I A4.54 A，C错误3.实验室里的交流发电机可简化为如图所示的模型，正方形线圈在水平匀强磁场中绕垂直于磁感线的OO轴匀速转动今在发电机的输出端接一个电阻R和理想电压表，并让线圈每秒转25圈，读出电压表的示数为10 V已知R10 ，线圈电阻忽略不计，下列说法正确的是()A线圈位于图中位置时，线圈中的瞬时电流为零B从中性面开始计时，线圈中电流瞬时值表达式为isin25t(A)C流过电阻R的电流每秒钟方向改变50次D电阻R上的热功率等于20 W解析：选C.通过以下表格对各项进行逐一分析.选项分析过程结论A如题图所示位置，磁通量变化最快，感应电动势最大，感应电流最大B电压有效值为10 V，最大值为10 V，电流的最大值Im A，从中性面开始计时应该为：isin50t(A)C频率为25 Hz，每秒钟电流方向改变50次D电压有效值为10 V，R的功率为P10 W4.(2011高考天津卷)在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则()At0.005 s时线框的磁通量变化率为零Bt0.01 s时线框平面与中性面重合C线框产生的交变电动势有效值为311 VD线框产生的交变电动势频率为100 Hz解析：选B.由题图乙可知该正弦交变电动势的电压最大值为311 V，周期等于0.02 s，因此，根据正弦交变电动势的最大值与有效值之间的关系式U得知选项C错误；又f，则频率f50 Hz，选项D错误；当t0.005 s时，en311 V，取得最大值，穿过线圈的磁通量变化率最大，选项A错误；当t0.01 s时，交变电压及电流方向发生改变，电压值最小等于零，线框平面与中性面重合，选项B正确5.如图所示，匀强磁场B0.1 T，所用矩形线圈的匝数N100，边长ab0.2 m，bc0.5 m，以角速度100 rad/s绕OO轴匀速转动当线圈平面通过中性面时开始计时，求：(1)线圈中感应电动势的瞬时值表达式(2)由t0至t过程中的平均电动势值解析：(1)感应电动势的瞬时值eNBSsin t，由题可知Sabbc0.20.5 m20.1 m2，EmNBS1000.10.1100 V314 V，所以e314 sin100t V.(2)用EN计算t0至t过程中的平均电动势为：ENN，即ENBS，代入数值得E200 V.答案：(1)e314sin100t V(2)200 V一、选择题1.(xx大庆高二期末)如图是某交流发电机产生的交变电流的图象，根据图象可以判定()A此交变电流的频率为5 HzB该交流电的电压瞬时值的表达式为e12sin10t(V)C将标有“12 V，3 W”的灯泡接在此交变电流上，灯泡可以正常发光D图象上对应的0.1 s时刻，发电机中的线圈刚好与中性面垂直解析：选A.由图象知，交变电压的最大值为Um12 V，周期T0.2 s，所以频率f Hz5 Hz，角速度10 rad/s，瞬时值表达式e12sin10t V，A正确，B错误电压有效值U6 V12 V，所以灯泡不能正常发光，C错误t0.1 s时，e0，线圈与中性面重合，D错误2.一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交流电动势为e220sin(100t) V关于这个交变电流，下列说法中正确的是()A交变电流的频率为100 HzB电动势的有效值为220 VC电动势的峰值为311 VDt0时，线圈平面与中性面垂直解析：选C.因为100，所以f50 Hz，A错误，电动势的峰值为220 V约311 V，C正确电动势的有效值U V220 V，B错误t0时，e0，线圈平面处于中性面，D错误3.如图所示，有一矩形线圈abcd在匀强磁场中分别绕轴O1O1和中轴O2O2以同样的角速度匀速转动，那么此线圈在以O1O1和O2O2分别为轴旋转到线圈平面与磁感线平行时，可产生的感应电流之比为()A12B21C14 D11解析：选D.感应电流I，而EBS，这与转轴在何处无关因此，感应电流之比为11.4.一个矩形线框的面积为S，在磁感应强度为B的匀强磁场中，从线圈平面与磁场垂直的位置开始计时，转速为n转/秒，则()A线框产生交变电动势的最大值为nBSB线框产生交变电动势的有效值为nBS/2C从开始转动经过周期，线框中的平均感应电动势为2nBSD感应电动势瞬时值表达式为e2nBSsin2nt解析：选D.转速为n转/秒，则角速度为2n，根据感应电动势的最大值公式EmNBS可以知道，电动势的最大值为2nBS，有效值为最大值的，即为nBS，所以A、B错从线圈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eBSsint2nBSsin2nt，D对由EN得平均电动势为4nBS，C错5.(xx徐州高二质检)电阻为1 的某矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，产生的正弦交流电的图象，如图中线a所示，当调整线圈转速后该线圈中所产生的正弦交流电的图象，如图线b所示，以下关于这两个正弦交变电流的说法正确的是()A在图中t0时刻穿过线圈的磁通量均为零B线圈先后两次转速比为23C交流电a的电动势的有效值为5 VD交流电b的电动势的最大值为5 V解析：选C.t0时，磁通量都为最大，A错误两次周期之比TaTb0.40.623，所以转速之比nanb32，B错误由Ia及UaIaR得，Ua5 V，C正确由EmNBS可知，UamUbm32，所以Ubm V，D错误6.如图所示，一正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO匀速转动，沿着OO观察，线圈沿逆时针方向转动已知匀强磁场的磁感应强度为B，线圈匝数为n，边长为l，电阻为R，转动的角速度为.则当线圈转至图示位置时，下列说法正确的是()A线圈中感应电流的方向为abcdaB穿过线圈的磁通量为0C线圈中的感应电流为D穿过线圈磁通量的变化率为0解析：选BC.图示位置，线圈平面与磁场平行，所以穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大，B正确、D错误；此时由右手定则可知电流方向为adcba，A错误；由峰值表达式EmnBSnBl2，所以Im，图示位置感应电流等于峰值，C正确7.一个匝数为10的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，周期为T.若把多用电表的选择开关拨至交流电压挡，测得a、b两点间的电压为20 V，则可知从中性面开始计时，当tT时，穿过线圈的磁通量的变化率约为()A1.41 Wb/s B2.0 Wb/sC14.1 Wb/s D20.0 Wb/s解析：选B.电压表示数为线圈感应电动势的有效值，根据法拉第电磁感应定律知20 V10，所以tT时，穿过线圈磁通量的变化率约为2.0 Wb/s，B对8.某台家用柴油发电机正常工作时能够产生与我国照明电网相同的交变电流现在该发电机出现了故障，转子匀速转动时的转速只能达到正常工作时的一半，则它产生的交变电动势随时间变化的图象是()解析：选B.我国照明用电的周期为0.02 s，转速减半，周期变为原来的2倍，角速度变为原来的一半，根据最大值公式EmnBS可知，Em变为原来的一半，B对如图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()A线圈每转动一周，指针左右摆动一次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abD线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零解析：选AC.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，指针左右摆动一次，故A正确线圈处于图示位置时，ab边向右运动，由右手定则，ab边的感应电流方向为ab，C正确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，B、D错如图所示，虚线OO的左边存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，右边没有磁场单匝矩形线圈abcd的对称轴恰与磁场右边界重合，线圈平面与磁场垂直，线圈沿图示方向绕OO轴以角速度匀速转动(即ab边先向纸外、cd边先向纸里转动)，规定沿abcd方向为感应电流的正方向，从图示位置开始计时，下图中能正确表示线圈内感应电流i随时间t变化规律的是()解析：选B.0内，ab一侧的线框在磁场中绕OO转动产生交变电流，由楞次定律得电流方向为dcba且越来越大，内，ab一侧线框在磁场外，而dc一侧线框又进入磁场，产生交变电流，电流方向为dcba且越来越小，以此类推，可知it图象为B.二、非选择题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B0.5 T，线圈匝数n50，每匝线圈面积0.48 m2，转速150 r/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et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t，于是感应电动势瞬时值eEmsint，其中EmnBS.由题意知n50，B0.5 T， rad/s5 rad/s，S0.48 m2，EmnBS500.50.485 V188 V，所以e188sin5t(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，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，而周期由时间轴上的刻度值标出，T2/0.4 s，et图线如图所示答案：(1)e188sin5t(V)(2)见解析图(xx射阳中学高二期末)一个直流电动机的内电阻r2 ，与R8 的电阻串联接在线圈上，如图所示已知线圈面积为 m2，共100匝，线圈的电阻为2欧，线圈在B T的匀强磁场中绕OO以转速n600 r/min匀速转动时，在合上开关S后电动机正常工作时，电压表的示数为100 V，求：(1)线圈转动时产生的电动势的最大值；(2)电路中的电流I的大小；(3)电动机正常工作时的输出功率解析：(1)线圈转动时产生的电动势的最大值为EmNBS200 V.(2)有效值为：E200 V设线圈的电阻为r，则电路中的电流为I10 A(3)电动机正常工作时的输出功率为PUII2r800 W.答案：(1)200 V(2)10 A(3)800 W